全 文 ：第７卷第２期
２００９年３月
生 物 加 工 过 程
ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＢｉｏｐｒｏｃｅｓｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
Ｖｏｌ．７Ｎｏ．２
Ｍａｒ．２００９
收稿日期：２００８－０９－１７
基金项目：湖南省科技厅重点资助项目；湘潭市科技局重点资助项目（ＺＤ２００８１０２７）；湖南省研究性学习和创新性实验计划资助项目
作者简介：王亚举（１９８５—），男，湖南浏阳人，硕士研究生，研究方向：生物化工；曾虹燕（联系人），教授，博士生导师，Ｅｍａｉｌ：ｈｙｚｅｎｇ＠ｘｔｕ．
ｅｄｕ．ｃｎ
超声波 微波协同盐提莲子蛋白
王亚举１，廖晓珊１，２，曾虹燕１，蔡联辉１，章振宇１
（１．湘潭大学 化工学院 生物技术研究所，湘潭 ４１１１０５；２．湖南农业大学 园艺园林学院，长沙 ４１０１２８）
摘 要：探索利用超声波 微波协同盐提湘莲蛋白质最佳提取条件。最佳工艺条件为超声波功率５０Ｗ，微波功率
６００Ｗ，料液比１∶１２（ｇ／ｍＬ）、３８℃、０１５ｍｏｌ／ＬＮａＣｌ盐溶液提取１５ｍｉｎ，最佳提取率可达８８９％。以 ＣＯ２为沉淀
剂，乙醇为助溶剂，研究加压ＣＯ２和乙醇对蛋白质的协同沉淀作用。在常温、５ＭＰａ加压 ＣＯ２酸沉８％（质量分数）
的湘莲蛋白质乙醇液（体积分数２０％乙醇）０５ｈ时，莲子蛋白沉淀率可达８１２％。结果表明，用文中方法提取湘
莲蛋白，湘莲蛋白收率为７２２％，纯度达９３％。
关键词：ＣＯ２；提取；莲子；蛋白质；超声波 微波
中图分类号：ＴＳ２０１２ 文献标志码：Ａ 文章编号：１６７２－３６７８（２００９）０２－００３５－０４
Ｓａｌｔｅｘｔｒａｃｔｉｎｇｐｒｏｔｅｉｎｓｏｆｌｏｔｕｓｓｅｅｄａｓｓｉｓｔｅｄｂｙｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｍｉｃｒｏｗａｖｅ
ＷＡＮＧＹａｊｕ１，ＬＩＡＯＸｉａｏｓｈａｎ１，２，ＺＥＮＧＨｏｎｇｙａｎ１，ＣＡＩＬｉａｎｈｕｉ１，ＺＨＡＮＧＺｈｅｎｙｕ１
（１．ＣｏｌｅｇｅｏｆＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＢｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，ＸｉａｎｇｔａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉａｎｇｔａｎ４１１１０５，Ｃｈｉｎａ；
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Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｏｆｓａｌｔｅｘｔｒａｃｔｉｏｎｏｆｐｒｏｔｅｉｎｓｆｒｏｍｌｏｔｕｓｓｅｅｄａｓｓｉｓｔｅｄｂｙｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｍｉｃｒｏｗａｖｅ
ｗｅｒｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．Ｔｈｅｏｐｔｉｍａｌｅｘｔｒａｃｔｉｏｎｗａｓｏｂｔａｉｎｅｄａｓｆｏｌｏｗｓ：ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｐｏｗｅｒ５０Ｗ，ｍｉｃｒｏｗａｖｅ
