全 文 ：辣木种子天然絮凝活性成分研究
马李一， 王有琼， 张重权， 段琼芬
（中国林业科学研究院资源昆虫研究所，云南 昆明 650224）
摘 要：研究辣木种子提取液中蛋白质组成，采用净水活性追踪法，确定辣木种子中具有絮凝活性成分的蛋白
质。结果表明：辣木水提液和盐提液中都是由等电点为 2.42、3.41和 11.38 的 3种主要蛋白质组成。在水提液中，等电
点为 3.41的蛋白质含量最高、达 75.7%，其余 2 种含量分别为 4.2%、20.1%；在盐提液中，等电点为 11.58 的蛋白质含
量最高、达 65.2%，其余两种含量分别为 20.8%、14.0%。 净水活性试验结果表明，辣木提取液中等电点为 2.42、3.41的
2 种蛋白质净水活性差，不是辣木絮凝的活性成分；等电点为 11.38 的蛋白质具有较高的净水活性，絮凝 5 h 后的净
水活性达 93.4%，是辣木絮凝活性最主要的蛋白质成分。
关键词：辣木种子； 提取； 絮凝； 活性成分； 等电点
中图分类号：Q946.91；TQ91 文献标识码：A 文章编号：1004-874X（2013）21-0103-05
Studies on natural flocculent active
constituents of Moringa seed
MA Li-yi, WANG You-qiong, ZHANG Zhong-quan, DUAN Qiong-fen
(Institute of Resource Insects, Chinese Academy of Forestry, Kunming 650224, China)
Abstract: Protein composition of Moringa oleifera seed extract was studied, and proteins with flocculent active
ingredients were determined in M. oleifera seeds by bioassay-guided method. The results showed that the water extract and
salt extract were made up of three major proteins whose isoelectric point were 2.42, 3.41 and 11.38, respectively. The
content of protein with isoelectric point 3.41 was 75.7% , the contents of other two proteins were 4.2% and 20.1%
respectively in the water extract; The content of protein with isoelectric point 11.58 was 65.2%, the contents of other two
proteins were 20.8% and 14.0% respectively in the salt extract. The activity tests showed that, the proteins with isoelectric
points 2.42 and 3.41 respectively had poor activities, so they were not the active ingredients of Moringa flocculation; The
protein with isoelectric point 11.38 had high flocculating activity, its flocculating activity was up to 93.4% after 5 hour
flocculaion, therefore this protein was the main component of flocculating activity of M. oleifera.
