芝麻蛋白功能特性研究

1、芝麻蛋白功能特性研究孙庆海（安徽工程人学生物与化学工程学院，芜湖241000）摘 要芝麻是我国主要油料作物之一，产于长江、黄河流域。麻油加工厂遍及这些地区， 制油后下脚料即芝麻粕，在早期常当作废料丢弃，或作为肥料种地，实之浪费资源。研 究表明：芝麻粕中蛋白质含屋丰富高达50%,其氨基酸组成及比例均可与优质蛋白质媲 美，可见芝麻粕是一种值得开发和研究的廉价优质蛋白源。木课题就是对芝麻蛋白提取 工艺和部分功能性质进行研究。功能性质对蛋白质应用范围起着举足轻重的作用，是决 定蛋白利用价值大小的关键因素。所谓蛋口质的功能性质，是指蛋口质在食品加工和储藏过程中所起的特殊作用，对 芝麻蛋白来讲，是其木身固

2、有的性质，如组成成分、氨基酸序列、形态结构等的作用。因此，本实验着重研究了芝麻蛋h的吸水性、吸油性、湿润性、热凝集性、持水力、 发泡性、黏度等功能性质，以期为芝麻粕的高附加值综合利用和深加工开发提供理论依 据和技术支持。结果表明，实验室口制的芝麻蛋白具有良好的吸水性、吸油性、湿润性 和发泡能力。关键词：芝麻蛋口；提取条件；功能特性functional properties of protein from sesamesun qinghai(department of biochemistry, anhui polytechnic university. anhui wuhu 241000)ab

3、stractsesame is one of the main oil crops in china, produced in the yangtze river, yellow river basin. throughout these regions, there are many sesame oil processing plant. the offal is sesame seed meal, which is often abandoned or as fertilizer farming in in the early times that wastes a lot of res

4、ources. the study shows that: the protein in sesame seed meal is as high as 50%, and the types and proportion of amino acid in sesame seed meal is comparable to high quality protein, which showing that sesame seed meal is a low-cost and high-quality protein source that worth development and research

5、. this paper is the study of sesame protein extraction process and its some functional properties. the functional nature plays an important role in range of applications of the protein and the key factors of the size of the protein value.the so-called protein functional properties is the special rol

6、e played by the protein in the food processing and storage process, and in terms of the sesame protein, it is its inherent nature, such as its composition, amino acid sequence and morphological structure and so on.therefore, this experiment focuses on the functional properties of sesame protein, suc

7、h as the water absorption, oil absorption, wet, thermal coagulation, water-holding capacity, foaming and viscosity and so on, which can provide a theoretical basis and technical support for the comprehensive utilization of high value-added and the deep processing of sesame seed meal. the results sho

8、w that the laboratorymade sesame protein has a good water absorption, oil absorption, wetting and foaming capacity.key words: sesame protein； extraction conditions； functional properties引言1第1章绪论21.1芝麻与芝麻蛋口概述21.1.1 芝麻21.1.2芝麻油的压榨工艺21.1.3芝麻粕21.1.4芝麻蛋白21.2芝麻蛋白的研究现状21.3 蛋白质的功能性质在食品屮的作用31.4立题背景与意义31.5本课题

9、主要研究的内容4第2章材料及方法52.1 实验原料、试剂、器材52.1.1 实验原料52.1.2实验试剂52.1.3 实验仪器52.2实验原理及试验方法52.2.1 芝麻粕蛋白的提取52.2.2单因素实验62.2.3正交实验设计62.3芝麻蛋白的功能性质测定62.3.1 吸水性的测定62.3.2持水力的测定72.3.3湿润性的测定72.3.4吸油性的测定72.3.5 热凝集性的测定72.3.6发泡性的测定72.3.7 黏度的测定7第3章结果与分析83.1 芝麻蛋白的提取83.1.1关于提取工艺条件83.1.2关于产品色泽83.1.3单因素实验83.1.4正交实验结果与讨论113.2芝麻蛋白的吸

10、水性123.3芝麻蛋白的持水力123.4芝麻蛋白的湿润性123.5芝麻蛋白的吸汕性133.6芝麻蛋白的热凝集性133.7芝麻蛋白的发泡性143.8 芝麻蛋白的黏度14结论与展望16结论-16 -展望16致 谢18参考文献190 12123123456789111 222333333333333 表表表表表表表表表表表表表表表插表清单实验中所用试剂5 试验中所用仪器5 芝麻蛋白提取实验因素水平表6 料液比对芝麻蛋白得率的影响8 提取时间对芝麻蛋白得率的影响9 ph值对芝麻蛋白得率的影响10 温度对芝麻蛋白得率的影响10 芝麻蛋白提取正交实验结果11 芝麻蛋白的吸水性12 芝麻蛋白的持水力12 芝

11、麻蛋白的湿润性13 芝麻蛋白的吸油性13 芝麻蛋门的热凝集性13 芝麻蛋白的发泡性14 ph对芝麻蛋白溶液黏度的影响14插图清单图21实验室芝麻蛋白的提取工艺流程图6图31料液比对芝麻蛋白得率的彩响9图32提取时间对芝麻蛋白得率的影响9图33 ph值对芝麻蛋白得率的影响10图34温度对芝麻蛋白得率的影响11图35 ph对芝麻蛋白溶液黏度的影响15引言芝麻是人类知道得最早的油料种籽，它含油量很高，儿乎占所有油籽的首位。芝麻 的蛋白质含量也很高，提取油后的芝麻粕是制取蛋白质分离物的廉价原料。芝麻蛋白质 的质量亦较好，不仅人体必需的八种氨基酸都齐全，而且其量也接近或超过世界粮农 组织提出的参考标准，

