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去衣處理對水法提取核桃仁蛋白質和脂質的影響

發布日期:2022-04-08 09:54來源:中國油脂作者:裴昊銘(lkmoo)點擊次數:

核桃是世界四大堅果之一,營養價值高。核桃仁中含有60%~70%的油脂,油中不飽和脂肪酸含量可達90%以上[1]。核桃油中的ω-3、ω-6脂肪酸含量的比例在1∶ 4左右,對促進人體骨骼生長、減弱神經衰退,甚至是減緩腫瘤細胞的生長都有幫助[2-3]。核桃仁中的蛋白質含量在15%左右,核桃蛋白中精氨酸的占比高達12%~13%,可以作為一種良好的嬰幼兒必需氨基酸的營養補充劑來源[4]。目前,核桃仁加工多以壓榨法、浸出法、超臨界CO2萃取法等提取核桃油,再利用堿溶酸沉法、水酶法等提取核桃粕中的核桃蛋白,或制備核桃肽等[5-6]。這些工藝一般不進行去衣處理或部分去衣處理,這使得核桃衣中的多酚物質,諸如單寧等,會造成核桃油品質與口感的降低,還會與蛋白質相互作用形成不溶性物質,影響核桃蛋白的提取以及所得產品的色澤,這對后續產品的處理提出了更高的要求[7-9]。核桃仁去衣的方法主要為堿泡法、微波法和烘烤法等。微波法與烘烤法的去衣效果不甚理想;堿泡法雖然去衣效果良好,但會使核桃仁發生不同程度的褐變,降低核桃油與核桃蛋白的品質[10-12]。目前,國內已有食品機械可在常溫、無酸堿的條件下對核桃仁進行去衣[13]?;诖?,本文首先通過對核桃仁磨漿、過濾、離心分離,考察去衣處理對核桃仁中固形物、蛋白質和脂質提取和離心分離的影響,接著將核桃漿(去衣)離心分離所得富含蛋白質的沉淀進行噴霧干燥,考察了核桃蛋白粉的儲藏性。本文旨在嘗試在去衣處理條件下制取得率更高、品質更好的核桃油(如油體富集物可作為新型植物奶油)和蛋白產品,促進核桃深加工產業的發展。

1材料與方法

1.1實驗材料核桃仁,購自河北保定。葡萄糖標準品、二硫蘇糖醇(DTT)、氯仿、甲醇、石油醚等。九陽JYL-Y5型破壁料理機,九陽股份有限公司;K9840-半自動凱氏定氮儀,濟南海能儀器股份有限公司;TDZ5-WS型臺式低速離心機,湖南湘儀實驗室儀器開發有限公司;L-8900型氨基酸自動分析儀,日本Hitachi公司; BE-210G電泳儀,日本Bio-Craft株式會社;Chemi Doc XRS+凝膠成像儀,Bio-Rad生命醫學產品(上海)有限公司;SES-07型噴霧干燥機,瑞安市善源機械有限公司。 

1.2實驗方法

1.2.1核桃漿的制備工藝核桃仁→清洗→浸泡(料水質量比1∶ 5,4 ℃,12 h)→人工去衣(常溫,無酸堿)→磨漿(料水質量比1∶ 9,18 000 r/min,3 min)→過濾除渣 (0.075 mm紗布)→核桃漿→離心(4 ℃,4 000 r/min,15 min)→分離三相(輕相,油體富集物;中間相,清液;重相,沉淀)。以未去衣核桃仁作為對照,僅減少人工去衣步驟,其余與去衣工藝一致.    

1.2.2核桃蛋白粉的制備取核桃漿(去衣)離心分離所得沉淀,加入去離子水,稀釋至固形物含量為10%,在流速11~13 mL/min、進風溫度180 ℃、出風溫度85 ℃條件下進行噴霧干燥,得到核桃蛋白粉。    

