苜蓿蛋白的制備及應(yīng)用研究進展

朱雪飛，王金榮，蘇蘭利，趙銀麗，張彩云，陳培英

（河南工業(yè)大學(xué)生物工程學(xué)院，鄭州 450001）

苜蓿是一種優(yōu)質(zhì)的豆科牧草，不僅富含蛋白質(zhì)、脂肪、多種礦物元素及維生素，還含有適合動物生長發(fā)育所必需的氨基酸。苜蓿具有適應(yīng)性強、產(chǎn)量高、適口性好、營養(yǎng)價值高等特點，可青貯、青飼、放牧等，是目前國內(nèi)外種植面積最大、應(yīng)用最為廣泛的多年生牧草[1]。

在牧草類植物中，苜蓿的蛋白質(zhì)含量很高，苜蓿青飼料中粗蛋白質(zhì)含量為15%～25%[2]。苜蓿蛋白是從苜蓿的莖、葉中提取出來的蛋白濃縮物，據(jù)文獻報道，不同提取方法制備的苜蓿蛋白含量可達50%～65%，其中蛋白質(zhì)消化率＞70%[3]。苜蓿蛋白的氨基酸組成全面均衡，中性洗滌纖維含量較高，容易被草食家畜轉(zhuǎn)化利用，因此苜蓿是較好的蛋白質(zhì)飼料原料之一[4]。目前，我國蛋白質(zhì)飼料原料資源缺乏，開辟新的植物蛋白質(zhì)資源是解決蛋白質(zhì)飼料短缺的途徑之一，苜蓿作為一種優(yōu)良的蛋白質(zhì)資源，提高對苜蓿蛋白的高效利用對解決蛋白飼料資源短缺具有積極的意義。

1 苜蓿蛋白的制備

我國對苜蓿蛋白的提取工作開始于20世紀90年代，在長期探索中根據(jù)蓿蛋白的不同性質(zhì)總結(jié)了很多提取方法[5]。目前，苜蓿蛋白的提取方法主要有直接加熱法、酸堿度法、鹽析法、發(fā)酵法、有機溶劑法等。

1.1 直接加熱法

直接加熱法提取苜蓿蛋白是應(yīng)用最早、最傳統(tǒng)的方法，是將苜蓿的莖、葉壓榨的汁液，直接加熱得到凝絮物，然后沉淀凝絮物，再通過離心分離，把沉淀物經(jīng)過冷凍干燥即得到苜蓿蛋白[6]。由于該方法在提取過程中多種酶的活性受到破壞，使蛋白質(zhì)的酶解作用停止，減少蛋白質(zhì)的損失。但該方法能耗較高、成本高、同時容易引起蛋白質(zhì)的熱變性，制備的苜蓿蛋白吸水性、溶解性以及乳化性較差。

1.2 酸堿法

酸堿法也是制備苜蓿蛋白的一種常用方法。酸法制備苜蓿蛋白是用鹽酸將苜蓿汁液的pH調(diào)至4.0，利用蛋白質(zhì)在等電點條件下變性沉淀的特性，使蛋白質(zhì)凝絮，再經(jīng)過離心分離、冷凍干燥后得到苜蓿蛋白。堿法是利用NaOH或者NH3·H2O將苜蓿汁液的pH調(diào)至10.0，使蛋白質(zhì)在強堿條件下變性產(chǎn)生絮凝，此后的處理與酸法一致[7]。采用酸堿法制備苜蓿蛋白操作方便、成本低、沉淀快；然而該方法產(chǎn)生的絮凝物結(jié)構(gòu)疏松，不易過濾分離，導(dǎo)致苜蓿中的不飽和脂肪酸加速氧化，胡蘿卜素的損失增大，使苜蓿蛋白的營養(yǎng)價值降低。

1.3 鹽析法

鹽析法制備苜蓿蛋白是在高鹽濃度條件下，苜蓿汁液中的各種物質(zhì)在不同濃度的鹽溶液中分別沉淀析出，從而使蛋白質(zhì)得到分離純化[8]。鹽析法制備苜蓿蛋白是在常溫條件下進行的，不僅簡單、安全、成本低，而且營養(yǎng)物質(zhì)破壞較少，可以保持蛋白質(zhì)的活性。但應(yīng)用該方法制備的苜蓿蛋白品質(zhì)不夠好，蛋白質(zhì)得率及綜合利用率均較低。

1.4 有機溶劑法

利用有機溶劑如丙酮等降低溶液介電常數(shù)及水分活度而使蛋白質(zhì)析出也可以提取苜蓿蛋白[9]。有機溶劑提取方法的特點是提取物料絮凝快，絮凝物結(jié)構(gòu)緊密，易過濾收集，同時還可以去除類脂化合物以及葉綠素、類胡蘿卜素等植物色素。但由于該法應(yīng)用大量的有機試劑，操作過程復(fù)雜，且生產(chǎn)后的廢水及廢渣處理工藝繁瑣、成本高，很難規(guī)?；a(chǎn)。