12、特别是含硫氨基酸比大豆蛋白质中的要高得多。芝麻的含油量 为45%54%,蛋白质含量高达50%。芝麻富含亚油酸、木脂素、维生索e、维生 素a、维生索bl、维生索b2和钙、磷等矿物质。具有护肝、补肾、润肠、软化皮 肤、滋补养血、调经、润滑、利尿、缓泻、安神的功效，在中医药上被用于辅助 治疗慢性便秘、耳鸣、脱发、口角溃疡和齿眼炎、贫血、头昏眼花、偏头痛、视 力减退、骨质疏松、烧伤烫伤等。可见芝麻粕作为废料及肥料均是一种浪费，芝 麻粕是一种值得我们开发利用的廉价优质蛋白。芝麻蛋白主要是碱溶性蛋白（67%）,在碱性条件下溶解度较大，所以提取基本 方法是碱提酸沉法。taha等研究用0.4 mol/l na

13、oh,固液比为1:25,采用逆流式提取可 提取91.7%含氮物，r可得植酸含量很低的浓缩蛋白、分离蛋白。金青哲采用未去皮麻 渣为原料进行研究，正交实验得出最佳提取工艺：固液比1:18-1:20, ph为10.0,时间为 3 h,温度70 °c-80 °c ,再用hc1调ph3.8-4.0沉淀出蛋白质，可得68.4%粗蛋白叫本课题就是针对实验提取工艺和芝麻蛋白质进行功能特性研究，主要包扌4吸水性、 吸油性、湿润性、热凝集性、持水力、发泡性、黏度。白质第1章绪论1.1芝麻与芝麻蛋白概述1.1.1芝麻芝麻（学名：sesamum indicum）脂麻科,是胡麻的籽种。虽然它的近亲在

14、非洲出 现，但品种的口然起源仍然是未知的。它遍布世界上的热带地区。芝麻是我国四大食用 油料作物的佼佼者，是我国主要油料作物z-o芝麻产品具较高的应用价值。它的种子 含油量高达45%54%。我国自古就有许多用芝麻和芝麻油制作的名特食品和美味佳 肴，一直著称于世。芝麻可提供人体所需维生素e、b1、鈣质，特别是它的“亚麻仁油酸”成份，可去 除附在血管壁上的胆固醇，食用前将芝麻磨成粉，或是直接购买芝麻糊以充分吸收这些 营养索。1.1.2芝麻油的压榨工艺我国传统的芝麻油以小磨香油最为出名，它以芝麻为原料，用水代法加工制取，具 有浓郁的独特香味，是良好的调味油。用水代法加工制取小磨香油在我国已有四百多年

15、历史向。小磨香汕主要用作佐餐调味，也是一些传统特色食品糕点的主要辅料。小磨香 汕采用的是“水代法”生产，这是一种最优秀的工艺，是我们的祖先发明的，尤其值得 我们骄傲。小磨否油的主要工具就是石磨。芝麻炒熟后，通过石磨的研磨，形成酱坯。 在酱坯中倒入一定比例的优质饮用水，利用油水比重不同，将油从酱坯中代换出来，在 国家标准中称为“水代法”问。“水代法”榨油后副产品麻渣或饼粕含蛋白质38%50%,含量丰富，但通常都是 直接把它用作饲料或肥料，没能进一步综合利用。鉴于麻渣或饼粕蛋白质含量高，且其 蛋白质氨基酸除赖氨酸含量低外，其与牛肉或酪蛋白和比，接近或达到fao/who建 议优质蛋白。其富含甲硫氨基

16、酸，尤其是蛋氨酸含量高于其它植物蛋白因此为了更好开 发利用蛋白质资源，有必要对芝麻蛋白进行了解和研究。1.1.3芝麻粕芝麻粕是芝麻榨油后的副产物，将其通过溶剂浸出法脱脂后的产物则称为脱脂 芝麻粕粉。1.1.4芝麻蛋白芝麻是人类知道得最早的油料种籽，它含油量很高，几乎占所有油籽的首位。芝麻 的蛋白质含量也很高，提収汕后的芝麻粕是制収蛋白质分离物的廉价原料。芝麻蛋白质 的质量亦较好，不仅人体必需的八种氨基酸都齐全，而且其量也接近或超过lit界粮农 组织提出的参考标准，特别是含硫氨基酸比人豆蛋口质中的要高得多。芝麻蛋白质的不 足z处是赖氨酸量较低，比不上大豆蛋白质。1.2芝麻蛋白的研究现状在我国芝麻

