全 文 ：第 21卷第 1期
2003年 1月 　　　　　　　　　　　　
海 洋 科 学 进 展
ADV ANCES IN M ARINE SCIENCE　　　　 　　　　　 Vo l. 21　 No. 1Janua ry , 2003
盐生植物中亚滨藜叶蛋白提取工艺的研究
衣　丹1, 2 ,刘发义1, 2
( 1. 海洋生物活性物质国家海洋局重点实验室 ,山东 青岛 266061;
2. 国家海洋局 第一海洋研究所 ,山东 青岛 266061)
摘　要: 采用酸化和加热相结合的方法 ,从中亚滨藜叶中提取叶蛋白。 分别研究了溶剂用量和加入无机盐、溶剂酸
碱度、温度、提取时间等对蛋白质提取率的影响 ;以及不同 p H、絮凝温度、絮凝时间对从提取物中沉淀蛋白质的影
响。 确定了中亚滨藜叶蛋白的最佳提取工艺。 为盐生植物中亚滨藜资源的开发利用提供科学依据。
关键词: 中亚滨藜 ;叶蛋白 ;蛋白质含量 ;提取工艺
中图分类号: Q946. 1　　　　　文献标识码: A　　　　　文章编号: 1671-6647( 2003) 01-0083-06
蛋白质危机是当今世界的四大危机之一 [ 1]。许多研究表明 ,绿叶是潜在的最丰富的蛋白质资源 ,也是获
取蛋白质最廉价的途径之一 [2 ]。我国人口多、耕地少、蛋白质供应非常紧缺 ,仅饲料蛋白每年就缺 1 000× 104
t,严重制约饲料工业和养殖业的发展 ,因此积极开发新的蛋白源具有重要意义 [3 ]。叶蛋白是植物的新鲜茎叶
经打浆、絮凝和分离后提取出的浓缩物 ,富含蛋白质 ,氨基酸比例合理 ,是优质蛋白饲料和有良好发展前景的
食品添加剂。
中亚滨藜是一年生草本盐生植物 ,高 15～ 30 cm。大量生于海滨及内陆盐碱荒漠上。植物叶片中的蛋白
质含量丰富 ,其蛋白质含量占鲜叶部分干重的 20% ～ 30%。是一种非常好的蛋白源 ,具有极高的利用价值。
开发中亚滨藜不仅可以缓解蛋白质缺乏问题 ,而且使我国 ( 3～ 5)× 104 hm2滨海盐碱土地和 50× 104 hm2内
陆盐碱地得以利用。其叶蛋白提取方法主要有加热法、酸碱法、絮凝剂法、发酵法等 [4 ]。我们采用加热法和酸
法相结合即酸化加热法作为提取方法 ,因为它们的絮凝机理不同 ,叶蛋白经过 2种不同方法处理 ,增加了絮
凝机会和敏感性 ,故絮凝效果更佳。 有关中亚滨藜叶蛋白的研究在我国尚属空白 ,因此对其提取工艺的研究
具有重要意义。本项研究可为我国沿海地区植物资源的开发提供重要依据。
1　材料与方法
1. 1　实验材料
新鲜中亚滨藜于 2001年 7月采自东营滨海地区盐土地。
所用试剂为分析纯。
1. 2　实验方法
( 1)叶蛋白提取条件的研究
利用水作提取溶剂 ,分别改变提取溶剂中的无机盐 ,以及提取溶剂用量、酸碱度、温度、打浆时间等条件 ,
研究对提取效果的影响 ,确定叶蛋白提取率的最佳工艺路线。
收稿日期: 2002-09-04
作者简介:衣　丹 ( 1974-) ,女 ,吉林吉林市人 ,助理研究员 ,主要从事海洋生物活性物质研究。
(责任编辑　武建平 )
( 2)提取液中叶蛋白沉淀条件的研究
选择 pH、沉淀温度、沉淀时间 3个因素 ,每个因素设 3个处理水平 ,选用 L3 ( 23 )表进行正交实验安排。
( 3)叶蛋白成分的测定
蛋白质含量: 用凯氏定氮法测定。
氨基酸含量的测定: 称取干燥的叶蛋白粉 10 mg,加入浓度为 5. 7 mol /L的盐酸溶液 2 mL,置于 110℃
烘箱内水解 24 h,用 HIT ACHI835氨基酸自动分析仪测定。
无机元素含量测定: 取干燥的叶蛋白粉 ,用 PE optima 3000全谱直读等离子体发射光谱仪测定。
( 4)提取工艺流程
提取工艺流程见图 1。
图 1　叶蛋白提取工艺
Fig. 1　 Ex t raction tech no lo gy of leaf pro tein
2　结果与讨论
2. 1　叶蛋白提取条件的研究
2. 1. 1　添加无机盐对提取的影响
在提取溶剂水中加入不同的无机盐 ,其提取结果见图 2。 表明 ,加入 NaCl蛋白质的提取率最高 ,为
