※工艺技术
食品科学
２０１０，Ｖｏｆ．３１，Ｎｏ．２２２９７
马铃薯分离蛋白的提取工艺
齐斌１，２，郑丽雪１，朴金苗１
（１．常熟理工学院生物与食品工程学院，江苏常熟
２１５５００；２．苏州市食品生物技术重点实验室，江苏常熟
２１５５００）
摘要：采用盐溶碱提酸沉法制备马铃薯分离蛋白，并对马铃薯分离蛋白提取条件和功能特性进行研究。十二烷基硫酸钠．聚围烯酰胺电泳结果表明，马铃薯分离蛋白的亚基相对分予质量较广，其中分子质量低于２１．Ｏｌｄ）的亚基较多。马铃薯分离蛋白的最佳提取工艺为料水比ｌ：１０（ｇ／ｍＬ）、温度４０＂Ｃ、ｐＨ８．０、ＮａＣＩ浓度Ｏ．４ｍｏｌ／Ｌ。关键词：马铃薯；分离蛋白；十二烷基硫酸钠・聚丙烯酰胺电泳
ＥｘｔｒａｃｔｉｏｎＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇｏｆＰｏｔａｔｏ
Ｐｒｏｔｅｉｎ
Ｉｓｏｌａｔｅ
ＱＩ
Ｂｉｎｌ．一，ＺＨＥＮＧＬｉ—ｘｎｅｌ，ＰＩＡＯＪｉｎ－ｍｉａ０１
２１５５００，Ｃｈｉｎａ；
（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＢｉｏｌｏｇｙａｎｄＦｏｏｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣｈａｎｇｓｈｕＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈａｎｇｓｈｕ
２．ＳｕｚｈｏｕＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＦｏｏｄａｎｄＢｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈａｎｇｓｈｕ
２１５５００，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｐｏｔａｔｏｐｒｏｔｅｉｎｉｓｏｌａｔｅ（ＰＰＩ）ｗａｓｐｒｅｐａｒｅｄｆｒｏｍｆｒｅｓｈｐｏｔａｔｏｂｙｓａｌｔ－ｓｏｌｕｂｌｅａｌｋａｌｉｅｘｔｒａｃｔｉｏｎａｎｄａｃｉｄｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ．
ＥｘｔｒａｃｔｉｏｎｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓａｎｄｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＰＰｌｗｅｌ＇＿ｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．ＳＤＳ・ＰＡＧＥｐｒｏｔｅｉｎｓｗｉｔｈ
ａ
ｒｅｖｅａｌｅｄｔｈａｔＰＰｌ
ｗａｇ
ｃｏｍｐｏｓｅｄ
２１．０
ｏｆ
Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ，ｔｈｅｏ砌ｌｌａｌｅｘｔｒａｃｔｉｏｎｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｗｅｒｅ蚴矧ａｌ—ｎｑｕｉｄｒａｔｉｏｏｆｌ：１０（ｇ／ｍＬ），ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ咖咖ｏｆ４０℃，ｐＨ８．ｏ’ａｎｄ
ｂｒｏａｄｒａｎｇｅ
ｏｆｍｏｌｅｃｕｌａｒｗｅｉｇｈｔｓ．ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙｒｉｃｈｉｎｐｒｏｔｅｉｎｓｗｉｍＳｌｎＲｌｌ
ｍｏｌｅｃｕｌａｒｗｅｉｇｈｔｌｅｓｓｔｈａｎ
ｋＤ．
ＮａＣｌｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ
ｏｆ０．４
ｍｏｌ／Ｌ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｐｏｔａｔｏ：ｐｒｏｔｅｉｎｉｓｏｌａｔｅ；ＳＤＳ—ＰＡＧＥ
中图分类号：ＴＳ２１５文献标识码：Ａ
文章编号：１００２．６６３０（２０１０）２２４）２９７．０４
马铃薯（ＳｏｌａｎｕｍｔｕｂｅｒｏｓｕｍＬ．）是世界第四大粮食作物。过去ｌＯ年，我国马铃薯种植面积增加了３０％。２００７年，我国马铃薯总产鼍８０００多万吨，种植面积超过５６６３．６７万ｈｍ２，产量和面积均占到世界的２２％，我国
１１．１
材料与方法
材料与仪器
马铃薯（中薯３号）；大豆色拉油、大豆分离蛋白
售。
市
成为世界马铃薯生产第一大国…。研究表明，马铃薯能
够为膳食提供充足的矿物质、ＶＣ、碳水化合物和蛋白质，其中马铃薯蛋白的能最和营养价值明显优于大多数
丙烯酰胺、Ⅳ’Ⅳ＇Ⅳ’，Ⅳ’．四甲基乙二胺、过硫酸胺、
三（羟甲基）胺基甲烷、低分子质最标准蛋白、十二烷基
硫酸钠、甲叉双丙烯酰胺均为国产分析纯。