17、饼粕的利用主耍还是作为饲料和肥料，而芝麻饼粕中蛋白质和芝麻素的 提取还只是处在初期研究阶段。taha等研究用0.4 mol/l naoh,固液比为1:25,采用逆 流式提取可提取91.7%含氮物，且可得植酸含量很低的浓缩蛋白、分离蛋白。金青哲采 用未去皮麻渣为原料进行研究，正交实验得出最佳提取工艺：固液比1:18-1:20, ph为 10.0,时间为3 h,温度70 °c-80 °c，再用hc1调ph 3.8-4.0沉淀出蛋白质，可得68.4%粗 蛋白叫口前芝麻粕蛋白的提取需要改进之处在于提高收率和降低成本的同时，解决蛋白质 的脱色问题，正是因为芝麻饼粕蛋白较深的褐色，才严

18、重影响了芝麻饼粕蛋白粉在食品 中的应用，所以低变性、高纯度的纯天然芝麻饼粕蛋口是今后研发的重点。从芝麻粕中 提取蛋白质的方法目前主要有酶法和碱法，本课题采用的是碱法提取芝麻蛋白。芝麻蛋 口的干燥方法主要有热风干燥、真空干燥、真空冷冻干燥、喷雾干燥，据研究效果最好 的是真空冷冻干燥，但是由于实验条件的原因，本课题只能采用热风干燥箱干燥。从芝麻饼粕中提取芝麻素，国内目前主耍是采用溶剂浸提，这种方法还需要在提高 纯度和收率的同时降低能耗、溶剂成本及防止溶剂对芝麻素的污染。1.3蛋白质的功能性质在食品中的作用蛋白质是食品的重要成分。它不但能提高食品的营养价值，而月.对食品的质量也起 着重要的作用。各种

19、蛋白质都有不同的功能性质，在食品加t过程屮发挥出不同的功能, 赋予产品引人注冃的商品特征。根据功能性质不同，选定适宜的蛋白质，加入到食品屮， 使之与其它成分（碳水化合物、脂肪和水）反应，加工的成品便具有很人的优点。美国 莫尔斯顿公司的普利拉蛋白产品，基本品种只有56种，而通过功能性和配方特点生 产的产品多达几十种，其中一种保水性很好的人豆分离蛋白，在火腿中添加2 %,不仅 能保侍鲜肉的水分和风味，而且出于蛋白质的吸水、汕性很高，可以增重1520%叫将蛋白质的功能性质应用于食品的成分时，它的大部分功能性质影响食品的色泽、 风味、外形、质构等食品品质，特别是结构特性，而且对食品或食品成分在在加工及

20、储 藏的物理或化学性质起着极为重要的作用。例如：焙烤食品的感官性质与小麦面筋蛋口 质的黏弹性和面团形成性质有关；肉制品的质构和多汁性主要取决于肌肉蛋白质；乳制 品的质构特性和凝乳块形成性质取决于酪蛋门胶束独特的胶体结构；蛋糕的结构以及甜 食的搅打起泡性质取决于蛋清蛋白的性质等。食品蛋白质的功能性质指的是对人们所期望的食品特征产生影响的那些物理化学 性质，它对于食品或食品成分在制造、加工或保藏中的理化性质起重要的作用。例如： 面粉的谷蛋白（面筋）的粘弹性；牛奶的酪蛋白的凝乳性；鸡蛋的卵白蛋白的发泡性和 乳化性；肌肉蛋白的组织性；大豆蛋白质的水溶性和乳化性。可以将食品蛋白质的功能 性质分为三个类别

21、：1）水化性质（hydration properties）,取决于蛋白质-水的相互性质，包括溶解度、 吸水与持水性、湿润性、粘着性、肿胀和粘度；2）与蛋白质-蛋白质相互作用有关的性质，这对产生凝胶作用、沉淀作用和组织 化形成各种其他结构（如面团）时具有重要意义；3）表面性质（interfacial propertites）,这与蛋白质的表面张力、乳化性、风味结合 和发泡性紧密相关昭。1.4立题背景与意义芝麻蛋白的氨基酸组成与fa0/wii0推荐的人类蛋白质标准具有很好的一致性，芝 麻蛋白必需氨基酸含量占氨基酸总量的30%,必需氨基酸除赖氨酸和异亮氨基含量低于 fa0/wh0要求外，其他的氨基酸

22、都可以满足人体的需求役覗 在我国芝麻饼粕的利用主 要还是作为饲料和肥料，而芝麻饼粕中蛋白质和芝麻素的提取还只是处在初期研究阶 段。可见人们已经认识到了在侶导环保节约型社会的今天，坚定了我们对地球上的 现有资源加以充分利用的决心，我们发现很多公益生产的下脚料丢弃，不能物尽 其用，本课题研究的芝麻粕只是万千屮的一个。以期改变芝麻粕作为废料及肥料均的现状，证明芝麻粕是一种值得我们开发利用的廉价优质蛋白。木课题对芝麻粕蛋白的提取工艺进行 优化研究，并对芝麻蛋白作为食物的功 能性质进行研究，使其作为食品原料的可能性，提供理论依据。1.5本课题主要研究的内容本课题将以芝麻粕为原料，确定其芝麻蛋口的最佳提取

23、条件，研究实验室提取的芝 麻粕蛋门的功能性质，以期为芝麻粕的高附加值综合利用和深加工开发提供理论依据和 技术支持。木课题的主要研究内容：(1) 芝麻粕蛋白的提取工艺条件的研究；(2) 芝麻粕蛋白的功能性质研究，如：吸水性、持水力、湿润性、吸油性、热凝 集性、发泡性、黏度。第2章材料及方法2. 1实验原料、试剂、器材 芝麻粕，导师提供。2. 1.2实验试剂表2-1实验中所用试剂试剂名称级别生产厂家naoh分析纯南京盛跃精细化工发展有限公司hci分析纯漂阳市东方化学试剂有限公司石油恤分析纯上海化学试剂总厂色拉汕市售蒸懈水实验室自制2. 1.3实验仪器表2-2试验中所川仪器仪器名称规格/型号生产厂家

