全 文 ：第 21卷　第 1期　　　　　　　　　　　西　南　林　学　院　学　报　　　　　　 Vo1.21　No.1
　2001年 3月　　　　　　　　　JOURNAL OF SOUTHWEST FORESTRY COLLEGE　　　　 Mar.2001　
木豆叶蛋白提取工艺的初步研究
张建云1 ,邱　坚2 ,李正红1 ,刘秀贤1 ,惠雅玲1 ,周朝鸿1
(1.中国林业科学研究院 资源昆虫研究所 ,云南 昆明 650216;
2.西南林学院 资源学院 ,云南 昆明 650224)
摘要:采用正交设计对配合使用酸 、碱以及加热法提取木豆叶蛋白工艺及其工艺条
件进行了初步研究 ,结果表明:木豆叶蛋白提取工艺条件为:打浆时间 1min ,絮凝
温度 80℃,pH值 10 ,料液比 1∶3;该工艺提取叶蛋白的得率为 5.11%,其蛋白质含
量为 33.37%,原料总提取率为 64.06%.
关键词:木豆;提取工艺;正交设计;叶蛋白
中图分类号:S793.08　文献标识码:A　文章编号:1003-7179(2001)01-0040-05
当今蛋白质危机是世界四大危机之一[ 1] ,而叶蛋白是地球上最丰富的蛋白质[ 2] .据报
道 ,木本植物绿叶的产量一般占全树生物量的 5%左右 ,绿叶单位面积的蛋白质等有用物质
的产量 ,一般是粮食作物蛋白质产量的 2 ～ 4倍 ,因而绿叶被誉为世界上最大的蛋白质源[ 3] .
我国每年仅各种乔木的嫩枝绿叶产量约 5亿 t ,还有灌木 、草本 、农作物绿叶等资源 ,分布广
泛 ,不仅为绿叶的充分合理利用 ,提供了十分有利的地理分布优势 ,而且为绿叶加工利用的
可持续发展奠定了良好的基础[ 4] .我国人口众多 、耕地少 ,蛋白质供应非常紧缺 ,仅饲料蛋白
每年就缺 1 000万 t ,严重制约饲料工业和养殖业的进一步发展 ,因此积极开发新的蛋白源 ,
不仅可缓和其供求矛盾 ,改变消费结构 ,而且对发展国民经济 、提高国民素质都具有重要意
义[ 5] .
早在 1773年 Pouelle 就开始了对叶蛋白的研究 ,至 20世纪 70年代初 ,由于人口猛增 、环
境污染等客观条件 ,先后有 70多个国家大规模的开展对叶蛋白的研究工作 ,并建立工业化
生产 ,特别是法国成果显著 ,建成每小时可加工 120t原料的叶蛋白生产工厂.我国对叶蛋白
的研究起步较晚 ,自 20世纪 80年代中后期才开始研究 ,目前已有小规模的生产[ 3] .叶蛋白
提取方法主要有加热法 、电解质盐析法 、碱提膜过滤法 、PRO-XAN法(改进的加热法)等[ 6] .
叶蛋白营养成分极为丰富 ,据测定其蛋白质含量一般为 45%～ 65%,且含有 18种氨基
酸 ,氨基酸组分配比合理 ,还含有胡萝卜素 ,碳水化合物 ,矿物质 ,维生素 E ,维生素 C ,维生
素 B等 ,口感好 ,极易被消化 ,可与鸡蛋 、牛乳品媲美.叶蛋白不仅可食用 、饲用 ,而且还可用
于医药 、化妆品 、洗涤用品 、饲料等行业 ,因此叶蛋白的应用前景十分广阔[ 7] .
收稿日期:2001-03-06
　基金项目:国家林业局“ 948”引进项目(98-4-15)及云南省应用基础研究基金资助项目(97C034Q)
　作者简介:张建云(1965-),男 ,云南昭通人 ,助理研究员 ,主要从事林化、植化方面的研究工作.