ｌ
植物蛋白质，与全鸡蛋和酪蛋门相当，是一种极具开
发潜力的保健食品１２－４１。目前对马铃薯的研究主要集中于淀粉的开发利用及产前品质的改良，而对马铃薯蛋白的研究报道较少。马铃薯蛋白质通常作为废物处理或干燥后配成饲料，既造成环境污染，又浪费Ｊ，优质蛋白质资源降ｓ】。所以，对马铃薯蛋白质的开发利用，从中回
Ｓｉｇｍａ公司；其他化学试剂
１００液相色谱仪
Ａｇｉｌｅｎｔ公司；ＣＲ２２ＧＩＩ犁冷冻
离心机
１．２１．２．１
日本日立有限公司；ｐＨ计ＭｅｔｔｌｅｒＴｏｌｅｄｏ公
美国ＢｉＧ－Ｒａｄ公司。
司；电泳仪
方法
收优质蛋白，对于提高马铃薯附加值、提高环保性能、
发展可循环经济具有十分重要的作用。
本研究采用盐溶碱提酸沉法制备马铃薯分离蛋白，通过单因素和正交试验优化提取工艺，并对其特性进行研
盐溶碱提酸沉法的基本步骤
马铃薯分离蛋白（ＰＰＩ）制备：马铃薯洗净、切块、
打碎后，用一定浓度的ＮａＣｌ水溶液（含有质量分数０．１２％亚硫酸钠）室温搅拌浸提１ｈ，４℃，３０００×ｇ离心１５ｍｉｎ
究，为深度开发和利用马铃薯蛋白质提供理论依据。
收稿日期：２０１０．０６．２８
取上清液，用ｌｍｏｌ／ＬＨＣＩ溶液调ｐＨ３．２左右，磁力搅
作者简介：齐斌（１９６５一），男，教授，博士，研究方向为粮食油脂与植物蛋白工程。Ｅ—ｍａｉｌ：ｑｉｂｉｎ６４＠１２６．ｃｏｍ
万方数据
２９８２ＤＪＤ．场正３１．Ｎｏ．２２
良品科学
※ｔ艺技术
拌１０ｍｉｎ，静止１ｈ，４℃，３０００
Ｘ
ｇ离心１５ｍｉｎ，取
沉淀溶解调ｐＨ７．０，冻干备用。
１．２．２马铃薯分离蛋白提取工艺单闪素试验１．２．２．１
料水比对马铃薯分离蛋白得率影响
料水Ｌ匕（ｇ／ｍＬ）分别取ｌ：４～Ｉ：１２，静止浸提ｌｈ，
３０００×ｇ，４＂Ｃ冷冻离心３０ｍｉｎ，温度为室温，ｐＨ值为
９．５，ＮａＣＩ浓度为０．３ｍｏｌ／Ｌ，测定上清液蛋白质含量。
１．２．２．２
ｐＨ值对马铃薯分离蛋白得率影响
料水比Ｉ：１０、温度为室温、ＮａＣＩ浓度０．３ｍｏｌ／Ｌ，
调节ＰＨ值分别为７、８、９、９．５、ｌ０，浸提１
ｈ，
３０００Ｘｇ，４＂Ｃ冷冻离心３０ｍｉｎ，测定上清液蛋白质含量。
１．２．２．３
温度对马铃薯分离蛋白得率影响
料水比１：１０、ｐＨ９．３、ＮａＣＩ浓度０．３ｍｏｌ／Ｌ，调节不同温度为２５、３０、４０、５０、６０℃静止浸提ｌｈ，３０００×ｇ，４＂Ｃ冷冻离心３０ｍｉｎ，测定上清液蛋白质含量。
１．２．２．４
ＮａＣＩ浓度对马铃薯分离蛋白得率影响
料水比Ｉ：１０、ｐＨｌ０、温度为室温、调节不同ＮａＣＩ
浓度为０．２、０．３、０．５、０．８、１．０ｍｏｌ／Ｌ，静止浸提ｌｈ，
３０００×ｇ，４℃冷冻离心３０ｍｉｎ，测定上清液蛋白质
含量。
１．２．３
马铃薯分离蛋白提取条件优化
根据单因素试验结果进行四因素三水平正交试验。
４个因素为料水比、ｐＨ值、温度、ＮａＣｌ浓度。正交
试验凶素水平见表Ｉ。
表ｌ正交试验因素水平
Ｔａｂｌｅ１
Ｆａｃｔｏｒｓａｎｄｌｅｖｅｌｓｏｆｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ
ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ
１．２．４
马铃薯分离蛋白氨基酸组成分析
样品溶于一定量６ｍｏｌ／Ｌ盐酸溶液中，移入水解管封
管后，在ｌ１０＂Ｃ水解２０～２４ｈ，切开封管，抽干后，采
用ＯＰＡ柱前自动衍生１７ｌ，上液相色谱仪进行氨基酸组成分析。
１．２．５
马铃薯分离蛋白ＳＤＳ．ＰＡＧＥ电泳分析
采用Ｌａｅｍｍｌｉ不连续凝胶配制【３Ｉ，分离胶质量分数
为１１％，浓缩胶质量分数为４％，蛋白质量浓度为１ｍｇ／ｍＬ。采用稳流操作，浓缩胶电流１０ｍＡ，分离胶
电流２０ｍＡ。采用低相对分子质鼍标准蛋白作标准对
照。采用考马斯亮蓝Ｒ２５０染色。
１．２．６
马铃薯蛋白得率的测定
万方数据
蛋广１质浓度测定：采用Ｂｒａｎｄｆｏｒｄ法。总蛋白质含
量：采用微量凯氏定氮法（ⅣＸ６．２５）。
马铃薯分离蛋白得率，％：型兰苎皇翼孚里×１００马铃薯总质量
２结果与分析
２．１马铃薯分离蛋白提取工艺单因素试验
２．１．１
料水比对马铃薯分离蛋白得率的影响
醒堡
囊鎏
旷啦
料水比
图ｌ
料水比对马铃薯分离蛋白得率的影响
Ｆｌｇ．１
Ｅｆｆｅｃｔｏｆ
ｍｔｅｒｉａｌ・ｌｉｑｕｉｄｒａｔｉｏ∞ｔｈｅｙｉｅｌｄ
ｏｆＰＰＩ
由图Ｉ可见，马铃薯蛋白的得率随提取溶剂的增加而增加。料液比从１：４变化到Ｉ：１２，马铃薯蛋自的得率
增加０．３５％，说明增加提取溶剂的用最对从大豆粉中提取可溶性蛋白成分是有效的。但随着提嘏溶剂增加会增加浸提液成本，对仪器设备的容量要求更高，过多
的提取溶剂在实际生产和实验室操作中会降低处理能力，而Ｈ当料液比超过ｌ：１０后，蛋白提取率没有明显提高，因此选料液比１：１０为宜。
２．１．２
ｐＨ值对马铃薯分离蛋白得率的影响
Ｏ８Ｏ７
Ｏ６Ｏ５Ｏ４