41. 34% ,不加无机盐次之 ,为 39. 05% ,而加入其它无机盐对蛋白提取率的影响不大。 而且 ,除了加入
Ca( O H) 2之外 ,加入其它种无机盐和只用溶剂水提取 ,对提取物中的蛋白质含量几乎没有影响。因此 ,为减化
操作和降低成本 ,可直接用水作提取溶剂。
表 1　不同料水比对叶蛋白提取的影响
Table 1　 Effect of diffe rent ra tio o f atriple x centralasiatica
to wa ter on th e ex t raction of leaf pro tein
料水比 提取物蛋白质含量 /% 蛋白质提取率 /%
1∶ 2 39. 35 35. 57
1∶ 3 41. 35 39. 10
1∶ 4 42. 41 34. 50
表 2　温度对叶蛋白提取的影响
Table 2　 Effect o f wa ter tempera ture on ex t raction
o f leaf pro tein
温度 /℃ 提取物蛋白质含量 /% 蛋白质提取率 /%
25. 0 42. 87 39. 53
45. 0 41. 72 36. 38
65. 0 38. 86 33. 76
2. 1. 2　溶剂用量对提取的影响
用不同料水比提取叶蛋白的实验结果示于表 1。结果表明 ,提取物中的蛋白质含量随料水比的增加呈缓
慢增加趋势 ,水量增加一倍提取物中蛋白质含量仅提高 2%左右。蛋白质提取率则在料水比为 1∶ 3时最高。
这与加水少浸提不充分 ,加水多絮凝后仍有较多蛋白溶解在弃去的滤液中有关。综合 2项指标选定料水比为
1∶ 3。
2. 1. 3　酸碱度对提取的影响
不同 pH的溶剂对叶蛋白提取影响的实验结果见图 3。看出 ,用酸性和碱性溶剂提取 ,所得提取物中蛋白
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质的含量差别不大 ,都在 43%左右 ,中性溶剂提取时稍低 ,为 41. 35% ;但蛋白质提取率则随 pH的增高而
增加 ,在 pH= 10时最高为 44. 02%。 因此 ,以 pH10的水进行提取 ,得到的提取结果最好。
图 2　无机盐对叶蛋白提取的影响
Fig . 2　 Effect of ino rg anic sa lts on ex traction of leaf pro tein
图 3　 pH对叶蛋白提取的影响
Fig . 3　 Effect of p H on ex trac tion o f leaf pro tein
表 3　提取时间对叶蛋白提取的影响
Table 3　 Effect of ex t raction time on ex tr action o f lea f pro tein
打浆时间 /min 提取物蛋白质含量 /% 蛋白质提取率 /%
2 38. 67 34. 78
3 42. 92 40. 94
4 41. 57 35. 01
2. 1. 4　温度对提取的影响
以水为提取溶剂 ,在 25, 45, 65℃三
种不同温度下进行提取 ,结果示于表 2。
提取物中的蛋白质含量和蛋白质提取率
都随温度的升高而降低。因此 ,在室温下
提取即可 ,节省资源又降低成本。
2. 1. 5打浆时间对提取的影响
不同打浆时间对蛋白质提取影响的实验结果如表 3所示。打浆时间为 3 min时 ,提取物的蛋白质含量和
蛋白质提取率最大 ,分别为 42. 92%和 40. 94% 。 因此 ,叶蛋白的提取以打浆 3 min为宜。
2. 2　从提取液中沉淀叶蛋白的实验结果
选择 pH、絮凝温度、絮凝时间 3个因素 ,每个因素设 3个处理水平 ,选用 L3 ( 23 )表进行正交实验 ,其因素
水平设置如表 4所示。
表 4　正交实验设计
Table 4　 Orthogona l design fo r leaf pro tein precipita tion experiment
因　　素 水　　　平
1 2 3
pH A 2 3 4