Key words: Moringa seed; extract; flocculation; active ingredient; isoelectric point
辣木（Moringa oleifera Lam.）为辣木科（Moringaceae）
辣木属（Moringa）植物，是一种具有独特经济价值的热
带植物。辣木种子含油 35%左右，具有极佳的氧化稳定
性，耐贮存不易腐败[1]，是优良的食用油，比橄榄油更有
益于人体健康[2]。 辣木种子含有絮凝特性的活性成分，
能明显降低浑水的混浊度 [5-7]、色度 [8]、细菌含量 [9-10]，以
及有机污染物[11-12]。世界各地的科学家已对辣木种子的
净水作用做了大量研究 [13-16]，表明辣木种子有很好的絮
凝净化作用，可与常用的化学净水剂相媲美，其对浑水
浊度和色度的去除率高， 而且处理后的污泥体积比常
用化学净水剂处理后的体积小 [17]。 Okuda 等 [18]采用 1
mol/L NaCl溶液作为提取溶剂，对辣木种子絮凝活性成
分进行提取， 结果表明辣木盐水提取液净水效率明显
比辣木水提取液高。 Kwaambwa 等[19]研究表明，辣木絮
凝的活性成分为蛋白质类化合物。 Nkhata[20]认为辣木水
提液有效成分为带有网状正电荷的二聚体阳离子蛋白
质，分子量为 12~14 ku，等电点（pI）在 10~11 在之间。
Gassenschmidt 等 [21]试验则表明，辣木水提液絮凝活性
成分的分子量为 6.5 ku，pI 为 10，盐提液絮凝活性成分
不是蛋白质， 而是一种有机聚合电解质， 分子量为 3
ku。 纵观各种辣木净水的有关文献可以发现，辣木种子
净水作用的研究报道较多， 但没有见对辣木种子盐提
液和水提液中蛋白质成分研究分析的报道。 为此，本研
究通过对辣木种子提取液 pH值的调节，分级解离沉淀
蛋白质，对提取液中蛋白质进行分析研究，并采用净水
收稿日期：2013-06-21
基金项目：“十二五”国家科技支撑计划项目（2012BAD21B0
404）
作者简介：马李一（1963-），男，博士，副研究员，E-mail：mali
yi@126.com
通讯作者：段琼芬（1954-），女，博士，研究员，E-mail：qiongfe
nd@163.com
广东农业科学 2013年第 21期 103
DOI:10.16768/j.issn.1004-874x.2013.21.053
活性追踪法确定辣木种子蛋白质絮凝活性成分。
1 材料与方法
1.1 试验材料
辣木种子由中国林业科学研究院资源昆虫研究所
元江实验站提供，采收于 2011年 12月。
辣木油渣为中国林科院资源昆虫研究所 2012 年 1
月使用 Fy172A 型温控榨油机榨取辣木油后的剩余物，
经粉碎过 380 μm筛，避光保存备用。
高岭土：国药集团上海试剂有限公司。
NaCl、HCl、NaOH、H3PO4均为分析纯，聚合 AlCl3为
化学纯，乙腈和甲醇为色谱纯。 所有试剂均购于昆明当
地化学品试剂公司。
Aglient1200LC 高效液相色谱仪，美国 Aglient 公司；
日本 EYELA N100022V22W型旋转蒸发仪，日本东京理
化株式会社 ；Electronic Stirrer 2008 电子摇床 ， 美国
Fisher scientific；GDS-3C型散射光浊度仪， 无锡科达仪
器厂； HACH Q11数字 pH测定仪， 美国 HACH哈希公
司；LP1002B型电子天平，北京金泰科仪检测仪器有限公
司； HERMLE-Z323K高速离心机，贺默(上海)仪器科技
有限公司；HR83型水份快速测定仪，瑞士梅特勒-托利多
公司；DZF-1B型真空烘箱，上海右一仪器有限公司。
1.2 试验方法
1.2.1 辣木提取液制备 （1）辣木水提液制备：称取辣
木油渣粉 5 g 与自来水以 1:50 的比例混合， 在电子摇
床上以 600 r/min 转速搅拌 2 h 后过滤， 收集滤液于