艇太砰缸矿术、静台｝皿嗵Ｏ
３
Ｏ２Ｏ１ＯＯ
ｐＨ
圈２
ｐＨ值对马铃薯分离蛋白得宰的影响
Ｆｌｇ．２
Ｅｆｆｅｃｔｏｆ
ｐＨ蚰ｔｈｅｙｉｅｌｄ
ｏｆＰＰＩ
由图２可见，当提取液ｐＨ值从７升到１０时，马
铃薯蛋白得率呈上升趋势，当提取液ｐＨ值为１０时，得
率超过０．７％。说明马铃薯蛋白大部分应属于碱溶性蛋
●＿●ｌ＿１．－．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．—．．．．—．—．———————一ｉ—Ｉ｜１＿ｌ－
※Ｔ艺技术
良晶科学
２０１０，ＶｏＬ３１，Ｎｏ．２２２９９
白。考虑到强碱条件下蛋白质会丧失食用价值。因此初步选取蛋白质提取的较适ｐＨ值为ｌＯ。
２．１．３
温度对马铃薯分离蛋白得率的影响
艇求酥露旷。￡糌难ｃ断
２０
３０
４０５０∞
温度，℃
图３
温度对马铃薯分离蛋白得率的影响
ｎｇ．３Ｅｆｆｅｃｔｏｆ
ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ
ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｌｌｔｈｅｙｉｅｌｄｏｆＰＨ
由图３可见，马铃薯蛋白得率随温度上升皆呈先升后降趋势，以４０℃时得率最高；４５℃后显著降低。温度升高导致更多的蛋白质变性可能是得率降低的主要原因，可见马铃薯分离蛋白对温度的变化相对比较敏感。综合分析提取温度４０℃较适宜。
２．１．４
ＮａＣｌ浓度对马铃薯分离蛋白得率的影响
螨一
０．１０｝０．０５｝
０．００Ｌ————————▲————————上————————Ｊ———————一
为使制备的马铃薯蛋白更符合食品安全标准，采用ＮａＣＩ水溶液作为蛋白提取液。实验结果见图４，随提取液浓度的提高，马铃薯蛋自得率呈现先升后降的趋势。当ＮａＣＩ溶液浓度较低时（＜０．５ｍｏｌ／Ｌ），随ＮａＣｌ溶液浓度
的提高，促进了马铃薯蛋白质的溶解，即盐溶作用。同时稀盐溶液因盐离子与蛋白质部分结合，可保护蛋白
质不易变性。当ＮａＣＩ浓度进一步提高，高浓度的盐离子有很强的水化力，可夺取蛋白质分子的水化层，使
之“失水”，蛋白质的溶解度下降。ＮａＣＩ浓度为０．５ｍｏｌ／Ｌ时，马铃薯分离蛋白得率最高为０．４６％，所以实验中选用０．５ｍｏｌ／ＬＮａＣｌ水溶液为马铃薯蛋白的提取液。
２．２
优化马铃薯分离蛋白提取工艺正交试验
万方数据
表２正交试验的极差分析
Ｔａｂｌｅ２
Ｒ，ａｌｌｇｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ
ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ
试验号Ａ料液比ＢｐＨｃ温度，℃ＤＮａＣＩ浓度／（ｍｏＦＬ）蛋白质得率，％
由表２极差分析结果表明：各冈素对马铃薯分离蛋
白提取率的影响大小为Ａ＞Ｃ＞曰＞Ｄ，最佳条件为度０．４ｍｏｌ／Ｌ、ｐＨ８时的提取工艺条件为最优组合。此条
件下进行马铃薯蛋白的提取，马铃薯分离蛋白的得率最
大，达到了０．８３％。且实验条件温和易于控制，工艺流程简单易行，成本较低。
２．３
马铃薯分离蛋白的化学组成
表３
马铃薯分离蛋白的氨基酸组成分析
Ｔａｂｌｅ
３
Ａｍｉｎｏａｃｉｄｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ
ａｎａｌｙｓｉｓｏｆＰＰＩ
结果表明，马铃薯分离蛋白的干基含量为８５．３８％，Ａ３口ＩＣ２Ｄ２，即确定料水比为１：１０、温度４０℃、ＮａＣｌ浓与Ｒｅｆｓｔｉｅ［９ｊ和Ｎｃｓｔａｒｅｓ等ｌｌＯｌ实验结果相似。马铃薯分离
２丝三！ｉ业生三三尘２．丝———一一．．一一垦虽垂翌兰Ｉ＿．——一．—————避垫盔
蛋白的水分为３．９６％，灰分为４．３３％，脂肪为０．３７％。
马铃薯分离蛋自的氨基酸组成见表３。马铃薯分离
蛋白的氨基酸总最为７０．４６％，低于Ｐａｓｔｕｓｚｅｗｓｋａ等［ＩｔＪ实
验结果，可能与马铃薯种类及种植条件有关。其中必需氨基酸含量为３１．０２％，苏氨酸、缬氨酸、异亮氨酸、
亮氨酸和赖氨酸的含最明显高于ＦＡＯ／ＷＨＯ的推荐
值，蛋氨酸和苯内氨酸的含量稍低于ＦＡＯ／ＷＨＯ的推荐值１１２１，色氨酸含量的损失可能是由于“酸沉”过程中强酸的加入破坏了蛋白质的色氨酸１１３｝。非必需氨基酸含量为３９．４４％，其中天冬氨酸和谷氨酸的含量丰富，胱
氨酸的含量最低。
２．４
马铃薯分离蛋白的ＳＤＳ．ＰＡＧＥ电泳
ａ．标准分子质量蛋白；ｂ．硫酸铵沉淀的马铃薯蛋［Ｊ；Ｃ．盐溶碱提限沉淀的马铃薯分离蛋［Ｊ。图Ｓ马铃薯分离蛋白的ＳＤＳ－ＰＡＧＥ电泳图谱
ＦｉｇＳ
ＳＤＳ－ＰＡＧＥｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｏｇｒｍｍｏｆＰＰ！
