一种适宜蛋白加工用花生原料品质测定及其评价方法与流程

本发明涉及一种适宜蛋白加工用花生原料品质测定及其评价方法。

背景技术：

花生(arachishypogaeal.)属于豆科，起源于南美洲热带亚热带地区，我国是世界上最大的花生生产和消费国，2015年花生产量1644万吨，其中51％用于榨油，花生粕是榨油后的副产物，年产量300万t，其蛋白含量为44％左右，是世界第三大蛋白质来源，但在国内市场上主要作饲料，附加值低。目前我国植物蛋白市场缺口135万吨/年，由于花生蛋白粉品质有待提升，制约了其在食品加工中的应用。目前我国花生品种众多(共保存花生种质8000多份)，各品种蛋白品质差异显著，但由于原料品种与蛋白质品质的关系尚未明晰，缺乏加工适宜性评价方法与标准，导致实际生产中各花生品种混收混用，一方面降低了产品的品质，另一方面提高了成本，因此亟待建立一种适宜花生蛋白加工的原料品质评价技术与方法，筛选适宜蛋白加工的花生专用品种。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种适宜蛋白加工用花生原料品质测定及其评价方法，本发明通过分析花生品质与蛋白质加工之间的关系，采用有监督主成分回归分析建立蛋白用花生品质评价模型，为花生专用品种的利用、鉴定和选育提供理论依据。

本发明所提供的一种适宜蛋白加工用花生原料品质测定方法，包括如下步骤：

测定待测花生样品的果形得分、总蛋白质含量、亮氨酸含量、精氨酸含量、伴花生球蛋白ⅰ含量以及分子量为23.5kda的亚基占总蛋白质的质量百分含量；其中：

当待测花生样品的果形为曲棍形时，果形得分为1；当待测花生样品的果形为驼峰形时，果形得分为2；当待测花生样品的果形为串珠形时，果形得分为3；当待测花生样品的果形为普通形时，果形得分为4；当待测花生样品的果形为蜂腰形时，果形得分为5；当待测花生样品的果形为葫芦形时，果形得分为6；当待测花生样品的果形为蚕茧形时，果形得分为7；当待测花生样品的果形为斧头形时，果形得分为8；

总蛋白质含量、亮氨酸含量和精氨酸含量分别为蛋白质、亮氨酸和精氨酸占待测花生样品的质量百分含量；

伴花生球蛋白ⅰ含量为伴花生球蛋白ⅰ占总蛋白质的质量百分含量；

将上述各测定值代入至公式(1)中，即得到待测花生样品的蛋白粉品质；

花生蛋白粉品质＝1.656-0.046×果形得分+0.007×总蛋白质含量-0.091×亮氨酸含量

+0.005×精氨酸含量-0.013×伴花生球蛋白i含量-0.017×分子量为23.5kda的亚基占总蛋白质的质量百分含量

(1)。

上述的方法中，所述果形得分的分值制定依据为：栾文琪，封海胜，王晶珊.花生品种主要性状的研究—性状表现及类型间的差异[j].；在判断待测花生品种的果形时，当其不属于曲棍形、驼峰形、串珠形、蜂腰形、葫芦形、蚕茧形或斧头形时，即判断其为普通形。

上述的方法中，所述蛋白粉品质为如下品质的综合评价结果：脂肪含量、粗纤维含量、蛋白质纯度、灰分、硬度、弹性、内聚力、持水性、持油性和溶解性10个指标。

本发明还进一步提供了适宜蛋白加工用花生原料品质评价方法，包括如下步骤：

根据上述的方法测定待测花生样品的蛋白粉品质，则按照下述1)～3)的标准对待测花生样品进行分类：

1)若该花生蛋白粉品质的计算值≥76，则待测花生样品为适宜蛋白粉加工；

2)若该花生蛋白粉品质的计算值为67.5～76，则待测花生样品为基本适宜蛋白粉加工；

3)若该花生蛋白粉品质的计算值≤67.5，则待测花生样品为不适宜蛋白粉加工。

所述“适宜蛋白粉加工”指的是所述待测花生样品作为原料加工得到的蛋白粉品质较好，适合用于加工蛋白粉，所述“基本适宜蛋白粉加工”指的是所述待测花生样品作为原料加工得到的蛋白粉品质一般，次于适宜蛋白粉加工的花生样品作为原料得到的蛋白粉品质，基本适合用于加工蛋白粉，所述“不适宜蛋白粉加工”指的是所述待测花生样品作为原料加工得到的蛋白粉品质较差，尤其是硬度、弹性、内聚力、持水性、持油性和溶解性等指标较差，不适合用于加工蛋白粉。

本发明具有以下有益效果：

1、减少分析步骤，有利于企业应用：现有技术中花生蛋白质的品质测定，需要将蛋白质提取出来，再开展一系列指标的测定，本发明方法中建立花生蛋白加工的原料品质评价模型，通过6个花生的品质特性即可测定出花生蛋白粉品质的大小；模型中氨基酸等指标的测定可采用近红外分析仪进行预测，方便快捷；通过对花生仁的近红外分析检测，即可同时预测模型中的各项指标，对花生仁无任何损伤，且方便快捷。简化后的模型只需要5个指标，模型更加简单，采用尽量少的指标反映多的问题。