24、数显恒温水浴锅hh-2国华电器有限公司循环水式多用真空泵shb-郑州市上街华科仪器厂电热怛温鼓风干燥箱dhg-9143b54ii上海新苗供疗器械制造有限公司冰箱bdc-198zm2合肥美菱股份有限公司可见分光光度计723上海菁华科技仪器有限公司电子天平ja2003n上海精密仪器有限公司台式离心机tgl-16g上海安亭仪器厂数显粘度计ndg-5s上海昌吉地质仪器冇限公司恒温磁力搅拌器85-24金坛市杰瑞尔电器有限公司大容量离心机l-550长沙湘仪离心机仪器有限公司高速组织捣碎机ds-200江阴m保利科研器械有限公司数显ph计phs-2f上海雷磁烧杯、试管、培养1jj1、容暈实验室口备瓶等2.2芝

25、麻蛋白提取条件的探索2.2.1芝麻蛋白的提取本课题所研究的蛋白质是属碱溶性蛋白，所以我提取蛋白质是采用碱提酸沉的方 法，但是由于芝麻粕含油量比较高，所以须用石油瞇进行脱脂处理。具体的操作方法及处理如下：1）预处理，将原料用40日的网筛筛选颗粒比较细的原料，后用石油瞇以料液比为1 浸泡3d,再换新的石油瞇浸泡1 d,最后，将石油瞇倒掉，置于通风橱中口然风 干；2）以反应条件为ph为11的naoh提取液1:30,水浴时间为4 h,水浴温度为70 °c提 取蛋白质；3）将提取液用循环水式真空泵抽滤，取滤液于烧杯屮，用ph为1.6的hc1调节ph至4.5,静置30 min后用台式大容量离心机

26、，转速3000 r/min,离心20 min；4）置于热风干燥箱中干燥，碾碎备用叫 可以简化为工艺流程图如下：图21实验室芝麻蛋口的提取工艺流程图2.2.2单因素实验木次课题所采用的是naoh提取，hc1沉淀的方法，根据影响芝麻蛋白得率的因素设 计单因素实验，主要：有浸提液的料液比（g/ml）、浸提液的ph值、浸提时间（h）、浸 提温度（c） i，51 o1）料液比的选择把料液比以外的条件固定，即是条件为提取温度为60 °c,碱液的ph值为10,浸 提时间为3 h。分别以1:10、1:20、1:30、1:40的浸提液料液比提取芝麻蛋白,测其得率。2）浸提时间的选择把浸提时间以外的条件

27、固定，即时以条件为提取温度为60 °c,碱液的ph值为10, 料液比为l:30o浸提时间分别为2h、3h、4h、5h提取芝麻蛋口，测其得率。3）浸提液的ph值的选择把碱液的ph值以外的条件固定，即是条件为提取温度为60 °c,料液比为1:30,浸 提时间为3 h。分别以ph为8、9、10、11、12提取芝麻蛋白，测其得率。4）浸提温度的选择把浸提温度以外的条件固定，即是条件为提取温度为60 °c,碱液的ph值为10, 料液比为l:30o分别以浸提温度为50 °c、60 °c、70 °c、80 °c提取芝麻蛋白，测其得率。 2

28、.2.3正交实验设计在单因素实验的基础上进行正交实验，优化提取t艺，单因素屮已经确立浸提料液 比在1:30、提取时间为4 h是提取的效果最佳。在此基础上建立5（34）正交表对提取 工艺条件进行优选叫表23芝麻蛋白提取实验因素水平衣水平因素a ph值b 料液比(g/ml)c 温度（°c）d时间(h)1101:25703.52111:308043121:30904.52.3芝麻蛋白的功能性质测定2.3.1吸水性的测定准确称取0.500 g芝麻粕蛋口，三份平铺于直径为10 cm的培养1111（已称重，与样 品共重阳）置于度为35 °c,相对湿度为90%的条件下恒温恒湿培养箱中，每

29、隔6 h测定 一次培养皿的质量，至培养血的质量不再增加时停止测定，此时培养皿的质量为他叫 则样品的吸水性按公式21计算：吸水性（g/g） = （m2-m） /0.5（公式21）2.3.2持水力的测定取50ml塑料离心管称量伽），准确称取0.5g芝麻蛋口3份置于离心管，加蒸憎水 30ml,用磁力搅拌器使蛋白质溶液分散均匀，调节ph值7.0,于60c恒温水浴屮加热 30min,然后在冷水中冷却30min,把样品管置于离心机，在3000r/min条件下离心 lomin后，倾去上清液，称取离心管的质量（如），并计算出每克蛋白质样品的持水力 （water hold capacity简称wch）l5j。w

