全 文 ：收稿日期:2008-08-07;修回日期:2008-11-17
基金项目:河南省自然科学基金资助项目(072201120001)
作者简介:李凤玲(1963-),女 ,陕西西安人 , 副教授 , 主要从事
生理生化 、动物营养与饲料学教学和科研工作 , E-m ail:cjxsk lfl@
163.com.
文章编号:1673-5021(2009)02-0076-05
聚合草鲜草叶蛋白提取条件研究
李凤玲 ,何金环
(郑州牧业工程高等专科学校 ,河南 郑州 450011)
摘要:以紫花聚合草为材料 , 研究固液比 、盐浓度 、凝絮方法对叶蛋白提取率和蛋白质提取率的影响。结果表
明:各单因素最佳条件分别为:固液比为 1∶6 、加盐浓度 0.6%、乙醇浓度 65%、pH 值 1.5 、三氯乙酸沉淀法叶蛋白提
取率和蛋白质提取率均较高。对固液比 、盐浓度 、凝絮方法 3 因素 3水平正交试验结果表明 ,影响聚合草叶蛋白提取
率的因素依次为凝絮方法>固液比>加盐量 , 最佳条件组合为固液比 1∶7 、盐浓度 0.3%、乙醇法沉淀。
关键词:聚合草;叶蛋白;提取条件
中图分类号:S545 文献标识码:A
聚合草(S ymphy tum peregrinum Ledeb.)又
名俄罗斯饲料草 ,是紫草科聚合草属丛生多年生草
本植物[ 1] ,植株可供药用 ,茎叶可作家畜青饲料[ 2] 。
叶丛期到初花期的鲜草中 , 干物质含粗蛋白质
22.6% ～ 24.8% ,氨基酸较为齐全 ,特别是富含赖
氨酸 ,是大豆的 5 ～ 6倍 ,另外胡萝卜素 、B 族维生素
含量也较高[ 3] ,传统的利用方法是直接青饲 、打浆饲
喂 、调制干草和青贮[ 4] 。叶蛋白又称绿色蛋白浓缩
物(Leaf protein concentration ,简称 LPC),是以新
鲜牧草或其它青绿植物为原料 ,经打浆压榨后从其
汁液中提取的高蛋白浓缩物[ 5] 。叶蛋白的营养价值
可与鸡蛋 、牛乳品媲美[ 6] ,不仅可以食用 、饲用 ,还可
用于医药 、化妆品和洗涤用品等行业。提取叶蛋白
是草业产业化发展 、一体化经营 、企业化发展的链条
之一[ 6] 。植物叶蛋白提取的方法主要有加热法 、酸
碱度法 、加盐法 、有机溶剂法 、发酵法 、超滤法 、电浓
缩法等[ 7 , 8] 。当前 ,用于生产浓缩叶蛋白的主要原
料有苜蓿 、甘薯 、紫云英 、耔粒苋 、刺槐叶 、烟叶废料 、
棉花叶等 ,还未见聚合草叶蛋白提取方面的研究报
道。
1 试验材料与设备
1.1 试验材料
聚合草由郑州牧业工程高等专科学校饲料生产
基地提供 ,取初花期的聚合草茎叶洗净晾干 ,切成
1cm 左右的碎段混合均匀备用 。
1.2 试验仪器和设备
BS124S 型电子天平(北京赛多利斯仪器有限公
司);恒温水浴锅;ZG100果蔬榨汁机(顺德美的日
用电器制造有限公司);PHS-3C 数字酸度计(杭州
东星仪器设备厂);烘箱 。
2 试验方法
2.1 聚合草基本成分的检测方法
依据 GB/T6435-1986 测定聚合草叶片水分含
量(结果为 86.67%);依据 GB/ T6432-1994测定聚
合草叶片蛋白质含量(结果为 22.36%)。
2.2 聚合草 LPC提取工艺
聚合草鲜草※打浆※过滤※滤液※凝絮※过滤
※离心※叶蛋白膏※烘干※聚合草叶蛋白 。
2.3 单因素实验
2.3.1 固液比对聚合草 LPC提取率的影响
称取切碎的聚合草叶片 7份 ,按固液比 1∶2 、
1∶3 、1∶4 、1∶5 、1∶6 、1∶7 、1∶8 加 0.3%NaC l
打浆 , 过滤 , 得滤液 , 加三氯乙酸 , 静置 30min ,
2500r/min离心 10min ,沉淀在 105℃烘干至衡重 ,
计算 LPC提取率和蛋白质提取率。
2.3.2 盐浓度对聚合草 LPC提取率的影响
称取切碎的聚合草 7份 ,分别加 0.1%、0.2%、
0.3%、0.4%、0.5%、0.6%、0.7%的 NaCl ,按固液
比 1 ∶6 打浆 ,制得滤液 , 加 60%乙醇凝絮 ,静置
30min , 2500r/min离心 10min ,沉淀在 105℃烘干
至衡重 ,计算 LPC 提取率和蛋白质提取率 。
2.3.3 乙醇浓度对聚合草 LPC 提取率的影响
—76—
第 31 卷 第 2 期 中 国 草 地 学 报 2009 年 3 月
Vo l.31 No.2 Chine se Journal o f Grassland Mar.2009
称取切碎的聚合草叶片 5份 ,按固液比 1∶4加
0.3%NaCl打浆 ,四层纱布过滤 ,滤液分别用 40%、
50%、60%、 70%、80%的乙醇沉淀 LPC , 静置
30min ,2500r/min离心 10min ,沉淀在 105℃下烘干
至衡重 ,计算 LPC提取率和蛋白质提取率。
2.3.4 pH 值对聚合草 LPC提取率的影响
