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徐卓 陈震 吴桂成 杭杰 管永祥 孙政国

引用本文: 徐卓,陈震,吴桂成,杭杰,管永祥,孙政国. 长江下游农区金花菜叶蛋白提取工艺优化及关键参数特征. 草业科学, 2020, 37(5): 993-1001 doi: shu
Citation:  XU Z, CHEN Z, WU G C, HANG J, GUAN Y X, SUN Z G. Optimization of leaf protein extraction process and key parameters of in the agricultural areas of Lower Yangtze River. Pratacultural Science, 2020, 37(5): 993-1001 doi: shu

长江下游农区金花菜叶蛋白提取工艺优化及关键参数特征

    作者简介: 徐卓(1997-),男,江苏南京人,在读硕士生,主要从事草类植物提取物工艺优化及相关提取指标分析等方面研究。E-mail: .cn;
    通讯作者: 孙政国, .cn
  • 基金项目:重庆欢乐生肖 苏州市农业科技创新项目(SNG2018081);江苏现代农业(水稻)产业技术体系轮作休耕创新团队项目(JATS[2018]217)

摘要: 为改进和优化金花菜(Medicago polymorpha)叶蛋白提取的工艺环节,并提高叶蛋白提取率及提取物纯度等参数指标,本研究选择长江下游农区广泛种植的金花菜为原料,通过设置较为合理科学的料液比、提取温度、加热时间、pH以及提取剂(酸)种类进行叶蛋白提取单因素试验。结果表明: 各单因素试验最佳参数分别为料液比1∶3、提取温度70 ℃、加热时间15 min、pH 4、提取剂(酸)为盐酸。基于清洁安全生产角度,选择了单因素试验中提取指标同样较高的柠檬酸作为提取剂,设置了料液比、pH及提取温度的3因素3水平响应面试验,发现影响叶蛋白提取率的因素依次为pH、提取温度、料液比。得到最佳提取工艺: 料液比1∶3、pH 4.1、提取温度72 ℃,相应的叶蛋白提取率为49.63%,提取物纯度为56.87%。本研究优化的技术工艺及相关参数指标可为农区豆科草类植物多元化利用及叶蛋白工业化生产提供一定的技术支撑和相关借鉴。

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    图 1  重庆欢乐生肖 不同料液比对叶蛋白提取率及提取物纯度的影响

    Figure 1.  Effect of different material-liquid ratio on leaf protein extraction rate and purity of extract

    图 2  不同pH对叶蛋白提取率和提取物纯度的影响

    Figure 2.  重庆欢乐生肖 Effect of different pH values on leaf protein extraction rate and purity of extract

    图 3  重庆欢乐生肖 不同提取温度对叶蛋白提取率和提取物纯度的影响

    Figure 3.  重庆欢乐生肖 Effect of different extraction temperatures on leaf protein extraction rate and purity of extract

    图 4  重庆欢乐生肖 加热时间对叶蛋白提取率和提取物纯度的影响

    Figure 4.  Effect of heating time on leaf protein extraction rate and purity of extract

    图 5  提取剂(酸)种类对叶蛋白提取率和提取物纯度的影响

    Figure 5.  Effect of acid type on leaf protein extraction rate and purity of extract

    图 6  料液比与pH (a)、提取温度与pH (b)及料液比与提取温度(c)的交互作用

    Figure 6.  重庆欢乐生肖 Interaction between material-liquid ratio and pH (a),extraction temperature and pH (b),and material-liquid ratio and extraction temperature (c)

    表 1  金花菜叶蛋白提取单因素试验处理

    Table 1.  Single factor experiment treatment of Medicago polymorpha重庆欢乐生肖 leaf protein extraction

    料液比
    Materia-liquid ratio
    提取温度
    Extraction temperature/℃
    加热时间
    Heating time/min
    pH 提取剂
    Extractant
    1∶2 50
    60
    70
    80
    90
    5 2 CH3COOH
    1∶3 10 4 C6H8O7
    1∶4 15 6 H2SO4
    1∶5 20 8 HCL
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    表 2  Box-Behnken试验设计因素与水平

    Table 2.  重庆欢乐生肖 Box-Behnken experimental design factors and levels

    编码
    Code
    试验因素
    Experimental factor
    水平 Level
    –1 0 1
    a pH 2 4 6
    b 提取温度
    Extraction temperature/℃
    60 70 80
    c 料液比
    Material-liquid ratio
    1∶2 1∶3 1∶4
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    表 3  Box-Behnken试验方案及结果

    Table 3.  Box-Behnken design with experimental results

    试验号
    Test number
    pH 提取温度
    Extraction temperature
    料液比
    Material-liquid ratio
    叶蛋白提取率
    Leaf protein extraction rate/%
    1 0 –1 1 45.67
    2 –1 1 0 40.17
    3 –1 0 1 42.32
    4 1 0 1 43.89
    5 0 0 0 48.86
    6 0 0 0 49.11
    7 1 0 –1 44.16
    8 1 –1 0 42.26
    9 –1 0 –1 10.12
    10 1 1 0 43.79
    11 0 0 0 49.62
    12 0 –1 –1 15.15
    13 0 1 –1 48.13
    14 0 1 1 47.64
    15 –1 –1 0 39.71
    16 0 0 0 47.83
    17 0 0 0 49.66
     表中赋值信息如表2所列。
     The assignment information in the table is shown in Table 2.
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    表 4  多元回归模型方差分析结果

    Table 4.  重庆欢乐生肖 Analysis of variance for the developed regression equation

    变异来源
    Source of variance
    平方和
    Sum of square
    自由度
    Degree of freedom
    均方
    Mean square
    F P
    模型 Model 188.95 9 20.99 38.62 < 0.000 1
    a 17.35 1 17.35 31.91 0.000 8
    b 6.02 1 6.02 11.08 0.012 6
    c 0.48 1 0.48 0.88 0.378 6
    ab 0.29 1 0.29 0.53 0.491 6
    ac 1.53 1 1.53 2.81 0.137 8
    bc 0.26 1 0.26 0.47 0.515 4
    a2 140.63 1 140.63 258.72 < 0.000 1
    b2 12.96 1 12.96 23.84 0.001 8
    c2 1.59 1 1.59 2.92 0.131 1
    残差 Residual error 3.80 7 0.54
    失拟项 Lack of fit 1.59 3 0.53 0.95 0.495 6
    误差项 Pure error 2.22 4 0.55
    总和 Total 192.76 16
      R2=0.980 3,Radj2=0.954 9。
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                        • 通讯作者:  孙政国, .cn
                        • 收稿日期:  2018-09-05
                        • 网络出版日期:  2019-04-09
                        • 刊出日期:  2019-05-01
                        通讯作者: 陈斌,
                        • 1. 

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