葉蛋白研究熱點(diǎn)及發(fā)展趨勢

劉浪浪　劉軍海

摘要：簡要介紹了葉蛋白的應(yīng)用現(xiàn)狀，綜述了葉蛋白各種提取方法，探討了其今后的發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：葉蛋白提取發(fā)展方向

0前言

隨著世界人口的迅速增加，蛋白質(zhì)資源匱乏，人類對在短期內(nèi)不可能滿足從動物食品中對優(yōu)質(zhì)蛋白的攝取，且動物蛋白中含有大量對人體生長發(fā)育不利的飽和脂肪酸和膽固醇，可導(dǎo)致動脈粥僵硬化等疾病的發(fā)生。

研究表明，綠色植物莖葉是一種含量很大的天然蛋白質(zhì)資源，從中提取出的葉蛋白具有營養(yǎng)豐富、不含動物性膽固醇，且能防衰抗老、強(qiáng)身健體等有點(diǎn)而備受人們青睞。我國植物資源豐富，提取葉蛋白的原料有其來源主要有禾本科牧草、莧菜、苦荬菜、甜菜、蘿卜等。以及新鮮幼嫩的樹葉和水生植物等。葉蛋白的開發(fā)利用可以緩解當(dāng)今世界蛋白質(zhì)嚴(yán)重短缺的矛盾，對于增進(jìn)人體健康有著十分重要的意義，也是當(dāng)前葉蛋白研究的熱點(diǎn)。本文簡要介紹了葉蛋白的種類及其應(yīng)用，綜述了葉蛋白的提取方法，并對以后的發(fā)展趨勢進(jìn)行了探討。

1葉蛋白的應(yīng)用現(xiàn)狀

1.1用于保健食品

從植物新鮮綠葉中提取的葉蛋白，因其營養(yǎng)價(jià)值高而受到食品生產(chǎn)者的重視。葉蛋白在葉中形成的初始蛋白，其蛋白分子鏈短、易被消化吸收，可將其用于食品如面食、糖果、奶粉等中作為添加劑。用來提高食品中的營養(yǎng)物質(zhì)成分，具有很高的營養(yǎng)價(jià)值和食用效果，既滿足人體對蛋白質(zhì)、胡蘿卜素、多酚等營養(yǎng)物質(zhì)的需要，也對食品的口感風(fēng)味和其工藝特性等副作用。法國教授D.c.Dillon研究認(rèn)為，10kg體重的兒童如果每天攝入10g葉蛋白，就可滿足對鐵100％需求，對葉酸50％需求，對蛋白質(zhì)40％需求，對VA3倍的需求。也可將葉蛋白單獨(dú)制成保健產(chǎn)品，可以提高血液中血紅蛋白的水平，緩解由于蛋白質(zhì)攝入不足而引起的貧血等功能，具有很大的開發(fā)空間。葉蛋白含有不飽和脂肪酸、不含膽固醇，富含多種糖、維生素和礦質(zhì)元素等優(yōu)點(diǎn)。

1.2用于飼料工業(yè)

隨著養(yǎng)殖畜牧業(yè)的迅猛發(fā)展，蛋白質(zhì)飼料在我國嚴(yán)重短缺，飼料工業(yè)如果僅依靠現(xiàn)有的飼料資源，將不利于我國畜牧業(yè)的持續(xù)快速發(fā)展，應(yīng)盡快找到豐富的蛋白質(zhì)資源。

葉蛋白含有動物必需氨基酸，粗蛋白質(zhì)含量，均大于或接近魚粉、大豆粉、干脫脂乳，是豬、雞、牛、羊的良好的蛋白質(zhì)、維生素補(bǔ)充飼料。對家畜適口性好，且具有營養(yǎng)價(jià)值，明顯增加體重、改善禽畜魚蛋等產(chǎn)品品質(zhì)、降低飼料消耗率和提高轉(zhuǎn)化率等良好的飼養(yǎng)效果，所以可作為家畜飼料添加劑，也可直接制成葉蛋白飼料直接進(jìn)行飼養(yǎng)。用作飼料是優(yōu)良的蛋白源和天然添加劑，可代替魚粉和豆粕。在很大程度上緩解了國內(nèi)外蛋白飼料資源緊張的狀況，不僅促進(jìn)畜牧業(yè)的發(fā)展，為植物葉蛋白飼料規(guī)?；a(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。作為當(dāng)前牧草加工新技術(shù)的一種新產(chǎn)品，葉蛋白受到世界各國普遍重視。很多科研人員對其生產(chǎn)工藝及開發(fā)利用進(jìn)行了研究，并取得了大量成果。