1.2.3基本指標的測定水分及固形物含量測定:參考GB 5009.3—2016中的直接干燥法。蛋白質含量測定:參考GB 5009.5—2016中的凱氏定氮法?;曳趾繙y定:參考GB 5009.4—2016中的食品中總灰分的測定。脂質含量測定:參考居巧苓[14]的方法并做一定改進。取1~5 g待測樣品(樣品質量記為m0)于藍蓋瓶中,加入60 mL氯仿-甲醇溶液(體積比2∶ 1),旋蓋密封,置于60 ℃水浴鍋中保持微沸3 h,隨后使用砂芯漏斗抽濾,將濾液置于80 ℃水浴鍋中揮發有機溶劑,冷卻后分別加入25 mL石油醚和15 g無水硫酸鈉,振蕩5~10 min,靜置分層后倒出石油醚,再用新鮮石油醚洗滌硫酸鈉沉淀3次,與上述倒出的石油醚混合,并在4 000 r/min下離心5 min。將離心后的上清液置于烘干至恒重的鋁盒中(鋁盒質量記為m1),40 ℃揮發石油醚后,再置于105 ℃烘箱中1 h后稱重(質量記為m2),平行測定3次。按照公式(1)計算脂質含量(Y)。

Y=(m2-m1)/m0×100%(1)

總糖含量測定:參考張青等[15]的方法并做一定改進。稱取10 mg烘干的葡萄糖標準品定容至100 mL作為標準溶液,分別移取0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2、1.4、1.6、1.8、2.0 mL標準溶液至20 mL具塞刻度試管中,分別加入1 mL質量分數為5%的苯酚溶液和7 mL濃硫酸后,加去離子水至20 mL,混勻、密封,置于沸水中孵育10 min,待冷卻到室溫后,于490 nm下測吸光度,以葡萄糖的質量濃度為橫坐標,吸光度為縱坐標,繪制標準曲線。待測樣品按照以上步驟測定吸光度,并依據標準曲線計算樣品的總糖含量,每個樣品平行測定3次。

1.2.4氨基酸含量分析稱取一定量樣品置于酸水解管中,加入10 mL 6 mol/L的鹽酸,氮吹3 min,置于120 ℃烘箱中水解22 h。之后,定容到100 mL,用雙層濾紙過濾,取2 mL濾液于試管中,用L-8900型氨基酸自動分析儀分析氨基酸含量。

1.2.5核桃蛋白粉的儲藏性分析將核桃蛋白粉放置于37 ℃恒溫箱中儲藏,在3個月和12個月時分別取樣,進行Tricine -SDS-PAGE分析。樣品處理:將待測樣品用去離子水稀釋至蛋白質質量濃度為2 mg/mL,取0.5 mL稀釋樣品與0.5 mL蛋白溶解液(1% SDS,0.25 mol/L Tris-HCl 緩沖液,pH 6.8)、10 μL 1%溴酚藍指示劑、20 μL 1 mol/L DTT溶液混合均勻,煮沸5 min,冷卻至室溫后即可用于還原Tricine-SDS-PAGE分析。對于非還原Tricine-SDS-PAGE分析,參照上述步驟進行樣品處理,只是不加DTT和不煮沸處理。Tricine-SDS-PAGE分析參考Schagger[16]的方法,濃縮膠質量分數為4%,分離膠質量分數為16%,樣品量10 μL,樣品在進入分離膠之前電壓為30 V,進入分離膠后電壓調整為100 V,電泳結束后進行固定、染色、脫色,并用凝膠成像儀拍照。

2結果與討論

2.1去衣處理對核桃漿離心分離三相中基本成分分布的影響

按1.2.1的方法,核桃漿離心分離后可得到油體富集物、清液和沉淀三相,對固形物、蛋白質和脂質在這三相中的分布進行計算(以核桃仁中各成分為100%),結果見表1。

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由表1可知,固形物、脂質和蛋白質集中分布在不同相中,固形物(未去衣vs去衣,61.36% vs 6403%)和脂質(未去衣vs去衣,82.65% vs 8569%)主要集中分布在油體富集物中,而蛋白質主要分布在沉淀(未去衣vs去衣,59.87% vs 6100%)和清液(未去衣vs去衣,15.97% vs 2359%)中。與未去衣處理相比,去衣處理可提升固形物(未去衣vs去衣,85.79% vs 87.96%)、蛋白質(未去衣vs去衣,83.20% vs 88.03%)和脂質(未去衣vs去衣,93.80% vs 97.76%)的提取率,有利于脂質和蛋白質的離心分離,僅有3.44%的蛋白質(未去衣7.36%)分布在油體富集物中,僅有124%(未去衣2.86%)的脂質分布在沉淀中。這是由于核桃衣中存在的多酚類物質會與蛋白質相互作用,形成不溶性復合物,使得蛋白質提取率下降[8]。同理,水法加工提取的脂質主要以油體形式存在,油體表面包裹的單層磷脂膜上所鑲嵌的油體蛋白同樣會受到多酚類物質的影響,導致脂質提取率降低[17]。