1.5 微生物發(fā)酵法

微生物發(fā)酵方法提取蛋白質(zhì)技術(shù)是近年來發(fā)展的一種新型提取蛋白質(zhì)的方法，利用微生物發(fā)酵產(chǎn)生的酸作為沉淀劑，使蛋白質(zhì)凝聚沉淀，從而分離得到蛋白質(zhì)。在該工藝中一般采用乳酸菌發(fā)酵，因為使用乳酸菌發(fā)酵安全性好、易操作。該方法將苜蓿直接榨汁，放入發(fā)酵罐中，利用乳酸菌發(fā)酵生成乳酸從而使葉蛋白絮凝，再用離心機或者壓濾機脫水。使用乳酸發(fā)酵法提取蛋白質(zhì)不但能耗較低、成本小、安全環(huán)保，還可使苜蓿中對動物有害的抗營養(yǎng)物質(zhì)失去活性[10-11]。然而該方法所需的時間較長，蛋白質(zhì)酵解作用延長，蛋白質(zhì)凝絮物結(jié)構(gòu)疏松，很難分離，導(dǎo)致苜蓿蛋白的產(chǎn)量下降。

1.6 堿提膜過濾法

堿提膜過濾法是采用有良好的透性和機械性能的高分子膜，根據(jù)滲透和超濾的原理，將汁液中的溶劑和溶質(zhì)分子按顆粒的大小和形狀差異進行有效分離。該方法的特點是能耗低、投資少、產(chǎn)品耐貯存、能就地使用，較適用于分散的家庭式生產(chǎn)[12]。

上述幾種苜蓿蛋白質(zhì)的制備方法是比較常用的，此外，苜蓿蛋白的提取方法還有超濾法、電濃縮法以及酶解法等，但這幾種方法仍處于研究探索階段。

2 苜蓿蛋白的應(yīng)用

苜蓿蛋白不僅蛋白質(zhì)含量高、品質(zhì)好，而且纖維素含量較低。目前，在家禽、單胃動物、反芻動物以及魚類中都有較好的應(yīng)用。

2.1 家禽

苜蓿蛋白對于家禽來說是良好的蛋白質(zhì)來源，有促生長的作用。在母雞飼料中用苜蓿蛋白代替50%～100%的魚粉時，不僅沒有影響母雞的產(chǎn)蛋率，而且還使蛋的品質(zhì)得到了改善[13]。用苜蓿蛋白替代成年雞日糧中魚粉和大豆蛋白的試驗表明，雖然試驗雞的出肉率、肉品質(zhì)及肉的干物質(zhì)、蛋白質(zhì)、脂肪和氨基酸的含量，與對照組沒有顯著差異，但試驗雞肝臟中的維生素A的含量顯著高于對照組；在雛雞的日糧中分別添加苜蓿蛋白2.5%、5.0%、10%和15%，結(jié)果表明，當添加量為2.5%～5.0%時，對增重有良好效果[14]。

2.2 豬

苜蓿蛋白在仔豬、生長豬及母豬日糧中添加，也具有顯著的效果。在仔豬試驗中，用苜蓿蛋白分別替代43～60日齡仔豬日糧中50%的魚粉與脫脂乳和1/3的豆粕與水解酵母，研究表明，試驗組與對照組的日增重雖然僅相差4 g，但卻顯著降低了飼料的成本（P＜0.05）；在生長豬的日糧中添加苜蓿草粉10%后對生長豬的生產(chǎn)性能、血液生化指標以及營養(yǎng)消化率均有較顯著的改善[15]。還有報道表明，在哺乳母豬的日糧中添加適量的苜蓿草粉，可以縮短仔豬斷奶到發(fā)情的時間間隔，還可以提高仔豬的成活率、窩增重、斷奶平均個體質(zhì)量以及個體的平均日增重[16]。

2.3 反芻動物

由于苜蓿是反芻動物良好的牧草飼料，很多研究結(jié)果表明，在反芻動物日糧中添加苜?？梢蕴岣邉游锏纳L速率以及產(chǎn)奶量，提高飼料轉(zhuǎn)化效率。綿羊?qū)俎５拇值鞍踪|(zhì)以及干物質(zhì)的消化率高于黑麥草。苜蓿對于奶牛來說是優(yōu)質(zhì)的牧草，在奶牛日糧中添加苜蓿，不僅可以提高產(chǎn)奶量，還可以使牛乳中的維生素含量增加。

2.4 水產(chǎn)動物

苜蓿不僅在家禽、單胃動物、反芻動物中有應(yīng)用，在魚類日糧中的應(yīng)用也較為廣泛。在星斑川鰈的養(yǎng)殖中用苜蓿蛋白替代魚粉可以使試驗魚消化器官重量以及長度均有所增加，還在一定程度上提高了試驗魚血漿溶菌酶的活性和血漿超氧化物歧化酶的活性，降低血漿丙二醛的含量。有學(xué)者將苜蓿草粉添加到黃河鯉魚日糧中，試驗結(jié)果表明，在魚日糧中添加適量的苜蓿草粉能夠提高日增重，降低餌料系數(shù)，還可以在一定程度上改善魚肉的品質(zhì)和商品性能，提高魚體的抗氧化能力。

3 小 結(jié)

近年來，隨著養(yǎng)殖畜牧業(yè)的快速發(fā)展，蛋白質(zhì)飼料的供應(yīng)不足問題日益突出。目前，我國正處于蛋白質(zhì)資源緊缺的階段。而世界各國都在積極尋求開發(fā)利用新的蛋白質(zhì)飼料資源?，F(xiàn)在，從牧草中提取蛋白不僅是對牧草深加工和綜合利用的有效途徑之一，也可以為我國目前蛋白質(zhì)飼料資源的嚴重緊缺的問題解燃眉之急。隨著我國苜蓿產(chǎn)業(yè)化和飼料工業(yè)化的飛速發(fā)展，苜蓿在飼料中的應(yīng)用前景非常廣闊。

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