草坪草葉蛋白提取工藝優(yōu)化研究

■陳 浪姜麗紅 L.Cheng王叁美趙 麗謝 瞰楊 帆 郭愛偉

（1.西南林業(yè)大學生命科學學院，云南昆明650224；2.林肯大學農業(yè)與生命科學學院，新西蘭坎特伯雷850084）

葉蛋白是指新鮮的、有利用價值的飼草或其他植物的地上部分(葉或嫩莖葉)經過壓榨，汁液提取、蛋白凝聚和分離干燥得到的蛋白質濃縮物(Leaf Protein Concentrate),簡稱葉蛋白(LPC)[1]。隨著養(yǎng)殖業(yè)的快速發(fā)展,蛋白質飼料供應嚴重不足的問題日益突出,世界各國都在積極尋求開發(fā)利用蛋白質飼料資源。從牧草中提取葉蛋白不僅可以緩解當前蛋白飼料資源短缺的局面，也是對牧草深加工和綜合利用的有效途徑之一[2]。

目前,國內外對于草坪草的研究報道主要集中在草坪草的選種、引種、草坪管理以及養(yǎng)護、病蟲害防治等方面，而對于草坪修剪后的副產物--草坪草屑的加工利用相關方面的研究報道較少，大多數(shù)草坪草修剪后丟棄，一方面造成污染環(huán)境，另一方面造成生物資源的巨大浪費，因此，合理利用修剪后的草坪草資源顯得尤為重要。本研究以草坪草屑為研究對象，采用正交試驗設計，探討草坪草葉蛋白提取的最佳工藝組合，為草坪草葉蛋白的開發(fā)利用提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

選用西南林業(yè)大學校園草坪修剪后的新鮮草坪草屑，長約5～10 cm。

1.2 儀器設備

進口多功能粉碎機、電子天平(精度為0.000 1 g)、恒溫水浴鍋、多功能食品榨汁機、酸度計（PHS-3C）、恒溫干燥箱、凱氏定氮儀（UDK126D）。

1.3 在單因素試驗的基礎上，選用料水比(1∶10、1∶20、1∶30)、加鹽量(占試樣重的 0.4%、0.8%、1.2%)、pH值(3.0、3.5、4.0)、凝聚溫度(60、70、80 ℃)等4個因素,每個因素設3個水平，采用4因素3水平的正交試驗設計L9(34)[3](見表1)，試驗共計9種組合(見表2),每個組合重復3次。

表1 試驗因素及水平

表2 L9(34)正交試驗設計

1.4 葉蛋白提取工藝

葉蛋白提取工藝參照張勇等[4]和朱宇旌等[5]提出的葉蛋白提取工藝流程，并加以優(yōu)化。

1.5 測定指標及方法

葉蛋白中粗蛋白含量的測定采用凱氏定氮法[6]。葉蛋白得率和葉蛋白提取率按以下公式計算[2]：

1.6 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)采用SPSS 11.5進行統(tǒng)計分析，正交試驗采用General Linear Model中的Univarate進行多因素重復試驗的方差分析，差異顯著時進行多重比較。

2 結果與分析

從表3、表4可見，根據(jù)極差R的大小，可以看出影響草坪草葉蛋白提取率的因素主次順序依次為C>A>B>D，即pH值>料水比>加鹽量>絮凝溫度，葉蛋白提取的最佳工藝組合為A3B3C2D1；影響葉蛋白中粗蛋白質含量的主次順序為C>B>A>D，即pH值>加鹽量>料水比>絮凝溫度,最佳提取工藝組合為A1B1C2D3；影響葉蛋白得率各因素的主次順序為A>C>B>D,即料水比>pH值>加鹽量>絮凝溫度，提取的最佳組合條件為A3B3C2D1。綜合考慮以上因素,兼顧葉蛋白提取率、葉蛋白中粗蛋白質含量、葉蛋白得率3項指標，以A3B3C2D1組合為提取草坪草葉蛋白的最佳優(yōu)化工藝,即1∶30料水比，加鹽量為1.2%，pH值為3.5,絮凝溫度為60℃。在此最佳條件下，葉蛋白提取率為10.82%,葉蛋白中粗蛋白含量為21.01%,葉蛋白得率為7.38%。

表3 葉蛋白提取工藝參數(shù)優(yōu)化試驗結果

3 討論

影響葉蛋白提取率的因素很多，目前主要考慮的因素有料液比、絮凝溫度、pH值、加鹽量等[7-10]。吳萬靈等[2]研究干紫花苜蓿（含水率為21.92%，粗蛋白為23.69%）中葉蛋白提取工藝，結果表明，苜蓿葉蛋白提取的最佳工藝組合為溫度90℃，pH值6，打漿時間3 min，加水倍量2.5，此時葉蛋白提取率為23.3%，并認為pH值是影響葉蛋白提取率的最重要的因素之一，在一定的pH值范圍內，pH值越低越利于葉蛋白的析出。鄒文輝等[11]通過直接加熱法、酸提法、酸化加熱法、堿提法和堿化加熱法研究草坪草屑葉蛋白的結果表明，5種方法的葉蛋白得率順序自高至低依次為：酸化加熱法>直接加熱法>堿化加熱法>酸提法>堿提法。且直接加熱法與酸提法、堿提法和堿化加熱法有極顯著性差異，直接加熱法和酸化加熱法間無顯著性差異。熊春梅等[12]選用三葉草為試驗材料，通過正交試驗探討三葉草提取的最佳工藝，試驗結果表明，提取三葉草葉蛋白的最佳提取工藝為A3B3C1D2,即料水比為1∶3、加鹽量為5%、pH值為3.0、絮凝溫度為70℃為最佳的提取工藝組合。按照極差R的大小，可以確定影響葉蛋白提取率的各因素的主次順序為pH值>料水比>絮凝溫度>加鹽量。本試驗結果表明，料水比為1∶30、加鹽量為1.2%、pH值為3.5、絮凝溫度為60℃為最佳的提取工藝組合,且各因素對葉蛋白提取率影響大小依次為pH值>料水比>加鹽量>絮凝溫度。pH值為3.0～4.0時的葉蛋白提取率最高。此結果與朱宇旌等[5]在苜蓿干草葉蛋白提取試驗中提出的葉蛋白絮凝酸化的優(yōu)化條件是pH值2.0,周青平提出pH值為3.0[13]，楊麗娥等[1]和柳斌等[10]研究的結果相類似，說明酸性條件對葉蛋白的提取率更為有利，葉蛋白為酸性蛋白。

表4 正交試驗結果分析

4 結語

試驗表明,各因素對葉蛋白提取率的影響大小依次為pH值>料水比>加鹽量>絮凝溫度。兼顧葉蛋白提取率、葉蛋白中粗蛋白質含量、葉蛋白得率3項指標,同時考慮生產成本，以A3B3C2D1組合為草坪草葉蛋白提取的最佳工藝,即pH值為3.5、加鹽量1.2%、絮凝溫度為60℃、料水比1∶30。