全 文 ：西北林学院学报 ２０１２，２７（２）：１３７～１４２
Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｎｏｒｔｈｗｅｓｔ　Ｆｏｒｅｓｔｒｙ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ
　　ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１－７４６１．２０１２．０２．２９
光叶楮叶蛋白提取工艺优化和氨基酸分析研究
　收稿日期：２０１１－０６－１３　修回日期：２０１１－０８－１２
　基金项目：中日合作课题（Ｋ３３２０２０９０８）；陕西省日元贷款项目（Ｋ３３２０２００２３）。
　作者简介：王丽，女，在读硕士，研究方向：植物资源利用。Ｅ－ｍａｉｌ：ｗｌｓｏｍｅｏｎｅ＠１２６．ｃｏｍ
＊通讯作者：苏印泉，男，教授，主要从事植物资源利用研究。Ｅ－ｍａｉｌ：ｓｙｑ００９＠１２６．ｃｏｍ
王　丽１，苏印泉１＊，张　强１，朱铭强１，高海霞１，陈　任２
（１．西北农林科技大学 林学院，陕西 杨陵７１２１００，２．九州大学，日本 九州８１２－８５８１）
摘　要：光叶楮叶中粗蛋白含量较高，从丰富的光叶楮资源中提取叶蛋白对于缓解紧缺的蛋白质资
源具有积极地作用。利用响应面法（ＲＳＭ）对光叶楮叶蛋白的提取工艺进行优化。在单因素试验
基础上，选取试验因素与水平，根据中心组合 （Ｂｏｘ－Ｂｅｎｈｎｋｅｎ）试验设计原理，采用四因素三水平的
响应面分析法，依据回归分析确定各工艺条件的影响因素，以叶蛋白提取率为响应值作响应面和等
高线。在分析各个因素的显著性和交互作用后，得出叶蛋白提取的最佳工艺条件为：时间１．７０ｈ，
温度５４．１５℃，料液比１．００∶３１．５４，ＮａＣｌ离子浓度为０．２０ｍｏｌ·Ｌ－１。在此条件下，叶蛋白提取率
的理论值达到３６．９３％。光叶楮叶蛋白的氨基酸分析结果显示，氨基酸组成种类比较齐全，必需氨
基酸含量较高。
关键词：光叶楮；叶蛋白；提取；响应面法；氨基酸
中图分类号：Ｓ７８９．４　　　文献标志码：Ａ　　　文章编号：１００１－７４６１（２０１２）０２－０１３７－０６
Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ａｎｄ　Ａｍｉｎｏ　Ａｃｉｄ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　Ｐｒｏｔｅｉｎ
Ｅｘｔｒａｃｔｅｄ　ｆｒｏｍＢｒｏｕｓｓｏｎｅｔｉａ　Ｌｅａｆ
ＷＡＮＧ　Ｌｉ　１，ＳＵ　Ｙｉｎ－ｑｕａｎ１＊，ＺＨＡＮＧ　Ｑｉａｎｇ１，ＺＨＵ　Ｍｉｎｇ－ｑｉａｎｇ１，ＧＡＯ　Ｈａｉ－ｘｉａ１，ＣＨＥＮ　Ｒｅｎ２
（１．Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｆｏｒｅｓｔｒｙ，Ｎｏｒｔｈｗｅｓｔ　Ａ＆Ｆ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｙａｎｇｌｉｎｇ　Ｓｈａａｎｘｉ　７１２１００，Ｃｈｉｎａ，２．Ｋｙｕｓｈｕ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，８１２－８５８１，Ｊａｐａｎ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂｒｏｕｓｓｏｎｅｔｉａｌｅａｖｅｓ　ｃｏｎｔａｉｎ　ｈｉｇｈ　ｃｏｎｔｅｎｔ　ｏｆ　ｐｒｏｔｅｉｎ　ａｎｄ　ａｌ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｅｓｓｅｎｔｉａｌ　ａｍｉｎｏ　ａｃｉｄｓ．Ｅｘｔｒａｃｔｉｎｇ
