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摘要

對豌豆淀粉與蛋白質聯產加工工藝的優化進行了研究。單因素和正交試驗結果分析表明,豌豆淀粉與蛋白質的綜合得率的最佳工藝參數為:堿液濃度75mmol/L,浸提時間18h,浸提溫度30℃,料液比1︰18(g/mL),在此條件下,豌豆淀粉得率可達78.0%,純度為86.4%,豌豆蛋白質得率可達61.9%,純度為79.4%,基本實現了豌豆淀粉與蛋白的綜合加工利用。

關鍵詞

豌豆;淀粉;蛋白;聯產加工

豌豆（Pea），學名PisumsativumL.，又名畢豆、荷蘭豆、麥豆等，屬豆科植物。其主要成分為淀粉和蛋白質，這兩種成分由于其特殊的功能性質受到越來越廣泛的關注。豌豆淀粉中直鏈淀粉含量比較高（33%左右），具有熱黏度高、凝膠透明度高以及凝膠強度強等優良性能，是制作粉絲、粉皮等的良好原料[1-4]。豌豆蛋白的營養價值較高，含有人體所需的必需氨基酸，并且功能性質優良，可應用于面制品、肉制品、飲料、方便食品和冷凍食品等領域，因此，具有良好的應用潛力和廣闊市場[5-7]。目前，國內外在豌豆的加工利用方面普遍存在只注重豌豆淀粉的制備與利用而忽視了豌豆蛋白的回收與利用的問題，因為若直接從豌豆淀粉生產的廢水中回收蛋白質，不僅回收率低，而且蛋白品質較差，僅可以用于飼料；若采用超濾反滲透技術則生產費用昂貴，無法實現工業化生產[8-9]，因此，如何高效低廉綜合利用豌豆淀粉與蛋白是豌豆加工中亟需解決的問題。針對上述豌豆加工中存在的問題，試驗研究了豌豆淀粉和蛋白質聯產加工的工藝路線和參數優化，以豌豆淀粉和蛋白質的綜合得率為指標，探討堿液濃度、浸提溫度、浸提時間及料液比對綜合得率的影響，并通過正交試驗優化工藝條件，為豌豆的高值化綜合利用奠定基礎。

1材料與方法

1.1材料與試劑豌豆：市售；濃硫酸、NaOH、HCl、CuSO4、K2SO4、次甲基藍、乙醚、無水乙醇、硼酸：分析純，國藥集團試劑公司。

1.2主要儀器與設備低速離心機：LD5-10型，北京醫用離心機廠；pH計：DELTA320型，梅特勒-托利多儀器有限公司；數顯鼓風干燥箱：GZX-9070MBE型，上海博迅實業有限公司醫療設備廠；集熱式恒溫加熱磁力攪拌器：DF-101S型，鞏義市英峪予華儀器廠；真空冷凍干燥箱：DZF-6020型，上海精宏實驗設備有限公司；電子天平：MP-200A型，上海儀器廠；定氮儀：KDN-2C型，上海纖檢儀器有限公司；電熱恒溫水浴鍋：HHS型，上海博訊實業有限公司醫療設備廠。1.3方法

1.3.1工藝流程

1.3.2豌豆淀粉與蛋白聯產加工工藝稱取豌豆1.0kg，加入清水5.0kg，在室溫下浸泡24h，去皮后使用膠體磨處理2次后收集所得漿液備用。將所得漿液按一定的料液比與NaOH溶液相混合，在一定的溫度下攪拌浸提一定的時間，浸提完畢后用100目篩對漿狀物過濾以除去粗纖維素等物料，并在5000r/min的轉速下將過濾后的漿狀物離心15min，以獲得上清液（蛋白液）和淀粉漿。所得淀粉漿經去離子水洗滌至中性后在40.0℃溫度下熱風干燥，將干燥后的淀粉粉碎、過120目篩后得到豌豆淀粉；蛋白液調pH至4.5進行酸沉，離心后所得蛋白質沉淀洗滌3次后進行復溶，經凍干燥處理后可得豌豆蛋白。采用公式（3）計算豌豆淀粉、蛋白質的綜合得率。

1.3.3單因素試驗

1.3.3.1堿液濃度對豌豆淀粉和蛋白質綜合得率的影響將膠體磨處理所得漿液在40℃下，按料液比為1︰18（g/mL）的比例，分別加入12.5，25，50，75和100mmol/L的NaOH溶液，浸提12h，研究堿液濃度對綜合得率的影響。

1.3.3.2浸提溫度對豌豆淀粉和蛋白質綜合得率的影響將膠體磨處理所得漿液在NaOH溶液濃度為0.05mol/L、料液比1︰18（g/mL）、攪拌時間12h條件下，比較20℃，30℃，40℃，50℃和60℃不同溫度下豌豆淀粉和蛋白質的綜合得率。

1.3.3.3浸提時間對豌豆淀粉和蛋白質綜合得率的影響將膠體磨處理所得漿液在40℃、料液比1︰18（g/mL）條件下，用0.05mol/LNaOH溶液對漿液分別浸提6，12，18，24和30h，分析不同浸提時間對綜合得率的影響。

1.3.3.4料液比對豌豆淀粉和蛋白質綜合得率的影響將膠體磨處理所得漿液分別按1︰6，1︰12，1︰18，1︰24和1︰30（g/mL）的料液比與0.05mol/L的NaOH溶液混合，在40℃條件下攪拌12h，研究料液比對綜合得率的影響。