2、提升产品品质，促进农产品加工业的发展：使用专用品种生产出的高品质花生蛋白，可应用于火腿肠、花生乳等加工，改善其质构品质，增强咀嚼感。另外，加工适宜性标准为企业专用品种种植基地的建立提供了依据。

附图说明

图1为实施例2中20个花生样品的蛋白粉品质原始值与计算值拟合图。

具体实施方式

下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。

下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。

实施例1、适宜蛋白质加工的花生品质测定模型的建立

(一)花生品质的测定

取2016年收获的花生样品作为标准品，100个样品(符合花生群体的常态分布规律，如表1所示)；

表1100个花生品种

测定各品种的感官品质、理化与营养品质及加工品质指标共45个指标；其中，各指标及其测定方法和标准如下：

花生物理性状：果形：当花生样品的果形为曲棍形时，果形得分为1；当花生样品的果形为驼峰形时，果形得分为2；当花生样品的果形为串珠形时，果形得分为3；当花生样品的果形为普通形时，果形得分为4；当花生样品的果形为蜂腰形时，果形得分为5；当花生样品的果形为葫芦形时，果形得分为6；当花生样品的果形为蚕茧形时，果形得分为7；当花生样品的果形为斧头形时，果形得分为8；籽粒形状：参考栾文琪(栾文琪，1986，栾文琪，封海胜，王晶珊.花生品种主要性状的研究---性状表现及类型间的差异[j].中国种业，1986，23-7.)；红衣：参考万书波(万书波，2008；万书波.花生品质学[m].北京：中国农业科学技术出版社，2008.)；百果重：随机取100个花生果，称重，3次重复，求平均值；百仁重：随机取100粒花生仁，称重，3次重复，求平均值；

花生理化与营养品质分析：水分含量：gb/t5009，3-2003；脂肪含量：gb/t5009，6-2003；蛋白质含量：gb/t5009，5-2003；灰分：gb/t5009，4-2003；粗纤维含量：gb/t5515-2008；氨基酸含量：gb/t5009.124-2003；含糖量；蛋白质亚基含量：sds-page凝胶电泳测定这些花生品种各个蛋白质亚基组成及含量，分离胶浓度为13％，ph8.8；浓缩胶浓度为5％，ph6.8；电极缓冲液0.025mtris-hcl，0.192m甘氨酸，0.1％sds，ph8.3；电泳后的凝胶用美国flourchemv2.0凝胶成像系统拍照，用alphaeasefc软件分析各个组分的相对含量；以上指标中，蛋白质亚基含量指蛋白质亚基占蛋白质的质量百分含量，其余指标均指占花生的质量百分含量；

花生加工品质分析：蛋白质提取率：采用碱溶酸沉法提取蛋白质，蛋白质提取率＝提取出蛋白质质量/花生中蛋白质质量×100％；出仁率：100g花生果剥出花生仁的重量/100g×100％；

对所选61个花生品种基本数据的变化范围、均值、标准差、变异系数、上四分位数、中位数及下四分位数进行分析，结果如表2所示，

表2花生品种的品质特性

变异系数是衡量一组数据中变化程度的一个统计量，脂肪含量、蛋白质含量、灰分、氨基酸总量、甘氨酸含量、赖氨酸含量、蛋白质提取率、出仁率等八个指标的变异系数<10％(分别为6.63％、7.97％、7.86％、9.44％、9.20％、8.80％、7.81％、8.50％)，变异系数较小，说明它们的离散程度较小；其它指标的变异系数较大，这说明不同品种花生很多品质差异较大。比较均值和中位数发现，除了籽粒形状和35.5kda含量差异分别为58.33％和20.50％外，其它品质的中位数均接近其平均数，说明这些数据的离群点较少。

(二)花生蛋白粉品质测定

花生蛋白粉品质包括：脂肪含量、粗纤维含量、蛋白质纯度、灰分、硬度、弹性、内聚力、持水性、持油性和溶解性10个指标，依据以下公式计算：

花生蛋白粉品质＝0.012×脂肪含量+0.090×粗纤维含量-0.210×蛋白质纯度+0.300×灰分+0.1618×硬度+0.3781×弹性+1.1573×内聚力-0.035×持水性-0.320×持油性-0.469×溶解性。

脂肪含量：gb/t5009，6-2003；粗纤维含量：gb/t5515-2008，以上含量均指占花生的质量百分含量；蛋白质纯度：蛋白粉中蛋白质含量/蛋白质质量×100％；灰分：gb/t5009，4-2003；

蛋白质持水性：测定采用beuchatl.r.(1977)的方法有所改进。具体方法如下：

1)准确称取1.000g样品置于离心管中，称重，再加入10ml蒸馏水，配制成10％的蛋白溶液；

2)漩涡振动5min使蛋白质全部分散均匀后于室温下静置30min，3000r/min离心20min，小心倒掉上清液，再称重。吸水性(waterbindingcapability)的计算公式为：