ｐｒｏｔｅｉｎ　ｆｒｏｍＢｒｏｕｓｓｏｎｅｔｉａｌｅａｖｅｓ　ｏｆｆｅｒｓ　ｇｏｏｄ　ａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅ　ｔｏ　ｐａｒｔｌｙ　ｅｌｉｍｉｎａｔｅ　ｐｒｏｔｅｉｎ　ｓｈｏｒｔａｇｅ．Ｒｅｓｐｏｎｓｅ　ｓｕｒ－
ｆａｃｅ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｍｅｔｈｏｄｏｌｏｇｙ（ＲＳＭ）ｗａｓ　ｕｓｅｄ　ｆｏｒ　ｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇ　ｔｈｅ　ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ　Ｂｒｏｕｓｓｏｎｅｔｉａ　ｌｅａｖｅｓ　ｐｒｏｔｅｉｎ．
Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｓｉｎｇｌｅ　ｆａｃｔｏｒ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ，ｆｏｕｒ　ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ　ｖａｒｉａｂｌｅｓ　ｗｅｒｅ　ｅｘａｍｉｎｅｄ，ｓｕｃｈ　ａｓ　ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ　ｔｉｍｅ，
ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｌｉｑｕｉｄ　ｔｏ　ｓｏｌｉｄ　ｒａｔｉｏｎ　ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｓｏｄｉｕｍ　ｃｈｌｏｒｉｄｅ．Ｔｈｅ　ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ
ｗｅｒｅ　ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ　ｂｙ　Ｂｏｘ－Ｂｅｎｈｎｋｅｎ　ｃｅｎｔｒａｌ　ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ　ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ＲＳＭ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗｅｄ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｏｐｔｉ－
ｍｕｍ　ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ｌｅａｆ　ｐｒｏｔｅｉｎ　ｗｅｒｅ　ａｓ　ｆｏｌｏｗｓ：ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ　ｔｉｍｅ　ｏｆ　１．７０ｈ，ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ
５４．１５℃，ｒａｔｉｏ　ｏｆ　ｌｉｑｕｉｄ　ｔｏ　ｓｏｌｉｄ　３１．５４ｍＬ·ｇ－１，ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｓｏｄｉｕｍ　ｃｈｌｏｒｉｄｅｏｎ　０．２ｍｏｌ·Ｌ－１．Ｕｎｄｅｒ
ａｂｏｖｅ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ｔｈｅ　Ｂｒｏｕｓｓｏｎｅｔｉａｌｅａｆ　ｐｒｏｔｅｉｎ　ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ　ｒａｔｅ　ｗａｓ　ｕｐ　ｔｏ　３６．９３％．Ｉｎ　ａｄｄｉｔｉｏｎ，ｈｉｇｈｅｒ　ａｍｉ－