木豆[ Cajanus cajan(L.)Millsp]又名三叶豆 、鸽子豆 ,为蝶形花科 、木豆属的多年生常绿
灌木.原产非洲 、印度 ,在我国主要分布于云南 、广西 、海南等南方 9省区 ,每年种植面积为
3 500 ～ 4 000hm2 ,产量约为 3 000t ,其中以云南为最多 ,14个地州 ,62个县市均有种植.木豆
具喜温 、喜光照 、耐干旱 、耐贫瘠 、易繁殖 、适应性强 、生长快 、发育周期短 、不占农田等特点 ,
是热带 、亚热带地区 ,尤其是干热河谷地区荒山造林 、退耕还林 、改善生态环境的优良先锋树
种[ 8] .木豆除传统的放养紫胶虫 、薪柴及少量饲用外 ,最近中国林科院资源昆虫研究所已成
功开发出木豆蛋白饲料[ 9] 、香酥木豆[ 10]等新用途.据报道 ,木豆每公顷可产干物质 57.6t ,其
中可食部分达 28.8t[ 11] ,但木豆叶大部分任其掉落腐烂而未被利用.木豆叶中蛋白质含量一
般为 10%～ 17%,因此对木豆叶开发利用的研究 ,前景广阔 ,不仅可缓解蛋白质危机 ,还可
增加山区农民的经济收入 ,改善环境 ,具有明显的社会 、经济和生态效益.
本研究采用酸 、碱及加热法[ 12] ,以木豆叶为原料 ,通过正交设计寻求较优的提取工艺及
工艺条件 ,为木豆叶蛋白的工业化生产奠定基础.
1　材料与方法
1.1　材料
木豆叶采自云南省元江县资源昆虫研究所元江试验站.
氢氧化钠 、盐酸等试剂均为分析纯.
ZK高速自控组织捣碎机 、离心机 、HHS21.4恒温水浴锅 、101-3-S恒温烘箱.
1.2　方法
1.2.1　方法　采用酸 、碱及加热法提取木豆叶蛋白 ,主要操作如下:木豆鲜叶经粉碎后 ,适
量水浸泡 ,打浆 ,用 120目滤布压汁 ,恒温水浴加热 ,冷却 、离心分离 、干燥即得叶绿体叶蛋白
①.将滤液用NaOH 溶液调 pH值 ,经离心分离 、干燥得细胞质叶蛋白②.在调碱过滤后的汁
液中加入HCl调 pH值 ,再次沉降 ,离心分离 ,干燥得细胞质叶蛋白③.木豆叶蛋白为①②③
总和.其主要影响因子为打浆时间 、絮凝温度 、pH 值及料液比.打浆时间分别采用 1 ,2 ,3min ,
絮凝温度分别采用70℃,80℃及 90℃,NaOH调节滤液pH值为 8 ,9及10 ,料液比分别为1∶3 ,
1∶4及 1∶5的 4因子 3水平进行正交试验设计.
水分测定采用常压干燥法;蛋白质测定采用比色法;叶蛋白得率及提取率计算采用以下
计算式:
叶蛋白得率(%)=提取叶蛋白干重/鲜叶重
叶蛋白提取率(%)=提取叶蛋白干重×粗蛋白含量/(鲜叶重×干基含量×干基蛋白含量)
1.2.2 　工艺流程
41第 1期　　　　　　　　　　　　张建云等:木豆叶蛋白提取工艺的初步研究
2　结果与讨论
木豆鲜叶水分测定为 63.7%,粗蛋白质含量为 6.95%,寻求较优的提取工艺 ,选用 4因
子3水平的正交试验设计 ,即 L9(34)正交表[ 13] ,其结果见表 1 ,2及附图.
表 1　正交试验因子水平表
水平 打浆时间 A/min 料液比 B pH 值 C 絮凝温度 D/ ℃
1 1 1∶3 8 70
2 2 1∶4 9 80
3 3 1∶5 10 90
　　注:料液比为原料重与水重之比.