利用ＳＤＳ．ＰＡＧＥ电泳分析马铃薯分离蛋白的组成，结果见图５。泳道Ｃ是根据实验中盐溶碱提酸沉法制备的马铃薯分离蛋白，蛋白亚基条带分布均匀，且条带数明显多于硫酸铵沉淀法制备的分离蛋白，对蛋白质结构组成无明显影响。电泳图谱可分成两个集中区域，上方区域中有分子质量为６０、４１ｋＤ的两条主带；下方区域中出现６个主带，分子质最分别为１０、１２、１６、２２、
２３、２５ｋＤ。Ｚｈｕ等【１４】也研究认为传统的盐溶碱提酸沉工
艺是一种提取率较高，能够较大程度地回收蛋白质的方法。所以盐溶碱提酸沉法可以作为马铃薯分离蛋白的提
取方法。
３结论
３．１
采用盐溶碱提酸沉法制备马铃薯分离蛋白，通
过单因素试验和正交试验，对其提取工艺进行优化。
万方数据
实验结果表明：料水比１：１０、温度４０℃、ｐＨ８、ＮａＣＩ
浓度０．４ｍｏｌ／Ｌ条件下，马铃薯分离蛋白提取率最高，为Ｏ．８３％。必需氨基酸含苣为３１．０２％，具有很高的营养价值。
３．２
盐溶碱提酸沉法制备的马铃薯分离蛋白亚基相分布
均匀，埘蛋白质结构组成无明显影响。盐溶碱提酸沉
工艺叮作为马铃薯蛋白的提取方法。
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ｏｆ
Ｏ－
ｐｈｔｈａｌａｌｄｅｈｙｄｅ
ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅｓｏｆａｍｉｎｏａｃｉｄｓｂｙｒｅｖｅｒｓｅｄ－ｐｈａｓｅｃｈｒｏｍａｔｏｇ－
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ｂａｃｔｅｒｉｏｐｈａｇｅＴ４［Ｊ］．Ｎａｔｕｒｅ，１９７０，２２７：６８０－６８５．
［９１
ＲＥＦＳＴＩＥＳ．ＴＩＥＫＳＴＲＡＨＡＪ．Ｐｏｔａｔｏ
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ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅｗｉｔｈｌｏｗ
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ｉｎｔｈｅ
ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆ
ｐｏｔａｔｏ
ｐｒｏｔｅｉｎ
ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅ
ｐｒｏｄｕｃｅｄｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｔａｒｃｈ
ｆａｃｔｏｒｉｅｓ——Ａ
ｐｒｅｌｉｍｉｎａｒｙｓｕｒｖｅｙ［Ｊ１．Ａｎｉｍａｌ
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ａｎｄ
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ｐｒｏｔｅｉｎｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ；Ｒｅｐｏｒｔｏｆ
ａ
ｊｏｉｎｔ
ＦＡＯ／ＷＨＯ／ＵＮＵｅｘｐｅｒｔ
ｃｏｎｓｕｌｔａｔｉｏｎｌＳｌ．ＷＨＯ
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ＪＬ
Ａ，ＣＨＥＦＥＬ
Ｊ
Ｃ．Ｃｈｅｍｉｃａｌ
ａｎｄ
ｎｕｔｒｉｔｉｏｎａｌ
ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｓｏｆｓｕｎｆｌｏｗｅｒｐｒｏｔｅｉｎｓｄｕｅ
ｔｏａｌｋａｌｉｎｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ。
ｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆ
ａｍｉｎｏａｃｉｄ
ｃｒｏｓｓ—ｌｉｎｋｓ
ａｎｄｉｓｏｍｅｒｉｚａｔｉｏｎｏｆ
ｌｙｓｉｎｅｒｅｓｉｄｕｅｓ
【Ｊ１．Ｊｏｕｒｎａｌｏｆ
Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ
ａｎｄＦｏｏｄ
Ｃｈｅｍｉｓ田，１９７５，２３：９３８—９４３．
【１４］
ＺＨＵ
Ｋｅｘｕｅ，ＺＨＯＵＨｕｉｍｉｎｇ，ＱＩＡＮＨａｌｆｅｎｇ．Ｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅｓｍｄｙｏｆｔｈｅ
ｃｈｅｍｉｃａｌ
ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎａｎｄ
ｐｈｙｓｉｏｃｈｅｍｉｃａｌ
ｐｒｏｌｍａｅｓ
ｏｆｄｅｆａｔｔｅｄｗｈｅａｔ
ｇｅｒｍｆｌｏｕｒａｎｄｉｔｓｐｒｏｔｅｉｎｉｓｏｌａｔｅ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌｏｆ
Ｆｏｏｄ
Ｂｉｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，
２００６，３０（３）：３２９．３４１．
马铃薯分离蛋白的提取工艺
作者：作者单位：
齐斌， 郑丽雪， 朴金苗， QI Bin， ZHENG Li-xue， PIAO Jin-miao
齐斌,QI Bin(常熟理工学院生物与食品工程学院,江苏,常热,215500;苏州市食品生物技术重点实验室,江苏,常熟,215500)， 郑丽雪,朴金苗,ZHENG Li-xue,PIAO Jin-miao(常熟理工学院生物与食品工程学院,江苏,常热,215500)食品科学FOOD SCIENCE2010,31(22)1次
刊名：英文刊名：年，卷(期)：被引用次数：
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※工艺技术
食品科学
２０１０，Ｖｏｆ．３１，Ｎｏ．２２２９７
马铃薯分离蛋白的提取工艺
齐斌１，２，郑丽雪１，朴金苗１
（１．常熟理工学院生物与食品工程学院，江苏常熟
２１５５００；２．苏州市食品生物技术重点实验室，江苏常熟
２１５５００）
摘要：采用盐溶碱提酸沉法制备马铃薯分离蛋白，并对马铃薯分离蛋白提取条件和功能特性进行研究。十二烷基硫酸钠．聚围烯酰胺电泳结果表明，马铃薯分离蛋白的亚基相对分予质量较广，其中分子质量低于２１．Ｏｌｄ）的亚基较多。马铃薯分离蛋白的最佳提取工艺为料水比ｌ：１０（ｇ／ｍＬ）、温度４０＂Ｃ、ｐＨ８．０、ＮａＣＩ浓度Ｏ．４ｍｏｌ／Ｌ。关键词：马铃薯；分离蛋白；十二烷基硫酸钠・聚丙烯酰胺电泳
ＥｘｔｒａｃｔｉｏｎＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇｏｆＰｏｔａｔｏ
Ｐｒｏｔｅｉｎ
Ｉｓｏｌａｔｅ
ＱＩ
Ｂｉｎｌ．一，ＺＨＥＮＧＬｉ—ｘｎｅｌ，ＰＩＡＯＪｉｎ－ｍｉａ０１
２１５５００，Ｃｈｉｎａ；
（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＢｉｏｌｏｇｙａｎｄＦｏｏｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣｈａｎｇｓｈｕＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈａｎｇｓｈｕ
２．ＳｕｚｈｏｕＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＦｏｏｄａｎｄＢｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈａｎｇｓｈｕ
２１５５００，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｐｏｔａｔｏｐｒｏｔｅｉｎｉｓｏｌａｔｅ（ＰＰＩ）ｗａｓｐｒｅｐａｒｅｄｆｒｏｍｆｒｅｓｈｐｏｔａｔｏｂｙｓａｌｔ－ｓｏｌｕｂｌｅａｌｋａｌｉｅｘｔｒａｃｔｉｏｎａｎｄａｃｉｄｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ．
ＥｘｔｒａｃｔｉｏｎｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓａｎｄｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＰＰｌｗｅｌ＇＿ｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．ＳＤＳ・ＰＡＧＥｐｒｏｔｅｉｎｓｗｉｔｈ
ａ
ｒｅｖｅａｌｅｄｔｈａｔＰＰｌ
ｗａｇ
ｃｏｍｐｏｓｅｄ
２１．０
ｏｆ
Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ，ｔｈｅｏ砌ｌｌａｌｅｘｔｒａｃｔｉｏｎｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｗｅｒｅ蚴矧ａｌ—ｎｑｕｉｄｒａｔｉｏｏｆｌ：１０（ｇ／ｍＬ），ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ咖咖ｏｆ４０℃，ｐＨ８．ｏ’ａｎｄ
ｂｒｏａｄｒａｎｇｅ
ｏｆｍｏｌｅｃｕｌａｒｗｅｉｇｈｔｓ．ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙｒｉｃｈｉｎｐｒｏｔｅｉｎｓｗｉｍＳｌｎＲｌｌ
ｍｏｌｅｃｕｌａｒｗｅｉｇｈｔｌｅｓｓｔｈａｎ
ｋＤ．
ＮａＣｌｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ
ｏｆ０．４