ｎｏ　ａｃｉｄ　ｓｃｏｒｅ　ｗａｓ　ｆｏｕｎｄ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｐｒｏｔｅｉｎ　ｏｂｔａｉｎｅｄ　ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｍｅｎｔｉｏｎｅｄ　ａｂｏｖｅ．
Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：Ｂｒｏｕｓｓｏｎｅｔｉａ　ｐａｐｙｒｉｆｅｒａ；ｌｅａｆ　ｐｒｏｔｅｉｎ；ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ；ｒｅｓｐｏｎｓｅ　ｓｕｒｆａｃｅ　ｍｅｔｈｏｄｏｌｏｇｙ；ａｍｉｎｏ　ａｃｉｄ
　　绿色植物叶是一种丰富的蛋白质资源，是解决
食品、饲料行业中蛋白质资源紧缺的一条重要途
径［１－２］。我国可做饲用植物资源种类丰富［２］，传统上
主要的有榆（Ｕｌｍｕｓ　ｐｕｍｉｌａ）、桑（Ｍｏｒｕｓａｌｂａ）、刺槐
（Ｒｏｂｉｎｉａ　ｐｓｅｕｄｏａｃａｃｉａ）、构树（Ｂｒｏｕｓｓｏｎｅｔｉａ　ｐａｐｙ－
ｒｉｆｅｒａ）、沙枣（Ｅｌａｅａｇｎｕｓ　ａｎｇｕｓｔｉｆｏｌｉａ）等［３］。光叶
楮（Ｂｒｏｕｓｓｏｎｅｔｉａ　ｐａｐｙｒｉｆｅｒａ）是日本从野生构树中
通过选育杂交，培育出来的一个新品种，２０世纪７０
年代初就引进我国，为大量获取有价值的叶片，均以
叶林模式栽培。由于其生长速度快、产量高、经济效
益高而又被称为“摇钱树”［４］。其树皮纤维品质优
良，自古就是造纸的优良原料［５－６］。树叶作为饲用植
物也有报道［７－８］，但目前光叶楮主要作为制浆树种已
被大面积种植，其价值极高的树叶还没有被产业化
利用。本试验以干叶为原料，采用响应面法对光叶
楮叶蛋白提取工艺进行研究，优化叶蛋白提取的工
艺参数，并对所提取出的蛋白质进行氨基酸组分分
析，为进一步开发利用光叶楮叶蛋白资源、降低光叶
楮叶蛋白提取成本、提高光叶楮的综合利用效益提
供科学依据。
１　材料与方法
１．１　材料与试剂
光叶楮叶于２０１０年９月采自西北农林科技大
学渭河试验站的叶林栽培模式。将采后的光叶楮叶
洗净、晒干，粉碎过４０目筛，冰箱中保存，备用。
考马斯亮蓝Ｇ－２５０、牛血清蛋白、磷酸、盐酸、氢
氧化钠、氯化钠、无水乙醇均为分析纯。
１．２　仪器设备
自动定氮仪（特卡托公司）、粉碎机、ＰＨＳ－３Ｃ型
ｐＨ计、ＤＦ－１０１Ｄ集热式恒温加热磁力搅拌器、７５２
光栅紫外分光光度计、ＤＫ－９８－１型电热恒温水浴锅
（天津市泰斯特仪器有限公司）、梅特勒ＡＢ２０４－Ｓ型
电子天平、ＤＨＧ－９２４０Ａ型烘箱（上海精宏实验设备
有限公司）、离心机、Ｌ－８９００型全自动氨基酸分析
仪。
１．３　叶蛋白的提取
准确称取３．０００ｇ已预处理过的光叶楮叶放入
圆底烧瓶中，加入一定料液比的蒸馏水，将其放入恒
温磁力搅拌器中进行搅拌提取，一定时间后取出。
提取液纱布过滤，离心取上清液，测定蛋白质的含
量，计算叶蛋白的提取率。
叶蛋白的提取率／％＝提取液中蛋白质含量／样
品中蛋白质含量×１００；
采用凯氏定氮法［９］测定样品中总氮的含量，蛋
白质的含量＝总氮含量×６．２５；
提取液中蛋白质含量测定：采用考马斯亮蓝比
色法［１０］。
１．３．１　单因素试验　对影响光叶楮叶蛋白提取的
５个因素，即：ｐＨ、温度、时间、料液比、ＮａＣｌ离子强
度，进行单因素试验，考察各单因素对叶蛋白提取率
的影响，选出最适条件。
１．３．２　提取条件优化试验　在单因素试验基础上，
进行四因素三水平的Ｂｏｘ－Ｂｅｈｎｋｅｎ中心组合试验
设计（表１）。采用四因素三水平试验设计（中心点