250 mL 容量瓶中，定容至刻度，水提取液浓度即为 2%
（以辣木油渣粉重量计），于冰箱冷藏室中保存备用。
（2） 辣木盐提液制备： 称取辣木油渣粉 5 g 与 1.0
mol/L的 NaCl溶液以 1∶50的比例混合， 在电子摇床上
以 600 r/min 转速搅拌 2 h 后过滤，收集滤液于 250 mL
容量瓶中，定容至刻度，盐提取液浓度即为 2%（以辣木
油渣粉重量计），于冰箱冷藏室中保存备用。
1.2.2 浑水样制备 称取高岭土 10.00 g 于 2 000 mL
烧杯中，加入 2 000 mL 自来水，在磁力搅拌器上搅拌 2
h，静置过夜使其充分水合后，取烧杯中上部高岭土溶
液配制不同浊度的试验用浑水样。
1.2.3 辣木提取液分级解离沉淀方法 （1）分别取盐
提液、水提液各 25 mL，于 100 mL 离心管中，缓慢滴加
0.1 mol/L HCl 溶液并不停地摇动，至有明显沉淀为止，
用 pH 测定仪测定溶液 pH 值，即为沉淀蛋白质的等电
点。 并于 5 000 r/min下常温离心 5 min，将上清液缓慢
倒入另一离心管中，重复以上步骤，直到加入 HCl 溶液
后没有沉淀析出为止。 每次离心后将沉淀物转入至已
恒重好的称量皿中，于真空烘箱中 70℃烘干至恒重。
（2） 改用 0.1 mol/L的 NaOH溶液缓慢滴入经过沉
淀后的清液中， 至有明显沉淀为止， 重复以上操作步
骤，直到加入 NaOH 溶液后没有沉淀析出为止，每个样
重复 3 次。 离心上清液浓缩后，调节 pH 值至 7，用 25
mL容量瓶定容。
1.2.4 高效液相色谱分离 采用 C18反相柱（4.6 mm×150
mm，5 μm），二极管阵列检测器（DAD检测器），检测波长
选择 280 nm，流动相为乙腈、甲醇和 0.01%磷酸的混合液
（V∶V∶V为 10∶15∶75），流速 0.8 mL/min，进样量 10 μL，柱温
20℃，自动进样，样品进样前过 0.45 μm针筒式滤膜过滤，
Aglient chemstation化学工作站进行数据采集和处理。
1.2.5 净水活性测定 取 200 mL 一定浊度的浑水放
入 500 mL 烧杯中， 加入一定剂量的絮凝剂，150 r/min
快速搅拌 2 min，再以 30 r/min 慢速搅拌 30 min，静置
30 min， 用 GDS-3C 型散射光浊度仪测定浑水浊度
（NTU 值），以后每隔 60 min 测定 1 次，连续测定 5 次。
同时在不加絮凝剂条件下， 以同样方法测定浑水样作
为对照。 净水活性按如下公式计算：
净水活性 （%）=（对照 NTU-水样 NTU 值）/对照
NTU×100
2 结果与分析
2.1 pI沉降法对辣木絮凝蛋白分离的影响
不同蛋白质有着不同的 pI，在水溶液中蛋白质达到
pI时会以沉淀的形式析出。 因此，可以通过调节溶液的
pH值，使蛋白质析出，并通过离心分离，获取蛋白质。
2.1.1 盐提液絮凝蛋白分离 用 pH 测定仪测定辣木
盐提液的 pH 值为 6.42， 分别用 0.1 mol/L HCl 溶液和
0.1 mol/L NaOH 溶液调节盐提液 pH 值，分离提取的蛋
白质及蛋白质等电点 3次测定结果如表 1所示。
从表 1 可以看出，辣木盐提液通过酸、碱调节 pH
值后，3次测定每次分离得到 100~110 mg蛋白质，辣木
盐提液中有 3 种主要的蛋白质成分 ， 其平均 pI 为
3.41、2.42 和 11.38， 分别占提取总蛋白质的 20.8%、
14.0%和 65.2%，其中 pI为 11.38的蛋白质含量最高。
2.1.2 水提液絮凝蛋白分离 用 pH 测定仪测定辣木
水提液的 pH 值为 6.55， 分别用 0.1 mol/L HCl 溶液和
0.1 mol/L NaOH 溶液调节水提液 pH 值，分离提取的蛋
白质及蛋白质 pI的 3次测定结果如表 2所示。
从表 2 可以看出，辣木水提液通过酸、碱调节 pH
值后，3次测定每次分离得到 55~59 mg蛋白质，辣木水