ｐｏｗｅｒ６００Ｗ，ｔｈｅｒａｔｉｏｏｆｓｏｌｉｄｔｏｌｉｑｕｉｄ１∶１２（ｇ／ｍＬ），ｅｘｔｒａｃｔｉｎｇｉｎ０１５ｍｏｌ／ＬＮａＣｌｓｏｌｕｔｉｏｎａｔ３８℃
ｆｏｒ１５ｍｉｎ．Ｔｈｅｅｘｔｒａｃｔｉｏｎｙｉｅｌｄｗａｓ８８．９％．ＴｈｅｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎｏｆｌｏｔｕｓｐｒｏｔｅｉｎｓｕｓｉｎｇｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄＣＯ２ａｓ
ｐｒｅｃｉｐｉｔａｎｔａｎｄｅｔｈａｎｏｌａｓｉｔｓｃｏｓｏｌｖｅｎｔｗａｓｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｅｐｒｏｔｅｉｎｆｒｏｍ２０％ ｅｔｈａｎｏｌｓｏｌｕｔｉｏｎｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ
８％ ｌｏｔｕｓｐｒｏｔｅｉｎｓｗａｓｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｅｄｂｙ５ＭＰａｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄＣＯ２ａｔｎｏｒｍａｌｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｆｏｒ０５ｈ，ａｎｄｔｈｅ
ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎｙｉｅｌｄｗａｓ８１２％．Ｔｈｅｙｉｅｌｄａｎｄｔｈｅｐｕｒｉｔｙｏｆｌｏｔｕｓｐｒｏｔｅｉｎｓｅｘｔｒａｃｔｅｄｂｙｔｈｅｍｅｔｈｏｄｗｅｒｅ
７２２％ ａｎｄ９３％，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃａｒｂｏｎｄｉｏｘｉｄｅ；ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ；ｌｏｔｕｓｓｅｅｄ；ｐｒｏｔｅｉｎ；ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｍｉｃｒｏｗａｖｅ
莲子为睡莲科植物莲（ＮｅｌｕｍｂｏｎｕｃｉｆｅｒａＧｅａｒｔｈ）
的干燥成熟种子，为药食兼用型果实，因其具有丰
富营养及特殊的滋补和药用价值而一直受到人们
的青睐［１］。莲子蛋白的氨基酸含量达到 ＷＨＯ规定
标准，将其加入一些特定人群的饮食中可以补充赖
氨酸摄取的不足，提高蛋白质的生物效用［２－３］。目
前蛋白提取主要采用碱提酸沉法［４］，此法耗费大量
的碱液，后处理复杂，蛋白质纯度不高，且提取的蛋
白质色泽较深。超声波 微波协同萃取新技术可克
服常规超声波和微波萃取的不足，实现低温常压条
件环境下，对固体试样进行快速、高效、可靠的处
理；同时还不破坏萃取产物的分子结构，有利于极
性和热不稳定性物质的提取［５］。应用加压 ＣＯ２作
为沉淀剂，替代对环境有害的无机酸（如盐酸和硫
酸等）、有机溶剂或有机混合溶剂，该过程没有产
生任何含酸或碱的废水，为绿色分离技术。前人
已用加压 ＣＯ２从牛奶中沉淀分离酪蛋白和从水溶
液中等电沉淀大豆蛋白［６－１１］，但国内外未见以加
压 ＣＯ２沉淀莲子蛋白质方面的报道。乙醇作为促
沉剂可促使蛋白质沉淀，当加压ＣＯ２体系中有少量
乙醇存在时，蛋白质可在较低的 ＣＯ２体系压力下
沉淀［１２］。
本文利用超声波 微波协同ＮａＣｌ溶液提取湘莲
蛋白，加压ＣＯ２ 乙醇液沉淀蛋白质，以期探索一种
新的莲子蛋白提取方法。
１ 材料与方法
１．１ 实验材料
白莲（湖南宏兴隆湘莲食品有限公司），３７℃干