为３），运用ｄｅｓｉｇｎ－ｅｘｐｅｒｔ７．１．６软件程序进行数据
拟合，以叶蛋白的提取率为响应值作响应面，对提取
条件进行优化。
表１　因素水平编码表
Ｔａｂｌｅ　１　Ｃｏｄｉｎｇ　ｏｆ　ｆａｃｔｏｒｓ　ａｎｄ　ｌｅｖｅｌｓ
因素 编码值
水平
－１　 ０　 １
时间／ｈ　 Ａ　 １　 １．５　 ２
温度／℃ Ｂ　 ４０　 ５０　 ６０
料液比／（ｇ·ｍＬ－１） Ｃ　 ２０　 ３０　 ４０
ＮａＣｌ浓度／（ｍｏｌ·Ｌ－１） Ｄ　 ０．１５　 ０．２　 ０．２５
２　结果与分析
２．１　光叶楮叶中总氮含量测定
通过凯氏定氮法测定，光叶楮叶蛋白含量为
１６．８１％。
２．２　各因素对叶蛋白提取率的影响
２．２．１　ｐＨ对叶蛋白提取率的影响　选用不同ｐＨ
的溶液对光叶楮叶蛋白进行提取试验。在料液比
１∶３０，ＮａＣｌ浓度为０．２ｍｏｌ·Ｌ－１，５０℃水浴条件
下，搅拌提取２ｈ。比较不同ｐＨ条件对提取率的影
响（图１）。
图１　ｐＨ对提取率的影响
Ｆｉｇ．１　Ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ｐＨ　ｏｎ　ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ　ｒａｔｅ
由图１可见，在酸性条件下，随着ｐＨ的增大提
取率呈上升趋势，当ｐＨ＝４时，提取率达到最大
３６．１０％，在中性条件下降至最低。在碱性条件下，随
碱性的增强，提取率又有所增加，最大为３４．９０％。这
是由于蛋白质分子具有酸性基团羧基和碱性基团氨
基，在不同ｐＨ值下离解状态不同［１１］。由结果可以看
出，ｐＨ＝４时叶蛋白提取率呈现出最大值，而在强酸
或强碱性条件下会使蛋白发生变性［１１］。因此选用
ｐＨ＝４的水溶液提取较为合适。
２．２．２　温度对叶蛋白提取率的影响　以料液比为
１∶３０，ｐＨ　４．０，ＮａＣｌ浓度为０．２ｍｏｌ·Ｌ－１，搅拌提取
２ｈ，研究不同温度对叶蛋白提取率的影响（图２）。
由图２可知，叶蛋白提取率随温度的升高而增
加，在２０℃～５０℃之间增加较快，在５０℃时提取率
为３６．１９％，当提取温度达到７０℃时提取率最大为
８３１ 西北林学院学报 ２７卷　
３７．０９％，由于提取温度太高时，可能使蛋白质变性
及使更多的非蛋白物质提取出来。所以，确定粗蛋
白的提取温度５０℃为宜。
图２　温度对提取率的影响
Ｆｉｇ．２　Ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｏｎ　ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ　ｒａｔｅ
２．２．３　提取时间对提取率的影响　以料液比为
１∶３０，ｐＨ　４．０，ＮａＣｌ离子浓度０．２ｍｏｌ·Ｌ－１，选取
５０℃为提取温度，研究不同搅拌时间对叶蛋白提取
率的影响（图３）。
图３　提取时间对提取率的影响
Ｆｉｇ．３　Ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ｔｉｍｅ　ｏｎ　ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ　ｒａｔｅ
由图３可见，随着提取时间的延长，提取率增加，
在０．２５～１．５ｈ之间提取率增加较快，１．５ｈ时达到
最大３５．７４％。提取时间１．５ｈ以上时增加极为缓慢
并有下降趋势，此时，蛋白的稳定性会被破坏，致使蛋
白发生分解，从而使叶蛋白提取率趋于平缓甚至出现
下降趋势［１２］。故提取时间以１．５ｈ为宜。
２．２．４　料液比对提取率的影响　在提取时间和温
度均为上述确定的最适条件下，即５０℃水浴，搅拌
提取１．５ｈ，ｐＨ　４．０，ＮａＣｌ浓度为０．２ｍｏｌ·Ｌ－１。
比较料液比对叶蛋白提取率的影响（图４）。