表 2　正交试验及结果
试验号 A B C D 蛋白质含量/ %
1 1 1 1 1 31.92
2 1 2 2 2 33.37
3 1 3 3 3 31.22
4 2 1 2 3 24.53
5 2 2 3 1 26.86
6 2 3 1 2 30.78
7 3 1 3 2 31.99
8 3 2 1 3 25.67
9 3 3 2 1 22.96
K1 96.51 88.44 88.37 81.74
K2 82.17 85.90 80.86 96.14
K3 80.62 84.96 90.07 81.42
K1 32.17 29.48 29.46 27.45
K2 27.39 28.63 26.95 32.05
K3 26.87 28.32 30.33 27.14
R 5.30 1.16 3.38 4.91
附图　正交试验图
由表 2直接得知 ,第 2组实验即参数为:打浆时间 1min ,料液比 1∶4 ,pH 值 9 ,絮凝温度
80℃,所提取的叶蛋白质含量最高.从平均值又知 ,较优工艺条件为:打浆时间 1min ,料液比
1∶3 ,pH值 10 ,絮凝温度 80℃.但从极差值和附图而言 ,极差值最大的是 A 因子(5.3),其次
是D 因子(4.91), C因子(3.38)和 B 因子(1.16);所以其参数主次因子为 A>D >C>B ;即
打浆时间是主要影响因子 ,其次是絮凝温度 ,然后是 pH 值及料液比;其因子最佳水平为:
A1D2C3B1;即最佳工艺条件为:打浆时间 1min ,絮凝温度 80℃,料液比 1∶3 ,pH值 10.打浆越
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细 ,其叶蛋白质的提取率及得率越高 ,因此叶蛋白质提取率的高低主要取决于打浆程度 ,也
是该工艺最关键的一步.若絮凝温度升高 ,能耗增大 ,生产成本增高;若温度太低叶蛋白又不
能较完全的提取 ,故应配合酸法 、碱法使之沉淀分离 ,因而最佳絮凝温度为 80℃.pH 值为
10 ,这可能是因为叶蛋白的氨基酸组分中含有相对较多的碱性氨基酸所致[ 14] .料液比太低 ,
叶蛋白不能完全提取 ,影响提取率;若太大 ,溶液太稀 ,增加生产成本 ,降低生产率 ,因此 ,料
液比为 1∶3.该工艺提取叶蛋白的得率为 5.11%,其粗蛋白含量为 33.37%;木豆叶蛋白的提
取率为 64.06%.叶蛋白质中粗蛋白含量低 ,可能是由于设备 、添加剂等原因所致;因为该工
艺没有榨汁机 、真空干燥机等设备以及未添加其它助剂促使叶中蛋白质溶出.这有待进一步
研究.
3 　小　结
综上所述 ,采用酸 、碱及加热法提取木豆叶蛋白的较优工艺及工艺参数为:
打浆时间 、絮凝温度 、pH值 、料液比对木豆叶蛋白提取的影响顺序为:打浆时间>絮凝
温度>pH 值>料液比;其参数分别为:打浆时间 1min ,絮凝温度 80℃,pH值 10 ,料液比 1∶3.
木豆叶蛋白得率 5.11%,粗蛋白含量33.37%,叶蛋白提取率 64.06%.由于叶蛋白中粗蛋白
含量的高低及提取率的高低主要依靠添加助溶剂 、增加榨汁机 、提高叶细胞的破碎程度以及
添加真空干燥设备等 ,因此在叶蛋白提取工艺中 ,最关键的是打浆 、榨汁 、加入助溶剂以及进
行真空干燥.故应进一步研究提高茎叶破碎程度的打浆及榨汁机械 、添加剂的品种及用量 、
真空干燥的条件等 ,为后续工艺提供理论依据.
参　考　文　献
[ 1] 　朱荣誉 ,于学玲.蛋白质简介[ J] .野生植物研究 ,1990 ,(6):28 ～ 32.
[ 2] 　南京野生植物研究所情报室译.几种植物叶的可溶性蛋白质[ J] .植物杂志 , 1989 ,(5):45.
[ 3] 　刘晓庚.叶蛋白的资源特性 、加工和综合利用(一)[ J] .林产化工通讯 ,1998 , (4):39 ～ 43.
[ 4] 　刘晓庚.叶蛋白的资源特性 、加工和综合利用(一)[ J] .林产化工通讯 ,1998 , (5):39 ～ 41.