30、ch（g/g） = （m2-mi- 1） /样品的质量（公式22）2.3.3湿润性的测定将80 ml蒸镭水倒入一个放有磁力搅拌器的100 ml烧杯屮，称取1.0 g粉末状芝麻 蛋白的样品。并通过40冃筛网把样品分散加入盛有蒸馆水的烧杯屮，立即观察水而粉 状样品的湿润悄况，1.5 h后，开动磁力搅拌器，使液体形成的涡漩水柱到达烧杯底部, 充分搅拌样品0.5 min1 min叫 通过测定蛋门质在溶液中的分散悄况來判断。2.3.4吸油性的测定蛋白质吸汕率（fat bonding rate简称fbt）的测定，准确称取0.300 g芝麻粕蛋白样 品于离心管中，加入4仏色拉油（市售调和食用油），搅拌充分后

31、于3000 r/min的转速离 心机中离心20 min,吸去上层未吸附油叫称重计算如公式23。fbt （g/g）=（吸油后重量一吸油前重量）/样品蛋白重量（公式23） 2.3.5热凝集性的测定配制100 ml 1% （质量分数）的芝麻蛋白质溶液，并调节ph值至7。置于离心机中， 以4000 r/min的速度离心30 min,测定上清液的吸光度a为400 nmo取20 ml上清液置于 离心管中，于水浴锅中98100 °c加热30 min,然后冷却至室温，以2000 r/min的速度离 心15 min叫用滤纸过滤，测定滤液的吸光度a为400 nm。以混浊性的变化表示热凝集 性。2.3.6

32、发泡性的测定蛋门质的发泡性刊以从两个方面研究，即是发泡能力（foaming capacity简称fc ） 和泡沫稳定性（foaming stability简称fs）采用打擦起泡法。称取1.500 g样品溶于100 ml, ph = 7.0的缓冲液，搅拌10 min,用组织捣碎机于1200 r/min的转速搅打2 min,立 即倾a150 ml量筒吧 记录其体积匕fc为：fc （% ） =（ v- 100）/100x 100%（公式24）间隔30分钟之后再记录其总体积vo以及析水体积fs表示为：fs（% ）= （1 v77u;）xl00%f9（公式 25）2.3.7黏度的测定配制1%的芝麻蛋白溶

33、液，用ndj- 5s数显黏度计测定不同pll值环境下的黏度 （viscosity）131,转速为60 r/mino第3章结果与分析3. 1芝麻蛋白的提取3.1.1关于提取工艺条件芝麻蛋口中80 %左右为a球蛋白，水溶性佳。变性后水溶性降低，但在碱作用下 仍可适度降解而溶出。这些水溶性蛋口质分子在等电点附近时易发生凝聚而析岀沉淀， 即为分离蛋白。试验中我们严格控制碱对蛋白质的降解度。碱作用太弱，蛋白质得率不 高；碱作用太强，蛋白质降解过度，不易被酸所沉淀，影响蛋白质得率，同时也增强 了美拉德反应，影响产品色泽。影响蛋白质得率另一个重要因素是酸沉条件。实验表明，酸沉的适宜ph可控制在 4.2 45

34、。此时蛋白质沉解速率大，上清清晰透明，两相分离容易收率高叭3.1.2关于产品色泽试验表明，如不加特别处理，制取的分离蛋门产品色泽通常较深，说明发生了褐 变现象，此褐变反应通常出现于产品的干燥操作过程，酸沉蛋白质在与上清分离干燥 之前，其色泽令人满意。但在干燥阶段，产品色泽出现了从灰黄色到褐色，深褐色甚至 黑色的变化。这种与基质浓度有关的褐变是美拉德反应的一个典型特征叫实验中也可观察到酶促褐变现象，即有氧能迅速促进产品的褐变。酶促褐变须在多 酚、多酚酶及氧三者共存下发生。近期的研究表明：酶促褐变的强度主要取决于多酚含 量，而与多酚酶活性强弱并不明显有关。一般认为麻脚小的多酚酶经过制油过程已大部

35、份失活，但只要麻脚中多酚酶活性尚存，在多酚含量高，有氧存在时，酶促褐变就不 可避免。如果适当控制提取工艺条件，女!3ph ,固液比等，对产品护色是有效的。在此基础 上，借助于喷雾干燥法，就能取得较好的护色效果。其做法是在喷雾干燥前将酸沉蛋白 质用温水洗涤数次，真空浓缩后在一定条件下喷雾干燥，使具水分瞬间蒸发至干。得到 的产品不但色泽好，呈浅淡棕色，月风味正常，溶解性好。喷雾t燥法抑制褐变的原因 是它大大缩短了蛋白质在干燥过程屮发生美拉徳反应速率最大区间(水分活度为0.6 -0.8) 中的停留时间，也减少了与氧气接触的机会。3.1.3单因索实验1) 料液比的选择取3.000 g芝麻粕粉3份相同条

36、件下提取芝麻蛋h，所得的结果如下表31。表31料液比対芝麻蛋白得率的影响料液比(g/ml)1:101:201:301:40得率(%)1.936.137.96.27根据表31作图得:图31料液比对芝麻蛋白得率的影响由图31可以看出芝麻蛋口的得率随着料液比的变化的趋势，可以看出当料液比为 1:30时得率最高。所以我的正交实验是以料液比为1:30为基点研究的。2）提取时间的选择取3.000 g芝麻粕粉3份相同条件下提取芝麻蛋白，所得的结果如下表32。表32提取吋间对芝麻蛋口得率的彫响编号时间（h）得率（）126.722313.283414.974512.81根据表32作图得:图32提取时间对芝麻蛋白