称取切碎的聚合草叶片 4份 ,按固液比 1∶4加
0.3%NaCl打浆 ,过滤得滤液 ,分别用盐酸和三氯乙
酸将滤液的 pH 值调至 2.5 、2.0 、1.5 、1 , 静置
30min ,2500r/min离心 10min ,沉淀在 105℃烘干至
衡重 ,计算 LPC 提取率和蛋白质提取率 。
2.3.5 凝絮方法对聚合草 LPC提取率的影响
称取切碎的聚合草叶片 4份 ,按固液比 1∶6加
0.3%NaCl打浆 ,过滤得滤液 ,分别用加热法 、盐酸
法 、三氯乙酸法 、乙醇法使浆液中的蛋白质沉淀 ,静
置 30min , 2500r/min 离心 10min ,沉淀在 105℃烘
干至衡重 ,计算 LPC 提取率和蛋白质提取率 。
2.4 正交实验
实验设计见表 1。
表 1 正交实验设计
Table 1 Design of orthogonal experiment
水平
Level
固液比 A
Fresh leaf
to w ater
盐浓度(%)B
Salt
concent ration(%)
凝絮方法 C
Floccu lat ion
meth od
1 1∶5(A1) 0.3(B1) 盐酸(C1)
2 1∶6(A2) 0.4(B2) 三氯乙酸(C2)
3 1∶7(A3) 0.5(B3) 乙醇(C3)
3 实验结果与分析
3.1 单因素试验
3.1.1 固液比对 LPC 提取率的影响
由图 1可知 ,聚合草 LPC提取率和蛋白质提取
率随着固液比在 1∶2到 1∶6 范围内增加 ,呈增大
趋势 ,1 ∶6 到 1 ∶8 范围内变化不大 , 说明在加
0.3%NaCl打浆的情况下 , 1∶6是聚合草 LPC 提
取的最适固液比。
图 1 固液比对聚合草 LPC 和蛋白质提取率的影响
Fig.1 Im pacts of fr esh leaf to w ater to LPC and protein of Symphy tum peregrinum Ledeb.
3.1.2 盐浓度对 LPC提取率的影响
由于多糖的影响 ,聚合草打浆后呈胶状 ,影响了
蛋白质的溶解 ,加盐打浆是提高蛋白质溶解率的有
效方法 ,因为稀盐溶液可以增加水的极性 ,提高蛋白
质的溶解度 ,有利于 LPC 的浸出 。由图 2 可以看
出 ,随着盐浓度的增加 ,聚合草 LPC 提取率呈缓慢
增加趋势 ,蛋白质提取率在盐浓度 0.1 ～ 0.3范围内
呈明显增加趋势 ,以后趋于平缓 , LPC 提取率随着盐
浓度的增加而增加 ,盐浓度为 0.6%时 ,聚合草 LPC
和蛋白质提取率均较高。
3.1.3 乙醇浓度对 LPC 提取率的影响
乙醇能够破坏蛋白质外围的水化膜 ,使蛋白质
沉淀析出。由图 3可知 ,当乙醇浓度由 40%增加到
70%时 , LPC 提取率缓慢增加 ,乙醇浓度 70%时达
到最大值;乙醇浓度 60%时蛋白质提取率最高。乙
醇浓度在 65%时 LPC 提取率和蛋白质提取率均较
高。
3.1.4 pH 值对 LPC 提取率的影响
—77—
李凤玲 何金环 聚合草鲜草叶蛋白提取条件研究
按照 2.3.4方法对聚合草进行打浆 、凝集 ,结果
见图 4。从图 4可以看出 ,聚合草 LPC 提取率和蛋
白质提取率不论是盐酸沉淀法还是三氯乙酸沉淀
法 ,在 pH 为 1.5时均达到最高值 ,以后保持稳定 。
三氯乙酸提取法的 LPC 提取率和蛋白质提取率均
高于盐酸法。用三氯乙酸法提取聚合草 LPC 时的
最适 pH 值是 1.5 。
3.1.5 不同凝絮方法对聚合草 LPC提取率的影响
凝絮方法的选择是 LPC 提取的关键环节之一 。
由图 5可知 ,三氯乙酸凝絮法聚合草蛋白质的提取
率较高 ,乙醇凝絮法聚合草 LPC的提取率也较高 。
3.2 正交实验确定聚合草 LPC提取最佳条件
在上述单因素试验的基础上 ,选定 3 因素 3 水
平做正交试验(因素水平见表 1), LPC 实验结果计
算分析见表 2。
由表 2 可知 ,按照极差 R的大小 ,影响聚合草
LPC 提取率的因素为 C>A>B ,即凝絮方法>固液
比>加盐量 ,最佳条件为 A 3B1C3 ,即固液比 1∶7 、
盐浓度 0.3%、乙醇沉淀法;影响聚合草蛋白质提取
率的因素为 C>B>A , 即凝絮方法>加盐量>固
液比 ,最佳条件为 A 3B3C2 ,即固液比为 1∶7 、盐浓
度为 0.5%、三氯乙酸沉淀法。综合考虑 3 个指标
的影响次序 ,以 LPC提取率和蛋白质提取率均较高
为目标 ,同时考虑生产成本 ,以 A 3B1C3 组合为最佳
条件来提取聚合 LPC 较合适。
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中国草地学报 2009年 第 31 卷 第 2 期
表 2 正交实验组合及结果
Table 2 Combination and results of orthogonal experiment
