李芳1，绪建荣2，侯伟伟3，王琳3，谢为峰3，孔令明3*
1．新疆轻工职业技术学院（乌鲁木齐830021）；2．吉木萨尔县生产力促进中心（有限公司）（吉木萨尔831700）；3．新疆农业大学食品科学与药学学院（乌鲁木齐830052）
摘要 以甜杏仁粕为原料，利用超声波辅助碱溶法提取甜杏仁粕中的蛋白质。以蛋白质提取率为指标，在单因素试验基础上，采用响应面分析法考察了超声波功率、pH、温度和时间对甜杏仁粕蛋白质提取率的影响。结果表明，最优的超声波提取条件为：超声波功率600w、pH 9．0、温度44℃、时间78 min，在此条件下甜杏仁粕蛋白质的提取率可达到78.22%。
关键词甜杏仁粕；蛋白质；超声波；提取；响应面分析法
杏仁为蔷薇科落叶乔木植物杏或山杏等果实的种仁，分为甜杏仁和苦杏仁。甜杏仁因其味多甘甜，故称之为甜杏仁，具有极高的营养价值，富含蛋白质、脂肪、胡萝卜素、糖类、维生素以及钙、铁、磷和硒等多种营养成分，其中蛋白质含量达20%～30%。甜杏仁蛋白质中含有人体所必需的8种氨基酸，且组成比例平衡，其配比模式与理想必需氨基酸模式基本接
近。故甜杏仁蛋白质可以作为一种良好的蛋白质营养补充剂。
超声波具有的空化效应，可把声场能量集中起来，伴随微气泡崩溃可瞬间产生较强的机械剪切力，促使蛋白质释放出来。因此，以超声波辅助碱溶提取甜杏仁粕中的蛋白质，采用响应面分析法对提取工艺进行优化，为甜杏仁蛋白质的精深加工和综合利用提供理论依据和技术参考。
1 材料与方法
1.1试验材料与设备
1.1.1材料
甜杏仁粕，实验室自制，粉碎后过40目筛；氢氧化钠、盐酸、蒸馏水等，均为分析纯。
1.1.2设备
HH-54型恒温水浴锅：金坛市医疗仪器厂；凯氏定氮仪、DELTA320型pH计：梅特勒一托利多仪器（上海）有限公司；TD5A-WS型台式低速离心机：长沙湘仪离心机仪器有限公司；KQ-250DE型数控超声波清洗器：昆山市超声仪器有限公司等。
1.2试验方法
1.2.1 超声波提取甜杏仁粕蛋白质工艺流程
1.2.2蛋白质提取率的测定
以微量凯氏定氮法测定提取液和样品蛋白质含量。
蛋白质提取率=提取液中蛋白质含量( mg)／杏仁饼粕中蛋白质含量( mg)×100% (1)
1.2.3超声波辅助碱溶提取甜杏仁粕蛋白质的单因素试验
以蛋白质提取率为指标，控制控制液料比25：1( m/g)，考察在提取过程中超声波功率、pH、温度和时间对甜杏仁粕蛋白质提取率的影响。
1.2.4响应面优化试验
基于单因素试验结果，以蛋白质提取率为响应值，选择超声波功率( X1)、pH（X2）、温度（X3）、时间（五）进行四因素三水平的响应面试验，优化超声波辅助碱溶提取条件。利用Design-Export 8.0对试验数据进行回归分析，得到以甜杏仁粕蛋白质提取率为响应值的回归模型，对提取率进行预测分析，对模型进行方差显著性检验分析，确定各因素对杏仁蛋白质提取率的影响结果，分析各因素间交互作用，绘制影响因素的响应面图和等高线图。试验
因素水平见表1。
2结果与分析
2.1单因素试验结果
2.1.1超声波功率对蛋白质提取率的影响
由图1可以看出，在300～600 W超声波功率范围内，随功率的加大，蛋白质提取率呈逐渐增加的趋势，这是因为功率越大，超声波的空化效应越强，蛋白质的溶出率就越高，当超声功率为600 W时即可达到较好的提取效果。此后，加大超声波功率，蛋白质提取率呈缓慢降低的趋势，这可能是因为超声波功率较大会破坏蛋白质分子结构，改变蛋白质特性。故经综合考虑超声波功率选择600 W较合适。