37、得率的影响由图32可以看出从2 h-3 h蛋白质得率明显升高，而在3 h-4 h得率的升高趋势变 化较平缓，并在4 h时达到最高，在4h5h得率降低。所以我的正交实验研究的是以4 h为基点研究的。3）ph的选择取3.000 g芝麻粕粉3份相同条件下提取芝麻蛋白，所得的结果如下表33。由于 芝麻蛋白在碱作用太强条件下，蛋白质降解过度，不易被酸所沉淀，影响蛋白质得率, 同时也增强了美拉徳反应，影响产品色泽。所以本课题选用的最高ph为120表3-3 ph值对芝麻蛋白得率的影响编号ph值得率（）182.23294.33106841111.7651213.54由表33作图得:图3-3 ph值对芝麻蛋白得

38、率的影响4）温度的选择取3.000 g芝麻粕粉3份相同条件下提取芝麻蛋白，所得的结果如下表34。表34温度对芝麻蛋白得率的影响编号温度（°c）得率（）1501.792602.353707.564808.9曲表34做图得:图3-4温度对芝麻蛋口得率的影响3.1.4正交实验结果与讨论表35芝麻蛋片捉取正交实验结果编号因素试验指标a料液比（g/ml）b ph值c温度（°c）d时间(h)得率/%11 (1:25)1 (10)1 (70)1 (3.5)6.94212 (11)2 (80)2 (4)10.47313 (12)3 (90)3 (4.5)12.7742 (1:30)1238

39、.765223111.956231212.573 (1:35)13210.478321310.4393 (1:35)32115.1k130.1826.1729.8733.99k233.2132.8534.3333.44k33640.3735.1931.96kl10.068.729.9611.33t=99.39k211.0710.9511.4411.15k31213.4611.7310.65r1.944.741.770.68因素主次bacd最优组合方案a3b3c3d1从正交实验数据中可以看岀ph值对芝麻蛋白提取得率的影响最大，料液比次z, 提取时间影响相对最小。理论正交实验方案应该是a3b3c3

40、d1，这种组合方案和第九组 很相近但是出于实际上的提取温度属于次耍因素，温度的提高会增加生产成本同时高温 下提取的芝麻蛋白颜色比较重，而且温度过高蛋白质容易变性，在单因索中已经研究了 温度对芝麻蛋白的影响不是十分的大。由此我采取的提取实验组合为：a3b3c2d; a3b3c2d方案相对于a3b3c3di方案缩短了时间，降低了温度并且蛋白质的捉収得率仅 降低不到1%,我认为这是最佳的方案即芝麻蛋白的最优提取工艺条件是：料液比为 1:30、ph为12、温度为80 °c、提取时间为3.5 h,此时的提取得率为15.65%。但是ph 和温度都影响蛋口质产品的色泽，而且高温和高碱度的作用下蛋白

41、质降解严重，影响蛋 白质的得率。所以我优化提取条件为：料液比1:30、ph为11、温度为70 °c、提取时间 为4 h,经验证此时的芝麻蛋白的得率为15$9%。3.2芝麻蛋白的吸水性吸水性是指蛋白质产品吸附或摄取水分的能力。通常用每克产品吸附水分的克数或 毫升数来表示。芝麻蛋白3份置于温度为35 °c,相对湿度为90%的条件下恒温恒湿培养 箱屮测得的吸水性，如下表36：表3-6芝麻蛋白的吸水性（g/g）组别6h培养川l及样品重量/g30 h重量变 化/g吸水性（g/g）平均 （g/g）12 h18h24 h128.51528.54228.54728.54828.5470.0

42、320.064230.4130.43430.4430.44230.4420.0310.0620.064333.09733.12533.13133.1333.1320.0330.066由表36 口j知，芝麻蛋白的吸水性还是比较咼的。3.3芝麻蛋白的持水力蛋白的持水力是指蛋口质将水截留（或保留）在其组织中的能力，被截留的水包括 有吸附水、物理截留水和流体动力学水。蛋口质的持水力与其水结合能力有关，可影响 到食品的嫩度、多汁性、柔软性，由此可见蛋口质的持水力对食品品质具有更重要的实 际意义叫 芝麻蛋门的持水力可以用离心分离后的蛋门质制品中的残留水分的含量來衡 量。影响蛋白质持水力的因索很多，除随蛋白

43、质浓度的増加而増人外，主要还与食品体 系的温度、ph值、电离强度等因素有关。表3-7芝麻蛋口的持水力组别也/g处/g持水力（g/g）平均(g/g)121.23322.460.454223.14024.3680.4560.473325.08726.3420.510由表37町知，芝麻蛋门的持水力也是很优异的。3.4芝麻蛋白的湿润性湿润性是指蛋白质产品吸附水分快慢的能力，通过测定蛋白质在溶液中的分散情 况来判断。芝麻蛋白的湿润性测定结果见表38。表3-8芝麻蛋口的湿润性现象湿润性芝麻蛋白粉末仅稍微湿润，有结块、少量沉入底部，大部 分浮于水面，少量溶解。1.5 h后，完全湿润，沉 入底部，有少量结块浮