燥，制成莲子粉（６０目）。
１．２ 仪器与试剂
超声 微波协同萃取／反应仪 ＣＷ２０００型，上海
新拓微波溶样测试技术有限公司；ＵＶ９１００分光光
度计，日立公司；牛血清蛋白，上海伯奥生物科技有
限公司；其余所用试剂均为分析纯。
１．３ 实验方法
莲子粉与ＮａＣｌ溶液以一定料液比（湘莲粉∶盐
液，ｇ／ｍＬ）混合，超声波和微波协同提取一段时间，
超声波功率５０Ｗ（仪器固定功率，不可调），微波功
率６００Ｗ（前期实验表明，此功率下提取率较高），
过滤得粗蛋白提取液，减压浓缩，以体积分数９５％
乙醇调浓缩粗蛋白提取液，使醇体积分数为２０％，
蛋白质质量分数约为８％。常温下向高压釜缓慢通
入ＣＯ２，加压酸沉莲子蛋白０５ｈ。缓慢减压，分离
沉淀物，得高纯度莲子蛋白。
１．４ 蛋白质测定
白莲总蛋白含量和提取物蛋白纯度测定参照文
献［１３］，测其蛋白总量为２３７％。蛋白纯度（％）＝
提取物中蛋白质量／提取物的总质量×１００％。
提取液蛋白含量测定参照文献［１４］方法进行，
以牛血清白蛋白为标准试样。
蛋白质提取率（％）＝粗蛋白提取液中蛋白质
量／蛋白总质量×１００％。
湘莲蛋白收率（％）＝实际提取的蛋白质量／理
论提取蛋白质量×１００％。
蛋白质的沉淀率 ＝沉淀的蛋白质量／提取液中
蛋白质量×１００％。
２ 结果与讨论
２．１ 超声波 微波协同盐提湘莲蛋白
２．１．１ 提取时间对蛋白质提取率的影响
在料液比１∶９、３５℃条件下，用０２ｍｏｌ／ＬＮａＣｌ
液提取湘莲蛋白，考察提取时间对提取率的影响，
结果见图１。由图１可知，当提取时间为１５ｍｉｎ时，
提取率可达８２３％，进一步延长提取时间，提取率
几无差异。其原因可能是，超声波 微波协同萃取法
使试样介质内各点受到的作用一致，降低蛋白质与
试样基体的结合力，加速蛋白质从固相进入溶剂的
过程［１５］，从而大大缩短了提取时间，避免了长时间
提取出现的不良因素（如蛋白质变性）。因此，确定
１５ｍｉｎ为最佳提取时间。
图１ 时间对蛋白质提取的影响
Ｆｉｇ．１ Ｅｆｅｃｔｏｆｔｉｍｅｏｎｔｈｅｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ
２．１．２ 料液比对蛋白质提取率的影响
在３５℃条件下，用０２ｍｏｌ／ＬＮａＣｌ液提取湘莲
蛋白１５ｍｉｎ，考察料液比对提取率的影响，结果见图
２。有机溶剂萃取是固 液相之间的扩散过程，在一
定范围增加盐液用量能增加固 液接触面积，提高溶
剂扩散速率和传质速率。从实验可知，ＮａＣｌ溶液使
湘莲蛋白溶解度增大，导致提取率上升。由图２可
知，提取率随料液比的增大而迅速提高，直至料液
比达１∶１２时，提取率达到最大（８５７％）。然而，进
一步加大料液比，提取率趋于稳定，并略有下降。
实验结果表明，料液比为１∶１２时提取湘莲蛋白粉为
最适。
２．１．３ 温度对蛋白质提取率的影响
在料液比１∶１２条件下，用０２ｍｏｌ／ＬＮａＣｌ液提
取湘莲蛋白１５ｍｉｎ，考察温度对提取率的影响，结果
见图３。
６３ 生 物 加 工 过 程 第７卷
图２ 料液比对蛋白质提取的影响
Ｆｉｇ．２ Ｅｆｅｃｔｏｆｍａｔｅｒｉａｌｔｏｓｏｌｕｔｉｏｎｏｎｔｈｅｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ
图３ 温度对蛋白质提取的影响
Ｆｉｇ．３ Ｅｆｅｃｔｏｆｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｎｔｈｅｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ
由图３可知，当温度小于４０℃时，提取率随温
度的提高而上升，这主要是因为体系温度升高，分
子运动加速，氢键更易断裂，蛋白质的渗透、溶解、
扩散速度也加快，因而蛋白质更易于从原料中溶
出；进一步提高温度，提取率明显降低，可能由于较
高温下蛋白质类物质易变性，从而影响其溶解度。
在３５℃、４０℃条件下，提取率差异甚小，分别为
８５２％和８５６％。因此再在此区间内，考察３８℃
下的提取率，其提取率达８６９％。本次实验确定最
佳提取温度为３８℃，这与张羽等［４］报道的４０℃时
莲子蛋白提取率最高有差异，可能在超声波 微波场
中，较高温度会导致物料的局部高温，高于表观温
度，从而使最适提取率的表观温度降低。
２．１．４ 盐浓度对蛋白质提取率的影响
在料液比１∶１２（ｇ／ｍＬ）、３８℃条件下，用不同
浓度的盐液提取湘莲蛋白１５ｍｉｎ，结果见图４。
随盐浓度的加大，湘莲蛋白质的提取率迅速提
高，在浓度为０１５ｍｏｌ／Ｌ时，其提取率为８８９％，继
续加大盐浓度，其提取率反而急速下降。这可能是
由于较低浓度稀盐液的盐溶作用可促进蛋白质溶
解，而盐浓度过高，物料中的许多黏性物质和盐胶
团的形成降低了蛋白质溶出，从而影响提取率。所
图４ ＮａＣｌ浓度对蛋白质提取率的影响
Ｆｉｇ．４ ＥｆｅｃｔｏｆＮａＣｌｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｏｎｔｈｅｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ
以本实验最适ＮａＣｌ浓度为０１５ｍｏｌ／Ｌ。
为验证实验的可靠性，在３８℃、料液比１∶１２、
０１５ｍｏｌ／ＬＮａＣｌ液浸提１５ｍｉｎ的最优提取条件下
进行了３次重复试验，重复结果表明，蛋白质提取率
分别达到８８８％、８８９％和８８９％，重复性较好，这
说明实验结果是可靠的。
２．２ 加压ＣＯ２酸沉蛋白质
以含体积分数２０％乙醇、质量分数８％蛋白质
的混合液（此混合液由９５％乙醇和最优提取条件下
所提取的浓缩粗蛋白液混合而得）为原料，釜内不
同ＣＯ２压力下酸沉蛋白质０５ｈ，考察常温下蛋白质
的沉淀率，以期获得最适 ＣＯ２压力，结果如图 ５所
示。由图５可知，当釜内压力小于２ＭＰａ时，蛋白质
沉淀率较低且变化不明显。在２～５ＭＰａ范围内，蛋
白质沉淀率随压力的增强而急速上升。当压力大
于５ＭＰａ时，蛋白质沉淀率几无变化。所以５ＭＰａ
为本文最适釜内压力。由此确定了常温、８％的湘莲
蛋白质乙醇液（２０％乙醇），５ＭＰａ加压 ＣＯ２酸沉湘
莲蛋白质０５ｈ，沉淀率为８１２％。
图５ ＣＯ２压力对蛋白质沉淀率的影响
Ｆｉｇ．５ ＥｆｅｃｔｏｆＣＯ２ｐｒｅｓｓｕｒｅｏｎｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ
３ 结 论
与传统的“碱提酸沉”法不同，本文在超声波 微
７３ 第２期 王亚举等：超声波 微波协同盐提莲子蛋白
波协同下，以ＮａＣｌ液进行盐提，再通ＣＯ２（常温，压力
为５ＭＰａ）进行酸沉。超声波 微波协同盐液提取湘
莲子蛋白的最佳参数：３８℃、料液比１∶１２（ｇ／ｍＬ）、
０１５ｍｏｌ／ＬＮａＣｌ液浸提１５ｍｉｎ，蛋白质提取率可达
８８９％。在常温、５％的湘莲蛋白质乙醇液（２０％乙
醇），５ＭＰａ加压ＣＯ２酸沉湘莲蛋白质０５ｈ，沉淀率
为８１２％。用本方法提取湘莲蛋白，湘莲蛋白收率为
７２２％，纯度达９３％。本法提取步骤简单，后处理方
便。可以预见，超声波 微波协同盐提，加压ＣＯ２酸沉
湘莲蛋白质具有广阔的应用前景。
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