ｍｏｌ／Ｌ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｐｏｔａｔｏ：ｐｒｏｔｅｉｎｉｓｏｌａｔｅ；ＳＤＳ—ＰＡＧＥ
中图分类号：ＴＳ２１５文献标识码：Ａ
文章编号：１００２．６６３０（２０１０）２２４）２９７．０４
马铃薯（ＳｏｌａｎｕｍｔｕｂｅｒｏｓｕｍＬ．）是世界第四大粮食作物。过去ｌＯ年，我国马铃薯种植面积增加了３０％。２００７年，我国马铃薯总产鼍８０００多万吨，种植面积超过５６６３．６７万ｈｍ２，产量和面积均占到世界的２２％，我国
１１．１
材料与方法
材料与仪器
马铃薯（中薯３号）；大豆色拉油、大豆分离蛋白
售。
市
成为世界马铃薯生产第一大国…。研究表明，马铃薯能
够为膳食提供充足的矿物质、ＶＣ、碳水化合物和蛋白质，其中马铃薯蛋白的能最和营养价值明显优于大多数
丙烯酰胺、Ⅳ’Ⅳ＇Ⅳ’，Ⅳ’．四甲基乙二胺、过硫酸胺、
三（羟甲基）胺基甲烷、低分子质最标准蛋白、十二烷基
硫酸钠、甲叉双丙烯酰胺均为国产分析纯。
ｌ
植物蛋白质，与全鸡蛋和酪蛋门相当，是一种极具开
发潜力的保健食品１２－４１。目前对马铃薯的研究主要集中于淀粉的开发利用及产前品质的改良，而对马铃薯蛋白的研究报道较少。马铃薯蛋白质通常作为废物处理或干燥后配成饲料，既造成环境污染，又浪费Ｊ，优质蛋白质资源降ｓ】。所以，对马铃薯蛋白质的开发利用，从中回
Ｓｉｇｍａ公司；其他化学试剂
１００液相色谱仪
Ａｇｉｌｅｎｔ公司；ＣＲ２２ＧＩＩ犁冷冻
离心机
１．２１．２．１
日本日立有限公司；ｐＨ计ＭｅｔｔｌｅｒＴｏｌｅｄｏ公
美国ＢｉＧ－Ｒａｄ公司。
司；电泳仪
方法
收优质蛋白，对于提高马铃薯附加值、提高环保性能、
发展可循环经济具有十分重要的作用。
本研究采用盐溶碱提酸沉法制备马铃薯分离蛋白，通过单因素和正交试验优化提取工艺，并对其特性进行研
盐溶碱提酸沉法的基本步骤
马铃薯分离蛋白（ＰＰＩ）制备：马铃薯洗净、切块、
打碎后，用一定浓度的ＮａＣｌ水溶液（含有质量分数０．１２％亚硫酸钠）室温搅拌浸提１ｈ，４℃，３０００×ｇ离心１５ｍｉｎ
究，为深度开发和利用马铃薯蛋白质提供理论依据。
收稿日期：２０１０．０６．２８
取上清液，用ｌｍｏｌ／ＬＨＣＩ溶液调ｐＨ３．２左右，磁力搅
作者简介：齐斌（１９６５一），男，教授，博士，研究方向为粮食油脂与植物蛋白工程。Ｅ—ｍａｉｌ：ｑｉｂｉｎ６４＠１２６．ｃｏｍ
万方数据
２９８２ＤＪＤ．场正３１．Ｎｏ．２２
良品科学
※ｔ艺技术
拌１０ｍｉｎ，静止１ｈ，４℃，３０００
Ｘ
ｇ离心１５ｍｉｎ，取
沉淀溶解调ｐＨ７．０，冻干备用。
１．２．２马铃薯分离蛋白提取工艺单闪素试验１．２．２．１
料水比对马铃薯分离蛋白得率影响
料水Ｌ匕（ｇ／ｍＬ）分别取ｌ：４～Ｉ：１２，静止浸提ｌｈ，
３０００×ｇ，４＂Ｃ冷冻离心３０ｍｉｎ，温度为室温，ｐＨ值为
９．５，ＮａＣＩ浓度为０．３ｍｏｌ／Ｌ，测定上清液蛋白质含量。
１．２．２．２
ｐＨ值对马铃薯分离蛋白得率影响
料水比Ｉ：１０、温度为室温、ＮａＣＩ浓度０．３ｍｏｌ／Ｌ，
调节ＰＨ值分别为７、８、９、９．５、ｌ０，浸提１
ｈ，
３０００Ｘｇ，４＂Ｃ冷冻离心３０ｍｉｎ，测定上清液蛋白质含量。
１．２．２．３
温度对马铃薯分离蛋白得率影响
料水比１：１０、ｐＨ９．３、ＮａＣＩ浓度０．３ｍｏｌ／Ｌ，调节不同温度为２５、３０、４０、５０、６０℃静止浸提ｌｈ，３０００×ｇ，４＂Ｃ冷冻离心３０ｍｉｎ，测定上清液蛋白质含量。
１．２．２．４
ＮａＣＩ浓度对马铃薯分离蛋白得率影响
料水比Ｉ：１０、ｐＨｌ０、温度为室温、调节不同ＮａＣＩ
浓度为０．２、０．３、０．５、０．８、１．０ｍｏｌ／Ｌ，静止浸提ｌｈ，
３０００×ｇ，４℃冷冻离心３０ｍｉｎ，测定上清液蛋白质
含量。
１．２．３
马铃薯分离蛋白提取条件优化
根据单因素试验结果进行四因素三水平正交试验。
４个因素为料水比、ｐＨ值、温度、ＮａＣｌ浓度。正交
试验凶素水平见表Ｉ。
表ｌ正交试验因素水平
Ｔａｂｌｅ１
Ｆａｃｔｏｒｓａｎｄｌｅｖｅｌｓｏｆｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ
ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ
１．２．４
马铃薯分离蛋白氨基酸组成分析
样品溶于一定量６ｍｏｌ／Ｌ盐酸溶液中，移入水解管封
管后，在ｌ１０＂Ｃ水解２０～２４ｈ，切开封管，抽干后，采
用ＯＰＡ柱前自动衍生１７ｌ，上液相色谱仪进行氨基酸组成分析。
１．２．５
马铃薯分离蛋白ＳＤＳ．ＰＡＧＥ电泳分析
采用Ｌａｅｍｍｌｉ不连续凝胶配制【３Ｉ，分离胶质量分数
为１１％，浓缩胶质量分数为４％，蛋白质量浓度为１ｍｇ／ｍＬ。采用稳流操作，浓缩胶电流１０ｍＡ，分离胶
电流２０ｍＡ。采用低相对分子质鼍标准蛋白作标准对
照。采用考马斯亮蓝Ｒ２５０染色。
１．２．６
马铃薯蛋白得率的测定
万方数据
蛋广１质浓度测定：采用Ｂｒａｎｄｆｏｒｄ法。总蛋白质含