图４　料液比对提取率的影响
Ｆｉｇ．４　Ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｒａｔｉｏ　ｏｆ　ｌｉｑｕｉｄ　ｔｏ　ｍａｔｅｒｉａｌ　ｏｎ　ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ　ｒａｔｅ
料液比直接影响到叶蛋白在提取液中的浓度和
整个溶液体系的粘度，提取液粘度太大导致后续处理
损耗大，从而直接影响叶蛋白的提取率。由图４看
出，料液比在１∶３０ｇ·ｍＬ－１时叶蛋白的提取率出现
最大值３６．６７％。因而液料比选择在１∶３０为宜。
２．２．５　ＮａＣｌ离子强度对叶蛋白提取率的影响　在
５０℃水浴，料液比１∶３０，搅拌提取１．５ｈ条件下，比
较不同ＮａＣｌ离子强度对提取率的影响（图５）。
图５　ＮａＣｌ浓度对提取率的影响
Ｆｉｇ．５　Ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｓｏｄｉｕｍ　ｃｈｌｏｒｉｄｅ
ｏｎ　ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ　ｒａｔｅ
ＮａＣｌ离子浓度对物质的溶解度有直接的影响，
当水溶液的ＮａＣｌ浓度增大时叶蛋白的提取率也增
加，超过０．２ｍｏｌ·Ｌ－１时增加趋势平缓甚至有下降
趋势。这是因为ＮａＣｌ溶液中的氯离子与带正电荷
的蛋白质基团结合，增加了蛋白质分子之间的静电
排斥力，从而提高了蛋白质的溶解性。这种溶解性
在低浓度盐中，随盐的浓度增加而提高，当盐的浓
度达到一定程度后，蛋白质的溶解度又开始下降，
直至沉淀析出［１３－１４］。因此选取最适 ＮａＣｌ浓度为
０．２ｍｏｌ·Ｌ－１。
２．３　响应面优化试验
２．３．１　响应面试验结果　以提取时间（Ａ）、提取温
度（Ｂ）、料液比（Ｃ）、ＮａＣｌ离子浓度（Ｄ）为自变量，叶
蛋白的提取率（Ｙ）为响应值，进行响应面分析试验
（表２）。
２．３．２　回归方程及方差分析　经 Ｄｅｓｉｇｎ　ｅｘｐｅｒｔ
７．１．６软件对表２中试验数据进行多元回归拟合，得
二次多元回归模型，即：叶蛋白提取率（Ｙ）与提取时
间（Ａ）、温度（Ｂ）、料液比（Ｃ）、ＮａＣｌ离子浓度（Ｄ）四
因素之间的反应曲面拟合方程为：
Ｙ（％）＝３６．６８＋０．６８Ａ＋０．５９Ｂ＋０．４２Ｃ＋
０．５６Ｄ＋０．６１Ａ＊Ｂ＋０．０６２Ａ＊Ｃ－０．５２Ａ＊Ｄ＋
０．２６Ｂ＊Ｃ－１．４１Ｂ＊Ｄ＋０．０２７Ｃ＊Ｄ－１．６１Ａ２－
０．９５＊Ｂ２－１．４８Ｃ２－１．６０Ｄ２，其决定系数 Ｒ２＝
０．９４４　９，说明该方程拟合度较高。对响应值（Ｙ）影
响显著的是Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，ＡＢ，ＢＤ，Ａ２，Ｂ２，Ｃ２，Ｄ２；
ＡＣ，ＡＤ，ＣＤ，ＢＣ交互项影响不显著，可以忽略。各
因素影响次序为：Ａ＞Ｂ＞Ｄ＞Ｃ，即：时间＞温度＞
９３１第２期 王　丽 等：光叶楮叶蛋白提取工艺优化和氨基酸分析研究
ＮａＣｌ离子浓度＞料液比。
表２　中心组合试验设计方案与结果
Ｔａｂｌｅ　２　Ｃｅｎｔｒａｌ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　ｒｅｓｕｌｔｓ
序号
Ａ
时间／ｈ
Ｂ
温度／℃
Ｃ
料液比
／（ｇ·Ｌ－１）
Ｄ
ＮａＣｌ浓度
／（ｍｏｌ·Ｌ－１）
提取率
／％
１　 １　 １　 ０　 ０　 ３３．５１
２ －１　 ０　 １　 ０　 ３３．０９
３　 ０　 ０ －１　 １　 ３３．８２
４　 １　 ０　 ０ －１　 ３４．１７
５　 ０　 ０　 ０　 ０　 ３６．８２
６　 ０ －１　 ０　 １　 ３５．４７
７　 ０ －１　 ０ －１　 ３１．９５