提液中有 3 种主要的蛋白质成分， 其平均 pI 为 2.40、
3.33 和 11.42， 分别占提取总蛋白质的 4.2%、75.7%、
20.1%，其中 pI为 3.33的蛋白质为主要成分。辣木水提
液中蛋白质的提取量明显比盐提液少得多， 说明盐提
取蛋白质效果好。
比较对辣木盐提液和水提液蛋白质的分离结果，
104
含量（%）
14.0
20.8
65.2
100%
蛋白质（mg）
14.5
21.7
67.8
104.0
pI
3.41
2.42
11.38
蛋白质（mg）
12.8
18.4
78.8
110.0
pI
3.28
2.12
11.20
蛋白质（mg）
16.2
25.5
58.5
100.2
pI
3.42
2.65
11.60
蛋白质（mg）
14.7
21.4
66.2
102.3
pI
3.53
2.50
11.34
合计
表 1 盐提液不同 pI 蛋白质成分
1 2 3 平均
含量（%）
75.7
4.2
20.1
100%
蛋白质（mg）
42.9
2.4
11.4
56.7
pI
3.30
2.40
11.42
蛋白质（mg）
38.0
2.6
14.5
55.1
pI
3.52
2.68
11.70
蛋白质（mg）
48.8
1.5
8.5
58.8
pI
3.10
2.42
11.40
蛋白质（mg）
42.0
3.0
11.2
56.2
pI
3.28
2.12
11.17
合计
表 2 水提液不同 pI 蛋白质成分
1 2 3 平均
辣木 2 种提取液都含有 3 种蛋白质，并两两对应，虽然
每次测定的 pI 都有一定的差异，但这种差异主要是用
酸或碱调节时观察沉淀产生量的不易控制， 从而产生
误差。 由此说明，2种提取液中蛋白质组成相同，3种蛋
白质一一对应，但是蛋白质的提取量不同，具有显著差
异。 盐提液中 pI 为 11.38和 2.42 的蛋白质提取量明显
高于水提液，分别高出 6 倍和 10 倍；而水提液中 pI 为
3.30 的蛋白质提取量明显高于盐提液，高出 3 倍；盐提
液蛋白质提取总量比水提液高出 1 倍。 从表 1 可以看
出， 盐提液在 pH 值为 11.38 时分离出的蛋白质最多、
占 65.2%， 其次在 pH 值为 3.41 和 2.42 时分离得到
14.0%和 20.8%的蛋白质，这说明盐提液中蛋白质的主
要成分是带正电荷的碱性蛋白质， 还有少量带负电荷
的酸性蛋白质。 表 2结果表明，水提液在 pH 值为 3.30
时分离出的蛋白最多、 占 75.7%， 在 pH 值为 2.40 和
11.42 处得到 4.2%和 20.1%的蛋白质，说明水提液中蛋
白质的主要成分为带负电荷的酸性蛋白质， 还有少量
的碱性蛋白质。 由于浑水中的泥沙主要是带负电荷的，
从蛋白质所带正负电荷方面说明盐提液净水效果要比
水提液好。 另外从蛋白质的总量看，盐提液中提取的蛋
白质总量明显高于水提液， 基本超出了 1 倍。 根据
Kwaambwa 等 [19]认为辣木絮凝活性成分为蛋白质类化
合物的结论， 从蛋白质的提取量可以推测辣木盐提液
的净水活性要比水提液好。
2.2 辣木提取液高效液相色谱分离
为了进一步了解辣木提取液蛋白质的组成， 对辣
木水提液和盐提液进行高效液相色谱分析， 结果如图
1、图 2所示。
17．5
15．0
12．5
10．5
7．5
2．5
0
2 4 6 8 10 12 14 16
保留时间（min）
图 1 辣木水提液高效液相色谱
峰
面
积
20
15
10
5
0
2 4 6 8 10 12 14 16
保留时间（min）
图 2 辣木盐提液高效液相色谱
峰
面
积
105
净水活性
（%）
38.5
21.8
93.4
94.0
0.0
5h
43.0
54.7
4.6
4.2
70.0
4h
53.0
66.2
8.9
6.2
79.8
3h
71.1
72.6
15.9
7.6
84.0
2h
79.3
86.7
36.5
10.5
96.5
1h
90.0
101.3
61.5
31.6
117.3
0h
105.6
