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超声波辅助同步提取籼米和金针菇混溶蛋白的工艺优化及其营养特性

发布日期: 2019-09-07   来源:中国食用菌商务网

    籼米碎米和金针菇菌根是农产品加工过程中出现的原料副产物。籼米蛋白具有低过敏性和高生物价的特点,是一种优质的植物蛋白,与动物蛋白相比,成本低,开发利用空间大,但因其赖氨酸缺乏,限制了以籼米蛋白为主的功能性产品的开发与利用。赖氨酸能增强记忆,提高智力。金针菇是一种食用菌,其赖氨酸含量丰富,谷氨酸和天冬氨酸等呈味氨基酸含量高,有“益智菇”之称。根据氨基酸互补原理,将籼米蛋白和金针菇蛋白进行复配是一种有效手段。但是2种原料蛋白简单混合可能会导致组分分布不匀,营养不均的现象。
    南京财经大学食品科学与工程学院,江苏省现代粮食流通与安全协同创新中心,江苏省粮油品质控制及深加工技术重点实验室采用超声波辅助同步提取籼米碎米和金针菇菌根混溶蛋白,通过单因素试验筛选影响提取率的因素水平,以提取率和纯度为综合考虑指标,设计正交试验优化工艺条件,利用氨基酸分析、色泽和体外消化等指标对比同步提取的蛋白与单独蛋白的产品外观和营养价值,以期获得营养价值全面的混溶蛋白产品。
    1、同步提取籼米和金针菇混溶蛋白单因素试验结果
    原料比和料液比对混溶蛋白提取率的影响
    结果可知,籼米和金针菇混溶蛋白的提取率随着原料比的增大呈现先上升后降低的趋势。当原料比为8∶3(g/g)时,该混溶蛋白的提取率达到最大值47%。碱提料液比从1∶5(g/mL)增大至到1∶15(g/mL),相应的提取率从40%提高到68%。而当碱提料液比从1∶15(g/mL)升高到1∶25(g/mL),提取率先降低后趋于平缓。这可能因为随着碱提料液比变大,其溶剂体积增加,使溶剂与溶质接触更加充分,促进混溶蛋白部分溶解,当接触程度最大化后,再增加碱提料液比,对提取率便无显著影响。
    超声温度和超声时间对混溶蛋白提取率的影响
    超声温度从20 ℃升高至60 ℃,籼米碎米和金针菇菌根混溶蛋白提取率增大。这是因为随着温度的不断上升,水分子热运动加剧,两者接触概率提高,蛋白溶解度增大。当超声时间从10 min增加至20 min,混溶蛋白提取率增大。这可能是因为伴随超声时间的延长,蛋白质一些亲水基团充分暴露,与水分子反应,增加蛋白提取率。
    超声功率对混溶蛋白提取率的影响
    籼米和金针菇混溶蛋白提取率随超声功率的提高而不断提高。这是因为随着超声功率的不断提高,空化作用增强,释放出更多的蛋白,使混溶蛋白的提取率增加。超声功率升高为500 W时,混溶蛋白提取率高达69%。最终确定籼米和金针菇混溶蛋白提取的最佳提取功率为500 W。
    2、同步提取混溶蛋白工艺的正交试验优化
    原料比对提取率和纯度都有较大影响,超声时间对提取率和纯度影响较小。当原料比为9∶2(g/g)和8∶3(g/g)时,提取率与纯度高,但原料比对提取率是第1影响因素,对纯度是第2影响因素,因此选择A1。当碱提料液比为1∶15(g/mL)和1∶20(g/ mL)时,提取率与纯度都较高,但料液比对于纯度是最次要因素,即料液比对提取率影响大,而对纯度影响小,因此选择B3。超声温度为50 ℃时,提取率与纯度都高,因此选择C2。超声时间为25 min,提取率与纯度都高,因此选择D3。综上,优化正交试验结果,得出最佳工艺参数条件(A1B3C2D3):原料比9∶2(g/g)、料液比1∶20(g/mL)、超声温度50 ℃、超声时间25 min。
    3、籼米和金针菇混溶蛋白的营养特性评价
    籼米和金针菇混溶蛋白的游离氨基酸含量
    籼米蛋白必需氨基酸含量丰富,但是其赖氨酸含量较低(考虑了甲硫氨酸和半胱氨酸的转化作用)。而金针菇蛋白中赖氨基酸含量丰富,同步提取后,混溶蛋白的赖氨酸含量提高。不仅如此,亮氨酸、苯丙氨酸等其他16 种氨基酸也进行了不同程度的互补,使籼米和金针菇混溶蛋白的氨基酸含量更加均衡,进一步强化了混溶蛋白的营养价值。
    籼米和金针菇混溶蛋白的营养价值评分
    籼米蛋白第1限制氨基酸是赖氨酸,经同步提取的混溶蛋白的第1限制氨基酸为含硫氨酸(甲硫氨酸+半胱氨酸)。如果蛋白中氨基酸组成含量比例与参考模式中接近,则其氨基酸比值系数值应接近1,SRC接近100。籼米蛋白比值系数分为63.20,而籼米和金针菇混溶蛋白比值系数分为79.70,其比值系数分提高,更易被人体吸收,进一步证明了同步提取籼米与金针菇混溶蛋白这种方法能显著提高其营养价值。
    籼米和金针菇混溶蛋白产品的色泽外观与体外消化率
    L*值大,样品偏白,a*值小,说明偏绿,b*值大,表示偏红。同步提取的混溶蛋白的总色差ΔE为(50.31±0.48),与单独提取的2种原料蛋白有显著差异,这是因为同步提取后不同颜色的两种原料蛋白融合,这也进一步说明了同步提取的可行性。
    结论   
    超声辅助同步提取籼米和金针菇菌根混溶蛋白的最优工艺条件为原料比9∶2(g/g)、超声温度50 ℃、料液比1∶20(g/mL)、超声时间25 min、超声提取功率500 W,测得提取率为(69.30±1.30)%,纯度(80.07±0.63)%,氨基酸比值系数分为79.70,色差值为50.31±0.48,体外消化率为(89.40±0.90)%,得到的产品营养价值高。因此,超声辅助同步提取是一种可以改善籼米蛋白和金针菇蛋白营养组成的有效技术手段,比单独提取两种蛋白再将其进行复配的工艺简单、能耗低,获得的混溶蛋白营养价值较全面。(来源:食品科学杂志)
 
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