44、于水血，开动磁力搅拌器 搅拌可分散。良3.5芝麻蛋白的吸油性吸油性是指蛋口质产品吸附油的能力。通过用每克蛋门质产品吸附油的毫升数來表 示，一般用离心法测定。影响吸油性的主要因素是蛋口质产品的种类和來源、粒子人小、 温度和加工方法，吸油性还受蛋白含量，蛋白颗粒表面性质，特别是蛋白质疏水性和油 的流动性等多方面因素的影响叫水解降低蛋白质的分子屋、增加了蛋白质的亲水基团, 必然导致吸油性下降。芝麻蛋白的吸油性以吸油率表示，测定结果如下表39：表3-9芝麻蛋口的吸油性组别 -离心管及样品重量/g重車增加用./g吸油率（g/g）平均吸油率（g/g）吸油前吸油后12.3532.7860.4331.4422

45、.3602.7770.4171.391.4432.3382.7880.451.50由表39可知，芝麻蛋白具有良好的吸油性。3.6芝麻蛋白的热凝集性以混浊性的变化表示蛋白质的热凝集性。ph值、盐、变性剂对蛋白质的热凝集性 有影响。芝麻蛋白的聚集一般是有较大的聚合物生成，蛋白质的胶凝作用是一些蛋白质 食品非常重要的功能性质，在许多食品的制备中起着重要的作用，如乳制品、凝胶、各 种加热的肉糜、鱼制品等。蛋白质的胶凝作用除可以用来形成固体弹性凝胶、提高食品 的吸水性、増稠、黏着脂肪外，对食品中成分的乳化-发泡的稳定性还有帮助化 胶凝作 用是蛋白质最觅要的功能么一，也是食品加工中经常考虑的问题z-o实验

46、室提取芝麻 蛋白的热凝集性如下表3-10：表310芝麻蛋白的热凝集性组别吸光度/a混浊度/a平均混浊度/a热变前热变后10.0930.1230.0320.09101240.0330.03230.0920.1240.032出表310可知，芝麻蛋白的热凝聚性不是太好，可能是提取出的蛋白质一部分发生 变性；也可能是由于芝麻蛋白的复溶性太差，蛋白质溶液浓度达不到要求造成的。3.7芝麻蛋白的发泡性泡沫通常是指气体在连续液和或半固相中分散所形成的分散所形成的分散体系，典 型的泡沫食品例子就是冰淇淋、啤酒、搅打的奶油等化 蛋白质发泡性的评价指标一般 使用发泡能力(foaming capacity )和泡沫稳

47、定性(foaming stability ),本课题是采用的 组织捣碎机打擦起泡法。但是发泡能力和泡沫稳定性z间通常是相反的，具有良好的发 泡能力的蛋白质，其泡沫稳定性一定很差，反z亦然，其原因是蛋白住的发泡能力和泡 沫稳定性曲两类不同的分了性质决定。发泡能力取决于蛋白质分了的快速扩散、对外界 张力的降低、疏水基团的分布等性质，主耍由蛋白质的溶解性、疏水性、肽链的柔软性 决定；泡沫稳泄性主耍由蛋白质的流变学性质决泄的何。本课题所研究的实验室提取芝 麻蛋白的发泡性质如下表311:表3-11芝麻蛋口的发泡性组别-发泡能力/讥30 min 后 /ml发泡能力/%平均fc/%发泡前发泡后1100125

48、1002521001351003029310013210032由表311可知，芝麻蛋白具有非常好的发泡能力，但是相反他的泡沫稳立性很差， 30 min后泡沫几乎完全消失。3.8芝麻蛋白的黏度芝麻蛋白的黏度主要决定于蛋白质本身的性质,如分子大小、形状、表面电荷和浓 度，也受ph值、浓度、温度等的影响。溶液的黏度反映出它对流动的阻力情况。蛋白 质的黏度、稠度是流体食品如饮料、肉汤、汤汁等的主要功能性质，影响食品的品质、 质地巴对于蛋白质食品的输送、混合、加热和冷却等加工过程也有非常重要的实际意 义。本课题主要研究ph对实验室自制芝麻蛋白溶液黏度的影响如下表3-12：表312 ph对芝麻蛋口溶液黏度

49、的影响溶液 ph值2.53.44.25.36.47.58.69.810.111.312.1黏度/mp*s76422223452据表312作图35,如下图35：图3-5 ph对芝麻蛋口溶液黏度的影响由图31町知，芝麻蛋门溶液的黏度在ph2.0-5.3是随着pll值得增人而递减，在ph 5.386黏度相对趋于平衡，在ph 8.6-11.3黏度随着ph值得増大而递增，达到峰值，ph再 增大黏度下降。结论与展望结论本实验采用石油瞇对原料进行处理，采用naoh溶液水浴浸提芝麻粕屮的蛋白质。 利用实验室研究得到蛋白质浸提的最佳工艺条件，提取芝麻蛋口，并在热风干燥箱中干 燥后碾碎备用。进一步研究了芝麻粕小蛋