量：采用微量凯氏定氮法（ⅣＸ６．２５）。
马铃薯分离蛋白得率，％：型兰苎皇翼孚里×１００马铃薯总质量
２结果与分析
２．１马铃薯分离蛋白提取工艺单因素试验
２．１．１
料水比对马铃薯分离蛋白得率的影响
醒堡
囊鎏
旷啦
料水比
图ｌ
料水比对马铃薯分离蛋白得率的影响
Ｆｌｇ．１
Ｅｆｆｅｃｔｏｆ
ｍｔｅｒｉａｌ・ｌｉｑｕｉｄｒａｔｉｏ∞ｔｈｅｙｉｅｌｄ
ｏｆＰＰＩ
由图Ｉ可见，马铃薯蛋白的得率随提取溶剂的增加而增加。料液比从１：４变化到Ｉ：１２，马铃薯蛋自的得率
增加０．３５％，说明增加提取溶剂的用最对从大豆粉中提取可溶性蛋白成分是有效的。但随着提嘏溶剂增加会增加浸提液成本，对仪器设备的容量要求更高，过多
的提取溶剂在实际生产和实验室操作中会降低处理能力，而Ｈ当料液比超过ｌ：１０后，蛋白提取率没有明显提高，因此选料液比１：１０为宜。
２．１．２
ｐＨ值对马铃薯分离蛋白得率的影响
Ｏ８Ｏ７
Ｏ６Ｏ５Ｏ４
艇太砰缸矿术、静台｝皿嗵Ｏ
３
Ｏ２Ｏ１ＯＯ
ｐＨ
圈２
ｐＨ值对马铃薯分离蛋白得宰的影响
Ｆｌｇ．２
Ｅｆｆｅｃｔｏｆ
ｐＨ蚰ｔｈｅｙｉｅｌｄ
ｏｆＰＰＩ
由图２可见，当提取液ｐＨ值从７升到１０时，马
铃薯蛋白得率呈上升趋势，当提取液ｐＨ值为１０时，得
率超过０．７％。说明马铃薯蛋白大部分应属于碱溶性蛋
●＿●ｌ＿１．－．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．—．．．．—．—．———————一ｉ—Ｉ｜１＿ｌ－
※Ｔ艺技术
良晶科学
２０１０，ＶｏＬ３１，Ｎｏ．２２２９９
白。考虑到强碱条件下蛋白质会丧失食用价值。因此初步选取蛋白质提取的较适ｐＨ值为ｌＯ。
２．１．３
温度对马铃薯分离蛋白得率的影响
艇求酥露旷。￡糌难ｃ断
２０
３０
４０５０∞
温度，℃
图３
温度对马铃薯分离蛋白得率的影响
ｎｇ．３Ｅｆｆｅｃｔｏｆ
ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ
ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｌｌｔｈｅｙｉｅｌｄｏｆＰＨ
由图３可见，马铃薯蛋白得率随温度上升皆呈先升后降趋势，以４０℃时得率最高；４５℃后显著降低。温度升高导致更多的蛋白质变性可能是得率降低的主要原因，可见马铃薯分离蛋白对温度的变化相对比较敏感。综合分析提取温度４０℃较适宜。
２．１．４
ＮａＣｌ浓度对马铃薯分离蛋白得率的影响
螨一
０．１０｝０．０５｝
０．００Ｌ————————▲————————上————————Ｊ———————一
为使制备的马铃薯蛋白更符合食品安全标准，采用ＮａＣＩ水溶液作为蛋白提取液。实验结果见图４，随提取液浓度的提高，马铃薯蛋自得率呈现先升后降的趋势。当ＮａＣＩ溶液浓度较低时（＜０．５ｍｏｌ／Ｌ），随ＮａＣｌ溶液浓度
的提高，促进了马铃薯蛋白质的溶解，即盐溶作用。同时稀盐溶液因盐离子与蛋白质部分结合，可保护蛋白
质不易变性。当ＮａＣＩ浓度进一步提高，高浓度的盐离子有很强的水化力，可夺取蛋白质分子的水化层，使
之“失水”，蛋白质的溶解度下降。ＮａＣＩ浓度为０．５ｍｏｌ／Ｌ时，马铃薯分离蛋白得率最高为０．４６％，所以实验中选用０．５ｍｏｌ／ＬＮａＣｌ水溶液为马铃薯蛋白的提取液。
２．２
优化马铃薯分离蛋白提取工艺正交试验
万方数据
表２正交试验的极差分析
Ｔａｂｌｅ２
Ｒ，ａｌｌｇｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ
ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ
试验号Ａ料液比ＢｐＨｃ温度，℃ＤＮａＣＩ浓度／（ｍｏＦＬ）蛋白质得率，％
由表２极差分析结果表明：各冈素对马铃薯分离蛋
白提取率的影响大小为Ａ＞Ｃ＞曰＞Ｄ，最佳条件为度０．４ｍｏｌ／Ｌ、ｐＨ８时的提取工艺条件为最优组合。此条
件下进行马铃薯蛋白的提取，马铃薯分离蛋白的得率最
大，达到了０．８３％。且实验条件温和易于控制，工艺流程简单易行，成本较低。
２．３
马铃薯分离蛋白的化学组成
表３
马铃薯分离蛋白的氨基酸组成分析
Ｔａｂｌｅ
３
Ａｍｉｎｏａｃｉｄｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ
ａｎａｌｙｓｉｓｏｆＰＰＩ
结果表明，马铃薯分离蛋白的干基含量为８５．３８％，Ａ３口ＩＣ２Ｄ２，即确定料水比为１：１０、温度４０℃、ＮａＣｌ浓与Ｒｅｆｓｔｉｅ［９ｊ和Ｎｃｓｔａｒｅｓ等ｌｌＯｌ实验结果相似。马铃薯分离
２丝三！ｉ业生三三尘２．丝———一一．．一一垦虽垂翌兰Ｉ＿．——一．—————避垫盔
蛋白的水分为３．９６％，灰分为４．３３％，脂肪为０．３７％。
马铃薯分离蛋自的氨基酸组成见表３。马铃薯分离
蛋白的氨基酸总最为７０．４６％，低于Ｐａｓｔｕｓｚｅｗｓｋａ等［ＩｔＪ实