1.3其他方面應(yīng)用

葉蛋白除了用于食品、藥品和飼料外，還可用于化妝品、洗滌用品等日用化工用品和飲料、植物營養(yǎng)調(diào)節(jié)劑等之中。將葉蛋白的濃縮物作為原料進(jìn)一步分離制得葉綠素、葉綠素銅鈉、胡蘿卜素、純蛋白質(zhì)、維生素E和K、汁液醇、食用纖維和某些活性酶等。如提取SOD，它可使超氧陰離子自由基發(fā)生歧化反應(yīng)。如將其開發(fā)成高級保健飲料，具有抗衰老、抗腫瘤、治療關(guān)節(jié)炎、心腦血管病、肺氣腫、老年性白內(nèi)障等功效。目前葉蛋白的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒉粩嗤貙?，葉蛋白的應(yīng)用范圍將從單一的葉蛋白粗制品向高檔葉蛋白精制品和精細(xì)化工產(chǎn)品等方面發(fā)展，研究者正對此進(jìn)行綜合性的開發(fā)與利用。

2葉蛋白的提取

2.1酸(堿)熱法

加熱法通常也叫酸(堿)熱沉淀法或酸(堿)沉法。是應(yīng)用較早，也是目前最普遍的一種提取方法。具體步驟是把葉片破碎壓榨并經(jīng)打漿處理，然后將汁液直接進(jìn)行加熱一定溫度使其成為含有蛋白質(zhì)沉淀的絮凝物，在加熱時(shí)加酸(堿)性溶劑，再經(jīng)離心分離得到粗蛋白的方法。加熱法提取中，加熱時(shí)間、pH和加熱溫度是過程控制的關(guān)鍵因素，所以控制適宜的溫度是提取葉蛋白的關(guān)鍵。溶劑的pH在提取過程中至關(guān)重要，酸熱法一般調(diào)節(jié)到2.5～5.5，堿熱法一般在7.5～9.5之間為宜。如趙希艷等采用紫花苜蓿葉為原料，酸(堿)加熱法提取紫花苜蓿葉蛋白。采用單因素實(shí)驗(yàn)與正交實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法確定了獲得葉蛋白高產(chǎn)率的最優(yōu)條件為：pH4.5，溫度80℃，加熱時(shí)間5 min，打漿時(shí)間9 min。

江洪波等對桑葉蛋白提取進(jìn)行了研究，并探討提取液不同pH葉蛋白對含量的影響。結(jié)果表明，pH在8.0時(shí)得到相應(yīng)的蛋白質(zhì)含量較高?？梢?，除溫度外，酸堿度對蛋白質(zhì)提取率有很大的影響。

綜上所述，酸(堿)加熱法的主要優(yōu)點(diǎn)是流程短，操作方便，沉淀快，易于過濾收集等優(yōu)點(diǎn)。但該工藝得缺點(diǎn)是由于加熱法能耗高，耗時(shí)長，故生產(chǎn)成本較大。且蛋白質(zhì)是熱敏性物質(zhì)，長時(shí)間在高溫下會變性而影響其活性，所以在技術(shù)上并不十分完善。

2.2有機(jī)溶劑法

溶劑法是在壓榨后的汁液中加入有機(jī)溶劑，降低蛋白質(zhì)的介電常數(shù)和水分的活度，使其沉淀析出并通過分離得到粗蛋白沉淀物的方法。實(shí)驗(yàn)中常用乙醇或丙酮等作為有機(jī)溶劑，這些物質(zhì)導(dǎo)致葉蛋白有不良味道和顏色，隨著這些物質(zhì)的去處，可獲得色淺、異味少的食品葉蛋白。多酚類物質(zhì)的去處能解決葉蛋白在干燥時(shí)變黑變硬的問題，更易干燥，便于干品制備。

韋吉等研究不同提取條件對熱研號柱花草葉蛋白凝集的影響。試驗(yàn)中由于刈割后研磨壓榨樣品出現(xiàn)人工損耗，使得熱研2號柱花草葉蛋白提取有較大損失，小于實(shí)際蛋白質(zhì)含量?？芍崛嵫?號柱花草葉蛋白的加熱時(shí)間在7～9min最為適宜，提取葉蛋白溶液的pH應(yīng)當(dāng)控制在3～4?？梢钥闯觯軇┨崛∪軇┑倪x擇及質(zhì)量分?jǐn)?shù)、pH、加熱時(shí)間和溫度是過程控制的關(guān)鍵因素。

有機(jī)溶劑提取法是目前較為常見的提取葉蛋白的方法。其優(yōu)點(diǎn)是沉淀快、絮凝物結(jié)構(gòu)緊密，易過濾收集。且經(jīng)有機(jī)溶劑脫色生產(chǎn)的脫色葉蛋白具有含糖量低、蛋白成分較為單一等高營養(yǎng)價(jià)值而用于抗癌、低糖營養(yǎng)保健食品的開發(fā)有較大實(shí)用意義。

