JY92-IIN 细胞破碎仪 宁波新芝 scientz-IID
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超声波对辅助蚕蛹脱脂工艺

[导读]脱脂是蚕蛹精制过程中的重要环节,脱脂过程中保持蚕蛹蛋白的活性十分必要。

  蚕蛹(Silkworm pupa)为蚕蛾科昆虫家蚕蛾的蛹,蛹中随产地和品种不同含有59.9%-66.2% 的蛋白质,28.9%-33.1% 的粗油脂,以及多种维生素和铁、锌、硒微量元素。作为被卫生部列为“食品新资源”中唯一的昆虫类食品源,蚕蛹中蛋白不但含有人体必需的18 种氨基酸,而且必需氨基酸含量高达42.2%,必需氨基酸与非必需氨基酸质量比为0.73∶1,营养价值极高。更难得的是,蚕蛹蛋白及其降解多肽具有促进肝细胞再生,提高免疫机能,降血压、抗氧化、抗疲劳等生物学功效。我国是蚕蛹资源大国,每年缫丝副产品所得干蛹高达70 万t 以上,占世界蚕蛹总产量的80% 以上。目前蚕蛹除极少部分被食用和入药外,因为蛹腥味和深加工技术落后导致绝大部分被用作饲料和肥料,资源利用率和附加值极低。蚕蛹蛋白具有制成食品、营养保健品、药品等方面的广阔应用前景,但要消除其不利因素走近人们生活,就需要对蚕蛹进行精制和深加工,因蚕蛹脂肪含量高,并带有强烈异味,蚕蛹脱脂就成为精制过程中最重要的环节。通过脱脂结合其他工艺处理可以得到纯净的、无腥臭味的蚕蛹蛋白,为其后续深加工和工业应用奠定基础。在现有的蚕蛹脱脂研究方法中,机械压榨法由于脱脂率低、劳动强度大、饼粕蛋白易变性等缺点已被多数研究者放弃;超临界CO2 萃取和亚临界萃取法则由于设备昂贵和批处理量小等缺陷,无法适应工业化大生产的要求;溶剂浸出法因其操作简单、处理量大、脱脂率高等特点受到了众多研究者的青睐而迅速发展和不断完善,蚕蛹蛋白工业化生产和应用已现曙光。经科学研究得出蚕蛹最佳脱脂工艺为:干蚕蛹与环己烷的质量比为1∶1.5,浸出温度80℃,保温时间6 h 条件下一次浸出残油率为8.8%,经6 次浸出可得残油率低于2% 的蚕蛹。但目前在蚕蛹蛋白脱脂的研究中,多采用高温、长时、强极性或毒性溶剂浸提或极大的液料比来获得较高的脱脂。高温长时间的脱脂工艺会使生成的蚕蛹蛋白蛹臭味浓,颜色较深,需要进一步采用有机溶剂或者臭氧脱色脱臭,而且会造成蛋白的变性,对其加工特性(如起泡性,溶解性等)造成不同程度的影响;强极性溶剂对蛋白质的吸附力强,溶剂残留问题难以解决;较大的料液比在一定程度上会增加生产造成的占地规模、能耗、废水处理等成本,不利于蚕蛹蛋白的工业化生产。超声波的强烈振动和空化效应,可以加速天然生物质成分的溶出和浸出,超声辅助提取具有提取温度较低,物质活性不易被破坏,提取时间短,产率高等优点。本实验以缫丝蚕蛹为原料,选择在常温下易挥发、对人体友好的溶剂脱脂体系,研究超声处理对蚕蛹蛋白脱脂的影响,通过单因素分析及响应面优化建立常温下超声辅助蚕蛹脱脂工艺条件,以期为蚕蛹活性蛋白的工业化生产提供一定的实验依据。

材料与方法

材料

  蚕蛹由湖北省农科院蚕业研究所提供,研究中主要试剂正已烷、石油醚Ⅰ类、四氢呋喃、乙酸乙酯、丙酮、无水乙醚、无水乙醇均为分析纯。

仪器:JP-300A 型高速多功能粉粹机(永康市久品工贸有限公司);BSA224S-CW 型电子天平(赛多利斯科学仪器有限公司);101-2AB 型电热恒温干燥箱(天津市泰斯特仪器有限公司);DZF-6020 型电热真空干燥箱(上海市精宏仪器有限公司);3K30 型台式冷冻离心机(德国sigma 公司);SCIENTZ-IID 型超声波细胞粉碎机(宁波新芝科技有限公司);SHZ-88 型恒温水浴振荡器(江苏省金坛市医疗仪器厂);RE52-3型旋转蒸发仪(上海沪西分析仪器厂)。

方法

  蚕蛹前处理 手工去除缫丝蚕蛹的蛹皮和腺体,用稀盐酸浸泡中和碱性表面杂质,用水反复清洗至pH 呈中性。得到的去杂湿蛹置于电热真空干燥箱中60℃干燥,粉碎,过60 目筛,蛹粉收集备用。

   蚕蛹索氏提取脱脂 取一定量蚕蛹粉(置于滤纸包中)与待选脱脂溶剂按照液固比10 mL/g 混合,采用索氏提取法进行脱脂处理,注意提取器中滤纸包应低于虹吸管的高度,提取时间为2 h,提取液经离心后旋转蒸发回收溶剂,得粗蛹油。

  蚕蛹超声辅助脱脂 将蚕蛹粉与脱脂溶剂按不同液固比混合并振摇3 min 后,在40℃下对蚕蛹粉超声脱脂若干时间。脱脂结束后10 000 r/min 离心分离得脱脂液和脱脂蛹粉,脱脂液经旋转蒸发,并真空干燥去除残余溶剂得粗蛹油;脱脂蛹粉于60℃干燥去除残余溶剂得粗蛹蛋白。

  单因素实验和响应面优化实验 确定脱脂溶剂后,以液固比、超声时间、超声功率为考察因子,以蚕蛹脱脂率作为考核指标进行单因素实验设计;并在单因素实验基础上,采用Box-Behnken 设计原对上述3 个因子进行响应面优化实验。

  脱脂率计算 蚕蛹中总脂肪质量的测定可采用索氏抽提法,具体方法可参照GB/T 14772-2008《食品中粗脂肪的测定》。脱脂率(%)= 提取的蚕蛹油质量/ 蚕蛹总脂肪质量×100%

  数据处理 每个样品平行测定3 次,实验数据采用Excel、SPSS 及Design Expert 7.1.3 等软件进行统计分析。

结果

脱脂溶剂体系的选择及确定

  脱脂溶剂体系是影响蚕蛹脱脂率及脱脂蚕蛹溶剂残留的关键因素,本研究利用索氏提取法考察了油脂提取过程中使用率较高的7 种溶剂(正已烷、石油醚Ⅰ类、四氢呋喃、乙酸乙酯、丙酮、无水乙醚、无水乙醇)在40℃下对蚕蛹粗油脂的脱除能力。,待选溶剂在常温下均有较好的蚕蛹粗油脂脱除能力,其中高极性溶剂中丙酮的脱脂效果最好,低极性溶剂中石油醚(Ⅰ类)脱脂效果较佳。高极性溶剂油脂脱除效率普遍高于低极性溶剂,这与蚕蛹粗油脂中不饱和脂肪酸和极性物质含量较高有关,符合相似相溶原理。根据对蛹油的感官评价结果,可以得知高极性溶剂脱脂过程中还将部分非油脂极性物质如蛹臭味物质一同浸出。














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