50、口质的一系列功能性质，主要包括：吸水性、 吸油性、湿润性、热凝集性、持水力、发泡性、黏度。具体结论如下：(1) 正交实验确定芝麻粕蛋白的最佳提取工艺条件：ph为12.0的氢氧化钠作为浸提剂, 浸提的料液比为1:30,浸提温度为70.0 °c ,水浴浸提时间是4 h。影响浸提效果的因素依 次是水浴温度、浸取液浓度、料液比、水浴浸取时间，实验室所提取的芝麻蛋白的得率 是 15.89%；(2) 在干燥温度为40.0 °c的热风干燥箱屮干燥，研磨呈棕黄色细末状的芝麻粕粗蛋白；(3) 实验室提取的芝麻蛋口具有良好的吸水性、吸油性、湿润性和发泡能力；一般的 持水力；较差的热凝集性和泡沫

51、稳定性；以及蛋门溶液黏度随着pll变化的规律。展望据资料表明，每100克芝麻中含有19.10 g蛋口质、780 mg钙、516 mg磷、22.70 mg 铁、50.4 mg ve等营养成分，具有清除口由基、益肝、补肾、养血、润燥、生发乌发、 美容、降血脂、抗衰老等生理功能，是极佳的保健、美容食品，经常食用有益健康。据 研究表明芝麻蛋白质的营养价值较高，是完全蛋白质，其氨基酸的组成与瘦肉相近， 生理价值为71；芝麻蛋口中含有人量的蛋氨酸与半胱氨酸。蛋氨酸学名甲硫氨酸，是含 硫必需氨基酸，为含硫(x-氨基酸z-o是蛋白质的一种成分，卵白蛋白和酪蛋白中很 多，天然得到的是l-型。l型d型都有效。与生

52、物体内各种含硫化合物的代谢密切相关。 在生物体内先从atp接受腺甘基变成s-腺昔酰甲硫氨酸(活性甲硫氨酸)再进行甲基转 移。失去甲基的同型半胱氨酸经胱硫瞇变成半胱氨酸。当缺乏蛋氨酸时,会引起食欲减 退、生长减缓或不增加体重、肾脏肿大和肝脏铁堆积等现象，最后导致肝坏死或纤维化。 半胱氨酸是一种天然产生的氨基酸，在食品加工屮具有许多用途，它主要用丁焙烤制品， 作为血团改良剂的必需成分；半胱氨酸是一种还原剂，它可以促进面筋的形成，减少混 合所需的时间和所需药用的能量，半胱氨酸通过改变蛋白质分子之间和蛋白质分子内部 的二硫键，减弱了蛋白质的结构，这样蛋白质就伸展开來。在人类生活在各种食品安全危害的危险

53、中，人们在极力而又迫切的找到天然绿色的 食品源。蛋白质(protein)是生命的物质基础，没有蛋白质就没有生命。因此，它是与 生命及与各种形式的生命活动紧密联系在一起的物质。机体中的每一个细胞和所有重要 组成部分都有蛋白质参与。人体内蛋口质的种类很多，性质、功能齐异，但都是由20多 种氨基酸按不同比例组合而成的，并在体内不断进行代谢与更新。故人类对蛋白质的需 求很大，而地球上的蛋白资源是非常有限的，所以我们应该充分利用现有蛋白质，这就 止我们注意到了一直以来被人们忽视的廉价蛋白源芝麻粕，它一直被我们用作肥料 或饲料，对于接近或达到fao/who建议优质的蛋白实属浪费资源。通过人们的不断研 究与

54、探索，相信这种廉价却非常优质的蛋白质会早日为人们利用起来。为了了解木课题，我查阅了大量的文献资料，从屮也学到了很多东西，同时也发现 了很多的问题。日前芝麻油的提取工艺：水代法、液压压榨法、螺旋压榨法和co2超临 界萃取法叫 其屮水代法是最为传统的榨取t艺。芝麻蛋白的提取方法主耍有酶法和碱 法，干燥工艺主要有热风干燥、真空干燥、真空冷冻干燥、喷雾干燥，据研究效果最好 的是真空冷冻干燥，但是由于实验条件的原因，木课题只能采用热风干燥箱干燥。在本实验中还有很多需要进一步研究的地方：（1）实验室口制芝麻蛋白的得率，本课题所制得的芝麻蛋白的得率相比理论值相 距很大，这就需要我们对实验条件进一步探索及优化

55、，比如浸取液的浓度、浸取时间、 合理的固液分离方法，更甚是采取更优化提取方法。（2）实验室自制芝麻蛋口的色泽，本课题所制得的蛋白质色泽往往比较深，这就 需要我们探索最佳的脫色和干燥工艺，实验中我们采用不同比例的石墨、双氧水对蛋白 质进行脱色处理，可是不是脱色不佳，就是蛋白质被大量吸附。（3）实验室自制芝麻蛋白的干燥，试验表明，如不加特别处理，制取的分离蛋白 产品色泽通常较深，说明发生了褐变现象，此褐变反应通常岀现于产品的干燥操作过 程，酸沉蛋白质在与上清分离干燥z前，其色泽令人满意。但在干燥阶段，产品色泽出 现了从灰黄色到褐色，深褐色甚至黑色的变化。这种与基质浓度有关的褐变是美拉徳反 应的一个典型特征。这就要求我们采取适当的干燥工艺，比如真空干燥箱干燥、真空冷 冻干燥，可是由于实验室条件有限，本课题只能采用实验室满足的热风干燥箱干燥。（4）实验室自制芝麻蛋门的复溶，试验中发现实验室制备的芝麻蛋门很难再溶解,