实验
号
N o.
固液
比 A
Fresh
leaf to
wate r
盐浓度(%)B
Sa lt
concen-
tration
凝絮
方法 C
F loccula tion
met hode
叶蛋白提取率(%)
Ex tracting
rate
o f LPC
蛋白质提取率(%)
Ext ra cting
rate o f
protein
1 1 1 1 1.92 19.17
2 1 2 2 2.53 27.26
3 1 3 3 2.97 22.43
4 2 1 2 2.76 29.19
5 2 2 3 3.39 26.87
6 2 3 1 2.14 21.94
7 3 1 3 3.37 24.36
8 3 2 1 2.09 22.56
9 3 3 2 2.82 30.35
注:影响聚合草 LPC提取率各因素的 R值为 RA =0.87 , RB=
0.12 , RC=3.53;影响聚合草蛋白质提取率各因素的 r 值为 rA =
9.14 , rB=18.03 , rC=23.14。
Note:The value of ef fecting LPC is RA =0.87 , RB=0.12, RC=
3.53;The value of effecting protein is rA=9.14 , rB=18.03 , rC=23.14.
4 结论
4.1 固液比 1∶6时聚合草 LPC 和蛋白质提取率
均较高。
4.2 聚合草打浆时加入一定浓度的盐 ,有利于蛋白
质的溶解 ,能够提高蛋白质的提取率。经试验 ,加入
NaCl的浓度为 0.6%时蛋白质的提取率和 LPC 的
提取率均较高 。
4.3 乙醇沉淀聚合草 LPC 的最适浓度是 65%。
4.4 聚合草 LPC 沉淀的最适 pH 值是 1.5 ,三氯乙
酸沉淀法是沉淀聚合草 LPC的较好方法。
4.5 凝絮方法是影响聚合草 LPC提取率的最关键
因素 ,其次是固液比 ,在实验范围内加盐浓度影响较
小。最佳提取条件是固液比 1∶7 、盐浓度 0.3%、乙
醇沉淀法 。
—79—
李凤玲 何金环 聚合草鲜草叶蛋白提取条件研究
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Study on the Extraction Condition of Leaf Protein
of Symphytum pezegrinum L.
LI Feng-Ling , HE Jin-Huan
(Department of Bioengineering , Zhengz hou Col lege o f
Animal Husbandry Engineering , Zhengzhou 450011 , China)
Abstract:The effects of rat io o f so lid to liquid , salt concentration , flo cculat ion me thod on leaf pro tein ex-
t raction rate and protein ext raction rate in S ymphytum pezegrinum L.were studied.The resul ts indicated
that the optimal solid -liquid ratio , sal t concentrat ion , ethanol concentration , pH value w ere 1 ∶6 ,
0.6%, 65%, 1.5 respectively.Leaf pro tein ex t raction rate and pro tein ex t ract ion rate w ere higher w ith
t richloroace tic acid precipi tation method.The resul t o f o rthogonal expe riment show ed that the sequence of
the factor s af fecting ex traction ratio of the LPC was f locculation method , solid -liquid ratio and the
amount of adding salt.The optimal combinat ion condition was solid-liquid ratio 1∶7 , salt concentrat ion
0.3% and e thano l precipitation method .
Key words:S ymphy tum pezegrinum ;Leaf pro tein ;Ex tract ion condi tion
—80—
中国草地学报 2009年 第 31 卷 第 2 期