沉淀温度 /℃ B 70 80 90
沉淀时间 /min C 3 5 7
　　表 5表明 , 3个因素对沉淀物中蛋
白质含量的影响大小为: pH> 沉淀时间
> 沉淀温度 ,最佳沉淀条件为 pH= 3,沉
淀温度 90℃ ,沉淀时间 5 min;对蛋白
质提取率的影响大小为:沉淀温度> pH
> 沉淀时间 ,最佳条件为 pH= 3,沉淀温
度 70℃ ,沉淀时间 5 min。 综合上述结
果 ,从经济效益角度考虑 ,应该尽可能将
原料中的叶蛋白提取出来 ,以蛋白质提取率为考核指标更重要 ,因此 ,最佳沉淀条件选择 pH= 3,沉淀温度
70℃ ,沉淀时间 5 min。
851期 衣　丹 ,等: 盐生植物中亚滨藜叶蛋白提取工艺的研究
表 5　正交实验方案及结果
Table 5　 Orthogona l design scheme and results fo r lea f pr o tein pr ecipitation expe riment
序号 pH 沉淀温度 /℃ 沉淀时间 /min 叶蛋白中蛋白质含量 /% 蛋白质提取率 /%
1
2
3
4
5
6
7
8
9
T1
T2
T3
R
优水平
因素主次
T1
T2
T3
R
优水平
因素主次
1
1
1
2
2
2
3
3
3
133. 29
133. 72
126. 86
2. 28
2
113. 3
122. 03
113. 94
2. 91
2
1
2
3
1
2
3
1
2
3
131. 13
130. 40
132. 34
0. 64
3
A> B> C
124. 36
113. 40
115. 51
4. 28
1
B> A> C
1
2
3
2
3
1
3
1
2
129. 91
131. 98
131. 98
0. 69
2
114. 31
119. 02
115. 94
1. 57
2
42. 88 38. 24
44. 60 38. 87
45. 81 36. 19
45. 55 44. 41
43. 47 38. 04
44. 70 39. 58
42. 70 41. 71
42. 33 36. 49
41. 83 35. 74
蛋白质含量
蛋白质提取率
2. 3　叶蛋白的氨基酸组成
表 6　叶蛋白的氨基酸组成 ( g /100g ,干重 )
T able 6　 Amino acid composition o f lea f pr o tein ( g /100g , dr y w eigh t)
氨基酸 叶蛋白 鸡蛋
亮氨酸 5. 84 3. 99
异亮氨酸 3. 33 2. 40
赖氨酸 3. 19 3. 24
蛋氨酸 0. 87 1. 38
苯丙氨酸 2. 69 2. 37
苏氨酸 2. 10 2. 20
缬氨酸 3. 34 2. 67
甘氨酸 2. 42 1. 49
丙氨酸 3. 05 2. 48
胱氨酸 0. 47 0. 93
天冬氨酸 4. 36 4. 39
丝氨酸 2. 32 3. 31
谷氨酸 5. 45 5. 97
酪氨酸 1. 75 1. 88
脯氨酸 0. 99 1. 66
组氨酸 0. 94 1. 03
精氨酸 3. 51 2. 81
合计 47. 60 48. 85
　　依据本文 2. 1和 2. 2的研究结果
进行叶蛋白提取 ,叶蛋白的氨基酸测
定结果示于表 6。为进行比较 ,将鸡蛋
的氨基酸组成 [ 5]也同时列于表中。数
据表明 ,叶蛋白的氨基酸总量和必需
氨基酸总量 ,与鸡蛋相近。从氨基酸组
成可以看出 ,其所含氨基酸种类齐全 ,
结构合理。与鸡蛋氨基酸相比 ,叶蛋白
的必需氨基酸有 4种高于鸡蛋蛋白 ,
如亮氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸、缬氨
酸 ,其余几种必需氨基酸也都十分相
近。从中亚滨藜中提得的叶蛋白 ,不仅
营养价值高 ,较多含量的呈味氨基酸
——甘氨酸又有一定的适口性。
2. 4　叶蛋白的无机元素含量
由表 7可见 ,所得叶蛋白含有丰
富的无机元素 ,其中 K, Ca , Mg , Fe,