[ 5] 　郭晓敏 ,刘苑秋 ,牛德奎 ,等.籽粒苋鲜茎叶蛋白质含量及叶蛋白提取效率研究[ J] .江西农业大学学报 ,
1999 , 2(21):204 ～ 207.
[ 6] 　刘晓庚 ,陈梅梅 ,曾锦萍.叶蛋白的资源特性 、加工和综合利用(三)[ J] .林产化工通讯 ,1999 ,(1):39 ～ 42.
[ 7] 　刘晓庚 ,陈梅梅 ,曾锦萍.叶蛋白的资源特性 、加工和综合利用(四)[ J] .林产化工通讯 ,1999 ,(2):46 ～ 48.
[ 8] 　郑卓杰.中国食用豆类学[M] .北京:中国农业出版社 ,1997.306 ～ 317.
[ 9] 　吕福基 ,李正红 ,袁　杰 ,等.木豆籽实喂饲肉猪研究[ J] .饲料工业 ,1995 ,16(7):29 ～ 31.
[ 10] 　张建云 ,李正红 ,吕福基 ,等.香酥木豆的工艺研究初探[ J] .食品工业科技 ,2000 ,(2):46 ～ 48.
[ 11] 　Y LNene ,SusanD Hall ,V K Sheila.The Pigeonpea[M] .Printed and bound in the UK at the University Press ,Cam-
bridge ,1990 ,416.
[ 12] 　朱智明.叶蛋白的生产与开发新技术[ J] .饲料工业 ,1987 , (4):17 ～ 18.
[ 13] 　中国科学院数学所统计组.常用数理统计方法[M] .北京:科学出版社 , 1979.34 ～ 55.
[ 14] 　大连轻工业学院.生物化学[M] .北京:轻工业出版社 ,1980.38.
43第 1期　　　　　　　　　　　　张建云等:木豆叶蛋白提取工艺的初步研究
The Preliminary Technological Research on
Extraction of Leaf Protein Concentrate from Cajanus cauan
ZHANG Jian-yun1 ,QIU Jian2 ,LI Zheng-hong1 ,
LIU Xiou-xian1 , HUI Ya-ling1 ,ZHOU Chao-hong1
(1.The Research lnstitute of Resource Insects , Chinese Academy of Forestry ,Kunming Yunnan 650216 , China;
2.Resources Faculty ,Southwest Forestry College , Kunming Yunnan 650224 , China)
Abstract:The optimum technique and conditions of extracting Leaf Protein Concentrate(LPC)from
the fresh leaves of Cajanus cauan were studied in this paper , and three methods of precipitating leaf
protein with acid , alkali and heat , and the orthogonal design were utilized in this technique.The results
showed that the most optimum extracting conditions included the normal temperature , the ratio of 1∶3
for fresh leaf to water , the pH of 10 , the flocculating temperature of 80℃and 1 minute for the beatig
times.By using this technique , about 5.11g of LPC containing about 33.37%of real protein were ex-
tracted from 100g fresh leaves and about 64.06% of total nitrogen in fresh leaf of Cajanus cauan was
retrieved.
Key words:Cajanus cauan;Extraction technology;Orthogonal design;Leaf protein concentrate
(LPC)
(上接第 33 页)
A Study on the Control and Occurrence About Damping off
of Pinus ponderosa Seedlings
ZHANG Xue-wu ,CHEN Xiao-da ,TANG De-rui
(Research Institute of Forestry ,Northwest Sci-Tech Univeristy of Agriculture and Forestry , Yangling Shaanxi 712100 , China)
Abstract:The paper studied the pathogen of damping off pine seedling , the regular of happening
and the control technology of Pinus ponderosa on the Loess plateau introduction area in Shaanxi.The
rate of disease was lower than that in the field plantation if the nutrition soil is humus one.When the
estimate of rainfall was more than 25mm monthly , the rate of disease has a clear trend to rise.The effect
of prevention is better when using Nordox and Previcurn alternately.
Key words:Damping off of pine seedlings;Pathogen;Rate of disease;Control;Pinus ponderosa
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