110.6
89.7
50.2
131.3
蛋白质 pI
3.41
2.42
11.38
PAC
对照
表 3 辣木提取蛋白质净水效果
静置后的净水浊度（NTU）
从图 1 和图 2 可以看出， 辣木水提液蛋白质组成
有 6 种成分，其中有 3 种主要成分数量较多，另外还有
3种微量成分； 辣木盐提液蛋白质组成有 9 种成分，其
中有 3 种成分数量较多为主要成分， 另外还有 6 种微
量成分。 辣木提取液两张色谱图极为相似，水提液蛋白
质在盐提液中都能对应一一找到， 各峰的出峰时间相
同，说明对应的蛋白质是同一种蛋白质。 用酸、碱调节
辣木提取液 pH 值，沉淀分离得到的蛋白质，通过液相
色谱分析， 进一步证明了辣木水提液和盐提液中对应
蛋白质是等电点相同的同一类蛋白质。 至于辣木净水
活性蛋白质是哪一种或哪几种， 将通过下一步辣木净
水活性试验测定。
2.3 辣木净水活性
取 2.1中分离提取的蛋白质各 5.0 mg，用 10 mL蒸
馏水溶解， 作为絮凝剂； 同时称取聚合氯化铝（PAC）
20.0 mg，也作为絮凝剂，按 1.2.5 净水活性测定方法测
定浑水浊度，浑水的初始浊度为 150 NTU。 净水试验结
果见表 3。
从表 3 可以看出， 辣木提取蛋白质作为净水絮凝
剂均具有一定的净水活性， 当浑水絮凝静置 5 h 后，pI
为 11.38、2.42、3.41的 3种蛋白质的净水活性分别达到
93.4%、21.8%和 38.5%，但不同蛋白质的净水活性作用
大小明显不同。 虽然 pI 为 2.42、3.41 的 2 种蛋白质能
把浊度为 150 NTU 的浑水分别降到 54.7、43.0 NTU，比
对照稍好， 但与饮用水水质浊度标准相比还有较大差
距，远不能满足饮用水水质净化要求。 可以说这 2种蛋
白质基本没有净水效果。而 pI 为 11.38 的蛋白质，其净
水活性高达 93.4%， 而且能把浊度为 150 NTU 的浑水
浊度降到 5.0 NTU 以下， 达到世界卫生组织要求的饮
用水浊度标准（NTU<5）。
3 结语
辣木水提液中主要由 pI 为 2.42、3.41 和 11.38 的 3
种蛋白质组成， 其中 pI 为 3.41 的蛋白质含量最高、达
75.7%，其余 2种分别为 4.2%、20.1%。 辣木盐提液中主
要由等电点为 2.42、3.41 和 11.38 的 3 种蛋白质组成，
其中 pI 为 11.38 的蛋白质含量最高、达 65.2%，其余 2
种分别为 20.8%、14.0%。
辣木提取液中 pI 为 2.42、3.41 的 2 种蛋白质净水
活性差，不是辣木絮凝活性成分。 辣木提取液中 pI 为
11.38 的蛋白质具有较高的净水活性，絮凝静置 5 h 后
的净水活性达 93.4%，是辣木絮凝最主要的活性成分。
辣木提取液净水试验结果表明， 辣木净水主要活
性成分（等电点为 11.38 蛋白质）与目前广泛使用的化
学净水剂 PAC 相比， 絮凝静置 5 h 后的净水活性两者
相当，净水活性高达 93%以上，能把浊度为 150 NTU的
浑水浊度降到 5.0 NTU 以下， 达到世界卫生组织要求
的饮用水浊度标准（NTU<5）。 只是由于辣木蛋白质分
子量小，因而，其产生絮凝矾花比 PAC 的小，因此其净
水速度比 PAC 要慢一些。 但由于目前水处理常用的化
学絮凝剂存在诸多弊端，有关研究表明，在摄入过多铝
离子的人群中， 老年性痴呆症和心血管疾病的患者比
例较高[22]。为此，寻找一种对人类和环境安全、原料来源
丰富、价格低、易于生物降解全、环保的天然絮凝剂来
替代化学絮凝剂十分必要。 辣木蛋白质作为天然净水
剂所具有的絮凝性好、效果稳定、无二次污染、安全无
害等特性，具有十分诱人应用前景和广阔的市场。
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（责任编辑 刘 翀）
（上接第 95页）
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