Cu, Zn, M n和 Sr的含量均远高于鸡蛋 [5 ] , P的含量也比较高。这些无机元素都是人和动物体的必需营养元
素。很多微量元素由于与金属酶的活性有关 ,在人和动物体内有着不可替代的地位 ,缺乏会引起生化缺陷 ,使
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生理功能受到影响 ,出现结构上的病变等 [6 ]。因此 ,叶蛋白不仅能提供优质蛋白 ,而且含有丰富的矿物质。
表 7　叶蛋白中无机元素的含量 ( mg /kg ,干重 )
Table 7　 Ino rg anic elem ent contents o f lea f pr otein ( mg /kg , dry weight)
无机元素 叶蛋白 鸡蛋
K 10 463 4 618
Ca 24 489 1 679
Mg 3 032 420
Fe 2 286 88
Zn 56 39
Cu 42 3
P 3 969 6 947
Mn 67 2
Sr 93 —
3　结　论
( 1)盐生植物中亚滨藜叶蛋白的
最佳提取工艺为:向原料中加入 3倍
量 pH= 10的水 ,打浆 3 min,挤压过
滤 ;调滤液的 pH为 3,于 70℃ ,保持
5 min,然后以 4500 r /min离心 7
min,所得沉淀于 60℃干燥得成品。
( 2)用此方法获得的叶蛋白蛋白
质含量达 47. 60% ,氨基酸种类齐全 ,
组成合理 ,且含有丰富的矿物质 ,是非
常理想的蛋白源。 具有极大的开发及
应用价值。
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871期 衣　丹 ,等: 盐生植物中亚滨藜叶蛋白提取工艺的研究
Study on Extraction Technology of Leaf Protein
from Hablophyte Art iplex centralasiat ica
YI Dan
1, 2
, L IU Fa-yi
1, 2
( 1. Key Lab of Marine Bioactive Substances SOA , Qingdao 266061, China;
2. First Institute of Oceangraphy , SOA , Qingdao 266061, China)
Abstract: Acidification and heating method was used to ex t ract leaf pro tein f rom Atripex centralasiat ica,
the effects of disso lov ent quanti ty, pH, ino rg anic sal t, temperature and ex t raction time on protein ex trac-
tion rate w ere studied, and the effects of pH, flocculation time and flo cculation temperature on pro tein pre-
cipi ta tion w ere also investigated. The optimal techno logy fo r ex t racting Atripex centralasiat ica leaf pro tein
w as determined to prov ide scienti fic basis fo r exploi ting and using the halophy te Atriplex centralasiatica re-
sources.
Key words: Atriplex centralasiatica; leaf pro tein; pro tein content; ex t raction techno logy.
Received: September 4, 2002
88 海　洋　科　学　进　展 21卷