2.2去衣處理對核桃漿離心分離三相中基本成分含量的影響對核桃漿離心分離所得油體富集物、清液和沉淀三相中的固形物、蛋白質和脂質含量進行測定,結果如表2所示。

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由表2可知,去衣處理對三相中基本成分的含量均存在不同程度的影響。去衣處理后,油體富集物中主要成分為脂質,固形物和脂質含量分別由未去衣的67.04%和59.12%增加到76.80%和7334%,脂質的干基含量由88.19%提升至95.49%;沉淀中固形物和蛋白質含量則分別由未去衣的38.97%和2745%提升至49.27%和42.28%,蛋白質的干基含量由70.44%提升至85.81%;清液中固形物、蛋白質與脂質含量也均有一定程度的增加。去衣處理后油體富集物中的脂質干基含量和沉淀中蛋白質的干基含量提升的主要原因是核桃衣中存在的多酚與核桃蛋白、油體蛋白結合,降低了蛋白質的溶解性,使得脂質與蛋白質的提取率與分布情況都有所變化。去衣處理后油體富集物中的脂質含量和沉淀中的蛋白質含量大大增加,更易于分離收集和后續加工,并且油體富集物(明亮的乳白色)和沉淀(色淺)的外觀和色澤更佳,這對于實際生產是有利的。

2.3去衣處理對氨基酸含量分布的影響

去衣前后油體富集物、清液和沉淀中氨基酸相對含量見表3。由表3可見,谷氨酸、天冬氨酸、精氨酸、亮氨酸、甘氨酸、丙氨酸為三相中的主要氨基酸。去衣處理后,油體富集物中丙氨酸、酪氨酸、精氨酸、甲硫氨酸、組氨酸、谷氨酸、半胱氨酸、甘氨酸這8種氨基酸相對含量的變化幅度超過20%,清液中有相似變化幅度的氨基酸為甲硫氨酸、半胱氨酸,而沉淀中則為甲硫氨酸、酪氨酸以及組氨酸。通過橫向對比發現,清液、沉淀與去衣處理前油體富集物的谷氨酸、丙氨酸、甘氨酸的相對含量較為接近,而去衣處理后這3種氨基酸在油體富集物中相對含量的變化幅度在30%左右,這是因為去衣處理后油體富集物中的非油體蛋白含量減少所致。

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2.4核桃蛋白粉的基本性質

2.4.1 核桃蛋白粉的基本成分對按1.2.2方法所得核桃蛋白粉的基本成分進行測定,結果見表4。由表4可見,核桃蛋白粉的水分含量為6.47%,蛋白質干基含量為85.81%,而脂質、總糖和灰分的干基含量分別為5.85%、3.07%和4.81%。

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2.4.2核桃蛋白粉的儲藏性按1.2.5方法考察了核桃蛋白粉的儲藏性,不同儲藏期核桃蛋白粉的還原和非還原Tricine-SDS-PAGE分析結果見圖1。

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由圖1可見,在還原和非還原條件下,3個樣品的主要條帶都沒有明顯的變化。這表明,在儲藏期間,核桃蛋白粉未出現蛋白交聯或降解。同時,儲藏12個月的蛋白粉沒有哈敗味,說明本方法所制備的核桃蛋白粉的儲藏性極佳。   

3結論

通過去衣處理,可將核桃蛋白質和脂質的提取率分別提升至88.03%(未去衣83.20%)和9776%(未去衣93.80%)。去衣處理也有利于核桃漿中脂質和蛋白質的離心分離:可將核桃仁中脂質在油體富集物中的分布提升至85.69%(未去衣8265%),并將核桃仁中蛋白質在油體富集物中的分布降低至3.44%(未去衣7.36%),油體富集物中的脂質干基含量和沉淀中的蛋白質干基含量分別高達95.49%(未去衣88.19%)和85.81%(未去衣70.44%)。油體富集物、清液、沉淀中的氨基酸組成也受去衣處理的影響。此外,核桃漿(去衣)的離心沉淀物經過噴霧干燥所得的核桃蛋白粉具有極佳的儲藏性??傮w來說,核桃仁的去衣處理可明顯提高蛋白質和脂質的提取率,并且有助于核桃漿中蛋白質和脂質的離心分離。
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