验结果，可能与马铃薯种类及种植条件有关。其中必需氨基酸含量为３１．０２％，苏氨酸、缬氨酸、异亮氨酸、
亮氨酸和赖氨酸的含最明显高于ＦＡＯ／ＷＨＯ的推荐
值，蛋氨酸和苯内氨酸的含量稍低于ＦＡＯ／ＷＨＯ的推荐值１１２１，色氨酸含量的损失可能是由于“酸沉”过程中强酸的加入破坏了蛋白质的色氨酸１１３｝。非必需氨基酸含量为３９．４４％，其中天冬氨酸和谷氨酸的含量丰富，胱
氨酸的含量最低。
２．４
马铃薯分离蛋白的ＳＤＳ．ＰＡＧＥ电泳
ａ．标准分子质量蛋白；ｂ．硫酸铵沉淀的马铃薯蛋［Ｊ；Ｃ．盐溶碱提限沉淀的马铃薯分离蛋［Ｊ。图Ｓ马铃薯分离蛋白的ＳＤＳ－ＰＡＧＥ电泳图谱
ＦｉｇＳ
ＳＤＳ－ＰＡＧＥｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｏｇｒｍｍｏｆＰＰ！
利用ＳＤＳ．ＰＡＧＥ电泳分析马铃薯分离蛋白的组成，结果见图５。泳道Ｃ是根据实验中盐溶碱提酸沉法制备的马铃薯分离蛋白，蛋白亚基条带分布均匀，且条带数明显多于硫酸铵沉淀法制备的分离蛋白，对蛋白质结构组成无明显影响。电泳图谱可分成两个集中区域，上方区域中有分子质量为６０、４１ｋＤ的两条主带；下方区域中出现６个主带，分子质最分别为１０、１２、１６、２２、
２３、２５ｋＤ。Ｚｈｕ等【１４】也研究认为传统的盐溶碱提酸沉工
艺是一种提取率较高，能够较大程度地回收蛋白质的方法。所以盐溶碱提酸沉法可以作为马铃薯分离蛋白的提
取方法。
３结论
３．１
采用盐溶碱提酸沉法制备马铃薯分离蛋白，通
过单因素试验和正交试验，对其提取工艺进行优化。
万方数据
实验结果表明：料水比１：１０、温度４０℃、ｐＨ８、ＮａＣＩ
浓度０．４ｍｏｌ／Ｌ条件下，马铃薯分离蛋白提取率最高，为Ｏ．８３％。必需氨基酸含苣为３１．０２％，具有很高的营养价值。
３．２
盐溶碱提酸沉法制备的马铃薯分离蛋白亚基相分布
均匀，埘蛋白质结构组成无明显影响。盐溶碱提酸沉
工艺叮作为马铃薯蛋白的提取方法。
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ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｓｏｆｓｕｎｆｌｏｗｅｒｐｒｏｔｅｉｎｓｄｕｅ
ｔｏａｌｋａｌｉｎｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ。
ｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆ
ａｍｉｎｏａｃｉｄ
ｃｒｏｓｓ—ｌｉｎｋｓ
ａｎｄｉｓｏｍｅｒｉｚａｔｉｏｎｏｆ
ｌｙｓｉｎｅｒｅｓｉｄｕｅｓ
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Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ
ａｎｄＦｏｏｄ
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Ｋｅｘｕｅ，ＺＨＯＵＨｕｉｍｉｎｇ，ＱＩＡＮＨａｌｆｅｎｇ．Ｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅｓｍｄｙｏｆｔｈｅ
ｃｈｅｍｉｃａｌ
ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎａｎｄ
ｐｈｙｓｉｏｃｈｅｍｉｃａｌ
ｐｒｏｌｍａｅｓ
ｏｆｄｅｆａｔｔｅｄｗｈｅａｔ
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Ｆｏｏｄ
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马铃薯分离蛋白的提取工艺
作者：作者单位：
齐斌， 郑丽雪， 朴金苗， QI Bin， ZHENG Li-xue， PIAO Jin-miao
齐斌,QI Bin(常熟理工学院生物与食品工程学院,江苏,常热,215500;苏州市食品生物技术重点实验室,江苏,常熟,215500)， 郑丽雪,朴金苗,ZHENG Li-xue,PIAO Jin-miao(常熟理工学院生物与食品工程学院,江苏,常热,215500)食品科学FOOD SCIENCE2010,31(22)1次
刊名：英文刊名：年，卷(期)：被引用次数：
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引证文献(1条)
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引用本文格式：齐斌. 郑丽雪. 朴金苗. QI Bin. ZHENG Li-xue. PIAO Jin-miao 马铃薯分离蛋白的提取工艺[期刊论文]-食品科学 2010(22)