2.3發(fā)酵法

發(fā)酵法包括直接發(fā)酵法和發(fā)酵酸法，直接發(fā)酵是將植物葉榨汁直接放入發(fā)酵罐中進(jìn)行發(fā)酵，利用乳酸菌產(chǎn)生的乳酸等使葉蛋白絮凝，發(fā)酵酸法直接發(fā)酵的下游程序，可提高發(fā)酵法的效率。

隨著發(fā)酵工業(yè)的快速發(fā)展，近年來對發(fā)酵法提取葉蛋白的研究也逐漸增多起來。如曾凡枝通過單因素和正交優(yōu)化試驗(yàn)的綜合使用，采用發(fā)酵法進(jìn)行了苜蓿葉蛋白的提取試驗(yàn)，并測定了發(fā)酵溫度、發(fā)酵時(shí)間、乳酸菌數(shù)對試驗(yàn)的影響。確定試驗(yàn)中各因素的適宜范圍及苜蓿葉蛋白的最佳工藝參數(shù)為：每毫升苜蓿汁液接種乳酸菌數(shù)107個(gè)，34°密閉發(fā)酵8h：發(fā)酵酸法提取苜蓿葉蛋白的最佳工藝參數(shù)為：體積比(發(fā)酵酸

體積／濾液體積)2：1，發(fā)酵酸循環(huán)使用1次，沉淀時(shí)間10min。

發(fā)酵法提取葉蛋白的優(yōu)點(diǎn)是使植物葉中對動物機(jī)體有害的物質(zhì)失去活性，提高了蛋白質(zhì)品質(zhì)，且安全環(huán)保，是葉蛋白生產(chǎn)的一種節(jié)能環(huán)保的優(yōu)良工藝。但其不利條件是沉淀時(shí)間長，葉蛋白絮凝物結(jié)構(gòu)疏松，難以分離，工序較多且復(fù)雜，對這方面的理論研究尚不完善，有待于進(jìn)一步的研究。

2.4其他方法

葉蛋白的提取方法還有電濃縮法、超濾法、結(jié)晶和重結(jié)晶法、鹽析法等，也有將不同的提取方法綜合在一起的。這些提取方法相比其他方法起步晚，技術(shù)還不是很成熟，使用不是很普遍。但這些方法優(yōu)點(diǎn)突出，目前已凸現(xiàn)出一定的技術(shù)優(yōu)勢。

如周建建等以鮮繁縷葉為原材料，采用酸化和加熱相結(jié)合的方法，在考慮料液比、濾布層數(shù)、加熱溫度和加熱時(shí)間等單因素對葉蛋白提取率影響的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了正交試驗(yàn)研究了提取鮮繁縷葉蛋白的最佳工藝條件。測得鮮繁縷葉蛋白的提取率為52.08％，得率為27.17％，取得了驚人的效果。

劉曉穎以黑麥草為原料采用酸加熱和有機(jī)溶劑相結(jié)合的方法對其葉蛋白進(jìn)行抽提，并進(jìn)對其中的葉蛋白組分和微量元素等進(jìn)行了分析，測得葉蛋白中粗蛋白質(zhì)含量高32％～58％。可以看出，將有機(jī)溶劑提法和加熱法相結(jié)合可得到含量較高的葉蛋白，為今后開發(fā)新型葉蛋白的提取工藝研究提供了理論依據(jù)。

可知看出，如果將兩種或其以上的方法相結(jié)合提取蛋白質(zhì)，可使兩種方法的優(yōu)缺點(diǎn)在一定程度上起到互補(bǔ)的作用。因此尋找一種有效、綜合的提取分離技術(shù)是迫切需要解決的問題。

3結(jié)語

隨著人們生活水平的提高，葉蛋白必將成為人類繁衍生存最重要的天然蛋白資源寶庫之一。葉蛋白提取物的開發(fā)利用將面臨新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，因此必須正視存在的問題并尋求解決問題的途徑。根據(jù)我國人民膳食結(jié)構(gòu)和養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展規(guī)劃目標(biāo)，目前廠家生產(chǎn)的天然蛋白質(zhì)供不應(yīng)求，所以技術(shù)創(chuàng)新開發(fā)是今后對葉蛋白研究的熱點(diǎn)。

我國是一個(gè)植物資源豐富的國家，葉蛋白原料來源非常廣泛。傳統(tǒng)的提取方法和工藝流程的缺陷嚴(yán)重制約了植物葉蛋白產(chǎn)品的產(chǎn)量和品質(zhì)，造成其深加工產(chǎn)品在國際上缺乏競爭力。因此，尋找一種有效的提取分離技術(shù)或幾種方法進(jìn)行復(fù)配是迫切需要解決的問題，也是目前植物葉蛋白的研究熱點(diǎn)。對這些技術(shù)進(jìn)行深入、綜合性的研究，并使其應(yīng)用于規(guī)?；a(chǎn)將是今后的發(fā)展趨勢。