其中w0是蛋白质量，g；w1是离心管称重重量，g；w2是去掉上清后离心管称重重量，g。

蛋白质持油性：采用chakrabortyp.(1986)方法有所改进。具体方法如下：

1)准确称取1.000g样品置于离心管中，称重，再加入5ml大豆色拉油；

2)漩涡振动5min使蛋白质全部分散均匀后于室温下静置30min，3000r/min离心20min，倒掉上清色拉油，再称重。吸油性(fatbindingcapabilty)的计算公式为：

其中各符号含义同wbc公式。

蛋白质溶解性：准确称取1.000g花生蛋白质(n)(蛋白质纯度为p)于三角瓶中，加40ml蒸馏水摇匀，置于30℃恒温水浴振荡器中，150r/min震荡120min，然后将混合液转移至50ml(v1)容量瓶中，加水定容，静置5min后，取上清液1500r/min离心10min，上清液用定量滤纸过滤。量取15ml(v2)于消化管中，置于150℃烘箱中浓缩120min，采用凯氏定氮法测定其浓度(c，mg/ml)。氮溶指数的计算公式如下：

表3100个花生蛋白粉品质特性

(三)有监督主成分分析建立花生蛋白粉品质评价模型

有监督主成分分析是不使用所有的回归自变量建模，而是只利用那些与相应变量有较强相关关系的自变量，根据响应变量与各自变量的相关系数对回归自变量集合进行筛选，将相关系数超过某个阈值的自变量筛选出来，然后对新选出的部分回归自变量进行主成分回归分析，此处采用有监督主成分回归分析对选取100个品种中的前80个品种进行模型的建立。

1、自变量分析(花生品质)

采用盒形图方法删除花生品质的离群点(为编号为2、17和23的花生品种)，因此剩余38个品种进行分析。

2、花生品质评价指标的筛选

按照回归分析的思想，将花生品质单个指标与蛋白质品质进行回归系数显著性分析，发现6个指标在0.01水平上与蛋白粉品质呈显著相关性。

表4花生品质与蛋白粉品质回归显著性指标表

3、主成分分析

将筛选出来的6个指标进行主成分分析，降维，如表5所示。

表5相关矩阵的特征值

通过主成分分析发现，前3个主成分的累积贡献率为82.27％，故3前个主成分可以表达原来主成分的信息，由原来的6个指标转化为3个新指标，起到了降维的作用。通过sas输出前3个主成分的特征向量(这里不列出)，得出前三个主成分与各个指标之间的线性关系，采用各个主成分与各个自变量之间的关系式计算各个主成分得分。将标准化的数据代入各个关系式，可以得到各评价对象的各个主成分得分，如表6所示。

表6各个主成分得分

4、回归方程的建立

回归分析发现主成分2和主成分3与蛋白粉品质的回归系数在0.05水平上是显著的(如表7所示)，因此，建立主成分2和主成分3与蛋白粉品质之间的关系，进而建立各个指标与蛋白粉品质的关系，结果见公式(1)。

表7回归系数显著性

实施例2、花生蛋白粉品质的测定

将实施例1中剩余的20个花生品种进行蛋白粉品质测定。

将该20个花生品种的果形得分、粗蛋白含量、亮氨酸含量、精氨酸含量、伴花生球蛋白ⅰ和分子量为23.5kda的亚基占蛋白质的质量百分含量等6个指标代入公式(1)，计算20个品种的蛋白粉品质，该花生蛋白粉品质的模型预测值与化学测定值的比较如表8所示；并将模型计算结果与测定的蛋白粉品质进行回归分析，二者的相关系数为0.815，如图1所示。

表8花生蛋白粉品质的模型预测值与化学测定的比较

实施例3、适宜蛋白质加工的花生品质评价方法的建立

将100个花生品种的蛋白粉品质采用k-means聚类分析及实际情况，划分为适宜、基本适宜两类(表9)。

表9蛋白粉加工适宜性分析

不适宜的为剩余的52个品种。

依据回归系数确定各指标权重，采用k-means聚类分析及实际情况，将各评价指标分为ⅰ级、ⅱ级和ⅲ级，各指标权重值作为ⅰ级得分，依次类推。

表10公式(1)中各指标的权重

将花生的6个品质指标分别进行k-means聚类分析，将每个指标分为3类，即ⅰ级(适宜)、ⅱ级(基本适宜)和ⅲ级(不适宜)，并以各个指标权重作为其最高得分即ⅰ级，其余依次类推，赋予各等级指标相应的分值，如表11所示。

表11各指标各等级的分值

以各性状指标得分之和作为各品种花生的最终得分，按照k-means聚类分析公式将各个品种最终得分分为3类，即ⅰ级(适宜)、ⅱ级(基本适宜)和ⅲ级(不适宜)，如表12所示。

表12根据k-means聚类分析方法得到的花生品种的分级

不适宜的为剩余的54个品种。

将表11结果与表12的结果进行比较，二者匹配度为：适宜品种为92.6％，基本适宜品种为84.7％，不适宜品种为71.2％，说明该评价结果较好，适合作为适宜加工蛋白粉的花生品质评价标准。