2.1.2不同pH对提取效果的影响
由图2可见，随pH的增大，蛋白质提取率呈现先增加后又有所降低的现象。在pH 7.0～9.0范围内，蛋白质提取率随pH上升而明显增加，在pH 9.0时达到最大。这可能是因为在碱性环境中杏仁粕的细胞壁被破坏，使蛋白质易于溶出，但是过高的pH会使蛋白质变性，破坏其功能特性，还可能会增加提取液中一些非蛋白质成分的含量，进而降低制品纯度。故经综合考虑选择超声辅助碱溶提取杏仁粕蛋白质的pH为9.0较适宜。
2.1.3不同提取温度对提取效果的影响
由图3可见，在25℃～45℃温度范围内，蛋白质的提取率随着温度的升高而增加，当温度为45℃时达到最高，这是因为适合的温度可增加蛋白质的溶解度，且温度升高到一定程度也利于超声波的空化效应，进而加大甜杏仁粕蛋白质的溶出率。当温度升高到45℃时，蛋白质提取率呈下降趋势，这一方面是因为蛋白质对温度较为敏感，温度过高易受热变性，致使其功能特性丧失，溶解度下降，另一方面，高温也会削弱超声波的空化效应。故选择提取温度45℃较为合适。
2.1.4不同提取时间对蛋白质提取率的影响
由图4可知，超声提取时间在20~80 min的范围内，随着时间的延长，蛋白质取率呈明显增加趋势，之后随时间的延长提取率变化不大。考虑到提取时间过长，不但不会大幅度地提高蛋白质提取效率，且会增加能耗，故选择超声处理时间80 min为宜。
2.2响应面优化试验设计模型及结果
控制液料比25：1(m L/g)，以超声波功率、pH、温度和时间为响应变量，以蛋白质提取率为响应值，利用Design-Expert软件对表2进行回归分析，得到预测模型为：
利用Design Expert软件对该预测模型进行方差分析，结果如表3所示，模型系数显著性检验，结果见表4。
由表3可知，模型的R2=0.969 9说明回归方程有意义，F模型=32.21，(p<0.000 1)模型极显著，失拟检验F=5.35， (p>0.05)结果不显著，说明回归模型的拟合度较好，试验设计可靠，误差较小，可以采用回归方程替代真实试验对不同超声波辅助碱溶提取条件下的甜杏仁粕蛋白质提取率进行预测。显著，说明各因素之间有较为复杂的二次关系。通过软件分析，甜杏仁粕蛋白质提取率最佳条件为：超声波功率613.50 W，pH 9.11，温度43.53℃，时间77.68min，在此条件下蛋白质提取率为77.63%。考虑到实际的可操作性，调整试验条件为：超声波功率600W，pH 9.0，温度44℃，时间78 min，经试验验证，此最优条件下蛋白质提取率为78.22%，与预测值的相对误差在0.69%左右，证明应用该模型在实践中进行提取效果预测是可行的。响应面优化结果见图5。
3结论
利用超声波辅助碱溶提取甜杏仁粕蛋白质，在单因素试验基础上，采用响应面分析法，以蛋白质提取率为响应值，优化了甜杏仁粕蛋白质制备的工艺条件。经优化得到的最优超声辅助碱溶提取条件为：超声波功率600W、pH 9.0、温度44℃、时间78 min，在此条件下甜杏仁粕中蛋白质的提取率为78.22%，相比较未经超声波处理，蛋白质的提取率提高了10.62%，可见超声波辅助碱溶提取甜杏仁粕蛋白质，可显著促进蛋白质的溶出，提高蛋白质的提取率。
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