８　 ０　 １ －１　 １　 ３３．０９
９　 １　 ０　 ０　 ０　 ３３．５６
１０ －１ －１　 ０　 ０　 ３３．３０
１１　 ０　 １　 ０ －１　 ３５．２１
１２　 ０　 ０　 ０　 ０　 ３６．５６
１３ －１　 ０　 ０ －１　 ３１．２８
１４　 ０ －１　 １　 ０　 ３３．９２
１５ －１　 ０ －１　 ０　 ３２．８８
１６　 ０ －１ －１　 ０　 ３３．３０
１７　 １　 １　 ０　 ０　 ３６．５６
１８　 ０　 ０　 １　 １　 ３４．９０
１９　 １　 ０　 ０　 １　 ３４．６４
２０　 １　 ０　 １　 ０　 ３４．０２
２１ －１　 １　 ０　 ０　 ３３．９２
２２　 ０　 ０　 ０　 ０　 ３６．６６
２３　 ０　 ０　 １ －１　 ３３．７０
２４ －１　 ０　 ０　 １　 ３３．８２
２５　 ０　 １ －１　 ０　 ３４．０７
２６　 ０　 １　 １　 ０　 ３５．７３
２７　 ０　 ０ －１ －１　 ３２．７３
对回归模型方程进行方差分析（表３）。回归方
程中各变量对响应值影响的显著性，由Ｆ检验来判
定，概率ｐ值（Ｐｒｏｂ＞Ｆ）越小，则相应变量的显著
程度越高。由表 ３可知，模型ｐ 值为０．０００　１＜
０．０１，说明提取率（Ｙ）回归方程的回归效果极显著，
模型失拟项的ｐ值为０．０５７　７＞０．０５，表明模型失
拟项不显著 ，模型建立的回归方程能较好地解释响
应结果并预测最佳提取工艺条件。
２．３．３　响应面图分析　根据表３做出各因素交互
作用响应面及等高线图（图６）。图６可看出，各因
素交互作用对响应值的影响基本呈开口向下凸面，
如同马蹄形，等高线近椭圆形，等高线的形状可以反
映出交互相的强弱，椭圆形表示两因素交互作用显
著，而圆形则与之相反［１５］，它们的中心位于所考察
区域内，说明在考察的区域内存在响应值的极大
值［１６］。从图６（ａ）可以看出提取时间（ｈ）和温度（℃）
对叶蛋白提取率有较显著的交互作用；图６（ｄ）温度
（℃）和ＮａＣｌ离子浓度（ｍｏｌ·Ｌ－１）交互作用极为显
著，表现为它们的曲线较陡。而交互作用不显著的
因素，曲线变化较为平滑。
２．３．４　提取工艺条件的确定　为进一步确定最佳
提取条件，利用Ｄｅｓｉｇｎ　ｅｘｐｅｒｔ　７．１．６软件对工艺条
件进行优化，可得光叶楮叶蛋白提取率的最佳方案
为：ｐＨ４．０，时间１．７０ｈ，温度５４．１５℃，料液比
１∶３１．５４，ＮａＣｌ浓度为０．２ｍｏｌ·Ｌ－１。在此条件
下，叶蛋白提取率的理论值达到３６．９３％。但考虑
表３　显著性分析结果
Ｔａｂｌｅ　３　Ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ　ａｎａｌｙｓｉｓ
方差来源 方差和（ＳＳ） 自由度（ｄｆ） 均方根误差（ＭＳ） Ｆ　 ｐ－ｖａｌｕｅ　Ｐｒｏｂ＞Ｆ
Ａ　 ５．５６　 １　 ５．５６　 ２２．９１０　 ０．０００　４
Ｂ　 ４．２４　 １　 ４．２４　 １７．４５０　 ０．００１　３
Ｃ　 ２．０８　 １　 ２．０８　 ８．５８５　 ０．０１２　６
Ｄ　 ３．７４　 １　 ３．７４　 １５．４１０　 ０．００２　０
ＡＢ　 １．４８　 １　 １．４８　 ６．０８０　 ０．０２９　７
ＡＣ　 ０．０１６　 １　 ０．０１６　 ０．０６４　 ０．８０４　０
ＡＤ　 １．０７　 １　 １．０７　 ４．４１０　 ０．０５７　５
ＢＣ　 ０．２７　 １　 ０．２７　 １．１１０　 ０．３１２　０
ＢＤ　 ７．９５　 １　 ７．９５　 ３３．７６０　 ０．０００　１
ＣＤ　 ３．０３　 １　 ３．０３　 ０．００１　 ０．９１３　０
Ａ２　 １３．７６　 １　 １３．７６　 ５５．６８０　 ０．０００　１
Ｂ２　 ４．７８　 １　 ４．７８　 １９．６７０　 ０．０００　８
