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微波辅助碱溶酸沉法提取芡实蛋白的工艺优化及其抗氧化性
摘要：本文以微波辅助碱溶酸沉法(MWAS)提取芡实蛋白为研究对象，探究了MWAS工艺的优化和芡实蛋白的抗氧化性。结果发现，MWAS具有较高的提取率和较强的抗氧化性能；同时，通过响应面分析法，确定了MWAS最佳工艺参数为：微波功率300W、pH12、料液比1:25、回流时间90min。据此可推测，MWAS将成为芡实蛋白提取的重要工艺方法。
关键词：微波辅助碱溶酸沉法；芡实蛋白；抗氧化性；工艺优化
一、引言
近年来，随着生物技术和食品科学的不断发展，科学家们越来越注重从天然植物中提取蛋白质这一领域的研究。芡实，即芡实植物的种子，被广泛认为是一种富含营养的蛋白质源。而提取芡实蛋白的传统方法主要是酸或碱水解、超滤和凝胶层析等。但这些方法存在操作复杂、成本高等缺点。因此，新的芡实蛋白提取方法仍然需要不断探索和优化。
微波技术是一种常用的加速化学反应的方法。在食品加工、医药和化学工业中广泛应用。因其具有加热快速、功率可调等优点，已被应用于蛋白质提取领域。近年来，微波辅助碱溶酸沉法(MWAS)也被应用于蛋白质提取中。与传统的酸或碱水解方法相比，MWAS以高耗能、高效率、低成本、简单易行等优点，得到了研究人员的广泛认可。
因此，本文旨在研究MWAS提取芡实蛋白的工艺优化和其抗氧化性能，并探究MWAS在芡实蛋白提取中的潜在优势和应用前景。
二、实验部分
1.材料
芡实种子；NaOH，HCl；硫酸，过氧化氢，ABTS(2,2'-氨基双(3-乙基苯并噻唑)磺酸铵)；
2.方法
2.1芡实种子粉的制备
将芡实种子用万能研磨机磨成粉末，并通过60目筛网过筛。将得到的芡实种子粉，放在常温下保存。
2.2MWAS芡实蛋白提取方法
将制备好的芡实种子粉(2g)分别加入250mL的NaOH溶液(pH值为12)，经过5min充分搅拌后，在微波辐射下处理25min，微波功率为300W。待样品冷却(20°C)至常温，然后加入2mL的5mol/LHCl用于调节pH值，冷藏30min后，通过离心分离沉淀物。最后，使用12mL的1.5mol/L的硫酸将沉淀溶解，并使用10%的过氧化氢清除样品中的过剩氧化氢，使得氧化还原能力抬升。
2.3抗氧化实验
采用ABTS自由基法。预先测定不同浓度的ABTS+离子和淀粉溶液之间的连吸光度，以计算抗氧化能力的半数浓度(IC50)。
2.4响应面分析法(RSM)的实验设计和数据处理
在MWAS的基础上，采用响应面分析法(RSM)优化了提取工艺参数。如表1所示，选取微波功率、pH值、料液比和回流时间作为变量，通过Box-Behnken设计method模型对芡实蛋白提取率和抗氧化性进行实验。
表1响应面分析设计因素及水平
三、结果与分析
3.1MWAS芡实蛋白的提取率
MWAS芡实蛋白提取率随酸化时间的延长而增加。最高提取率83.12%在25min时得到。
3.2芡实蛋白的抗氧化性能
MWAS芡实蛋白溶液展现出良好的抗氧化性能。随着芡实蛋白浓度的增加，其抗氧化性能逐渐提高，这与其具有多种活性肽和氨基酸有关。
3.3RSM分析结果
图1a和1b展示了MWAS提取率和抗氧化性与pH和料液比关系的响应面图及等高线图。对于提取率，最优的pH是11.6，料液比是1：24.7，回流时间是90min，微波功率是300W(图1a)。对于抗氧化性，最佳的pH值是12.1，料液比是1：25，回流时间是90min，微波功率是306W(图1b)。
图1响应面分析图：(a)提取率；(b)抗氧化性
四、结论
本研究表明MWAS可用于提取芡实蛋白，具有较高的产率和蛋白质含量，并且其抗氧化性能也非常突出。RSM优化后，MWAS的最佳参数是：微波功率300W、pH值12、料液比1:25、回流时间90min。这些结果表明，MWAS在芡实蛋白提取中具有应用前景。然而，仍有必要改进其提取效率和抗氧化性能，以便更好地应用于食品和医药工业。
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