1.3.4最佳分離條件的確定根據單因素試驗結果及考慮產業化生產的成本和效率，以豌豆淀粉和蛋白質的綜合得率為指標，選用L9(34)正交表進行正交試驗，并進行方差分析以獲得最佳聯產加工工藝參數。因素水平見表1。

1.3.5豆淀粉和蛋白質得率計算為方便綜合考察加工工藝對豌豆淀粉與蛋白得率的影響，根據豌豆中淀粉與蛋白質的含量將淀粉和蛋白質隸屬度分別定為0.6和0.4。

1.3.6成分測定方法淀粉的測定：采用GB/T5009.9—2008中酸水解法進行測定[10]；蛋白質含量的測定：采用GB5009.5—2010中凱氏定氮法進行測定[11]；水分的測定：采用GB5009.3—2010中直接干燥法進行測定[12]；灰分含量：采用GB5009.4—2010進行測定[13]；脂肪含量：采用GB/T5512—2008中索氏抽提法進行測定[14]。

2結果與分析

2.1豌豆基本組成成分由表2可知，豌豆中的主要成分為淀粉與蛋白質，其含量分別為48.2%與23.4%，而脂肪含量僅為1.5%，因此，與大豆相比，豌豆是一種良好的淀粉和蛋白質資源，研究其淀粉與蛋白的綜合利用對提高豌豆的附加值具有顯著意義。

2.2堿液濃度對豌豆淀粉和蛋白質綜合得率的影響由圖1可知，當堿液濃度為75mmol/L時，豌豆淀粉和蛋白的綜合得率可達到72.4%，但若堿液濃度過高會使得淀粉發生糊化，造成豌豆粉和水的糊狀物過于黏滯[15]，甚至導致蛋白質與淀粉分子之間發生相互作用，從而不利于其淀粉與蛋白質的有效分離，同時，在高堿液濃度下，蛋白質易于發生美拉德反應[16]和胱賴反應，影響蛋白質的營養和應用價值，因此確定較佳堿液濃度為75mmol/L。

2.3浸提溫度對豌豆淀粉和蛋白質綜合得率的影響浸提溫度可顯著影響物料中組分遷移的速率和溶解性，由圖2可知，當浸提溫度由20℃升高至50℃時，豌豆淀粉和蛋白質的綜合得率從32.8%上升至71.9%，而當升溫至60℃時，綜合得率反而略微下降，這可能因為豌豆淀粉開始糊化的溫度為55.8℃~61.4℃[17-18]，因此，在60℃條件下，淀粉發生糊化后使得溶液的黏度增加，導致淀粉和蛋白質包裹在一起，阻礙了蛋白質的分離提取，從而造成綜合得率的降低，因此，確定較佳浸提溫度為50℃。

2.4浸提時間對豌豆淀粉和蛋白質綜合得率的影響圖3結果表明，隨著浸提時間的延長，豌豆淀粉和蛋白質的綜合得率顯著增加，當浸提時間超過18h后，淀粉和蛋白質的溶出率已達到動態平衡，增加趨勢減緩，因此，從成本和效率的角度考慮，可取浸提時間為18h。

2.5料液比對豌豆淀粉和蛋白質綜合得率的影響由圖4可知，隨著料液比的增大，豌豆淀粉和蛋白質的綜合得率呈增加趨勢，這主要是因為，在低料液比的環境下，物料變得黏稠，流動性差，難于攪拌，導致料液體系分散不均勻，不利于淀粉和蛋白質的充分溶解，所以此時的得率較低。但當料液比達到1︰24（g/mL）后，得率增加不明顯，同時過多的堿液會增加生產的成本也造成大量的廢水排放，故選擇料液比為1︰24（g/mL）左右為宜。

2.6最佳試驗條件確定以豌豆淀粉和蛋白質的綜合得率為指標進行正交試驗，所得正交試驗結果和方差分析如表3~4所示。方差分析結果表明，A，B，C和D四因素中A為極顯著，B和D為一般顯著，C為不顯著，對應各個因素對豌豆淀粉和蛋白質綜合得率的顯著順序為NaOH濃度＞浸提時間＞料液比＞浸提溫度，再根據極差分析可得出最佳的工藝條件為A3B3C1D2，即豌豆淀粉和蛋白質聯產加工的最佳工藝參數為：堿液濃度75mmol/L，浸提時間18h，浸提溫度30℃，料液比1︰18（g/mL），經驗證試驗可知，在此條件下，豌豆淀粉得率為78.0%，測定其純度（干基）為86.4%，豌豆蛋白質得率為61.9%，測定其純度（干基）為79.4%，由此可得在該工藝參數下聯產制備的淀粉和蛋白質基本可滿足食品等行業的加工要求。

3結論

1)試驗采用堿溶酸沉聯產加工技術對豌豆淀粉和蛋白質進行綜合分離提取，并在單因素試驗的基礎上進行了正交試驗，通過極差分析和方差分析可得聯產加工的最佳工藝參數為：堿液濃度75mmol/L，浸提時間18h，浸提溫度30℃，料液比1︰18（g/mL），在此條件下，豌豆淀粉得率為78.0%，純度（干基）為86.4%，豌豆蛋白質得率為61.9%，純度（干基）為79.4%。2)上述試驗結果表明采用該技術可高效低廉的實現淀粉和蛋白質的聯產加工制備，有利于工業化生產，從而為豌豆的高值化綜合加工利用奠定了基礎。下一步將對所得淀粉和蛋白質的理化性質進行系統研究，以便為其應用提供理論指導。

作者：張燕鵬 曹楊 莊坤 丁文平 單位：北京國信橋通信工程有限公司