Ｃ２　 １１．７６　 １　 １１．７６　 ４８．４５０　 ０．０００　１
Ｄ２　 １３．７０　 １　 １３．７０　 ５６．４２０　 ０．０００　１
Ｍｏｄｅｌ　 ４９．９９　 １４　 ３．５７　 １４．７１０　 ０．０００　１
Ｒｅｓｉｄｕａｌ　 ２．９１　 １２　 ０．２４
Ｌａｃｋ　ｏｆ　Ｆｉｔ　 ２．８８　 １０　 ０．２９　 １６．７４０　 ０．０５７　７
Ｐｕｒｅ　Ｅｒｒｏｒ　 ０．０３４　 ２　 ０．０１７
Ｃｏｒ　Ｔｏｔａｌ　 ５２．９０　 ２６
Ｒ２　 ０．９４４　９
０４１ 西北林学院学报 ２７卷　
图６　Ｙ＝ｆ（Ａ，Ｂ）（ａ）、Ｙ＝ｆ（Ａ，Ｄ）（ｂ）、Ｙ＝ｆ（Ｂ，Ｃ）（ｃ）、Ｙ＝ｆ（Ｂ，Ｄ）（ｄ）的响应面图和等高线图
Ｆｉｇ．６　Ｒｅｓｐｏｎｓｉｖｅ　ｓｕｒｆａｃｅｓ　ａｎｄ　ｃｏｎｔｏｕｒ　ｐｌｏｔｓ　ｏｆ　Ｙ＝ｆ（Ａ，Ｂ）（ａ），Ｙ＝ｆ（Ａ，Ｄ）（ｂ），Ｙ＝ｆ（Ｂ，Ｃ）（ｃ），ａｎｄ　Ｙ＝ｆ（Ｂ，Ｄ）（ｄ）
到实际操作的可行性，３次验证试验将提取时间、温
度、料液比、ＮａＣｌ浓度调整为１．７ｈ、５５℃、１∶３２、
０．２ｍｏｌ·Ｌ－１。平行３次验证试验，叶蛋白的提取
率为３６．４８％，与预测值基本吻合。说明该模型能
很好的预测各因素与提取率之间的关系。因此采用
修正后的提取方法得到的提取参数准确可靠，具有
一定的实用价值。
２．４　光叶楮叶蛋白中氨基酸分析
试验对所提取出的蛋白质进行了氨基酸分析
（表４）。氨基酸分析结果表明，光叶楮叶蛋白中氨
基酸组成比较丰富，含有１７种氨基酸，其中包括７
种人体所必需的氨基酸，占氨基酸总量的３２％。其
中应用于饲料的赖氨酸、脯氨酸、谷氨酸、甘氨酸、丙
氨酸含量较高，而蛋氨酸含量最低，为０．２９％。
表４　叶蛋白中氨基酸组成与含量分析
Ｔａｂｌｅ　４　Ａｍｉｎｏ　ａｃｉｄ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｐｒｏｔｅｉｎ　ｆｒｏｍＢｒｏｕｓｓｏｎｅｔｉａｌｅａｖｅｓ
氨基酸类别
含量
／（ｍｇ·ｇ－１）
氨基酸类别
含量
／（ｍｇ·ｇ－１）
天冬氨酸（Ａｓｐ） １９．４ 胱氨酸（Ｃｙｓ） ３．７
苏氨酸（Ｔｈｒ） ７．２ 缬氨酸（Ｖａｌ） ８．４
丝氨酸（Ｓｅｒ） ７．３ 蛋氨酸（Ｍｅｔ） ２．９
谷氨酸（Ｇｌｕ） １８．７ 异亮氨酸（Ｉｌｅ） ５．９
脯氨酸（Ｐｒｏ） ３７．６ 亮氨酸（Ｌｅｕ） １３．７
甘氨酸（Ｇｌｙ） ８．２ 酪氨酸（Ｔｒｙ） ５．６
丙氨酸（Ａｌａ） ９．１ 苯丙氨酸（Ｐｈｅ） ８．４
赖氨酸（Ｌｙｓ） ８．９ 必需氨基酸（Ｅ） ５５．４
组氨酸（Ｈｉｓ） ３．０ 总氨基酸（Ｔ） １７５．７
精氨酸（Ａｒｙ） ７．７
３　结论与讨论
通过单因素试验设计和Ｄｅｓｉｇｎ　ｅｘｐｅｒｔ７．１．６响
应面设计及数据分析，建立了响应值和各因素间的
模型方程，得到了光叶楮叶蛋白提取的最佳工艺条
件是：时间１．７０ｈ，温度５４．１５℃，料液比１∶３１．５４，
ＮａＣｌ离子浓度为０．２ｍｏｌ·Ｌ－１。在此条件下，叶
蛋白提取率的理论值达到３６．９３％，与预测值相差
不大。说明通过响应面优化后得出的回归方程具有
一定的理论意义。
光叶楮叶中粗蛋白在不同时期含量会有变化，
本研究采样时期为落叶期，这可能是造成叶中粗蛋
白含量低于有关文献报道［７］的原因所在。今后有必
要对叶中粗蛋白含量的年变化规律进行研究，找出
最佳的采叶季节。光叶楮叶蛋白中氨基酸种类丰
富，大大提高了它的开发价值，其木材和韧皮又是高
级纤维和造纸的优质原材料［６］，所以光叶楮是一种
可多层综合开发利用、经济潜力又很大的植物资源。
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２４１ 西北林学院学报 ２７卷