苜蓿蛋白的制备及应用研究进展

朱雪飞，王金荣，苏兰利，赵银丽，张彩云，陈培英

（河南工业大学生物工程学院，郑州 450001）

苜蓿是一种优质的豆科牧草，不仅富含蛋白质、脂肪、多种矿物元素及维生素，还含有适合动物生长发育所必需的氨基酸。苜蓿具有适应性强、产量高、适口性好、营养价值高等特点，可青贮、青饲、放牧等，是目前国内外种植面积最大、应用最为广泛的多年生牧草[1]。

在牧草类植物中，苜蓿的蛋白质含量很高，苜蓿青饲料中粗蛋白质含量为15%～25%[2]。苜蓿蛋白是从苜蓿的茎、叶中提取出来的蛋白浓缩物，据文献报道，不同提取方法制备的苜蓿蛋白含量可达50%～65%，其中蛋白质消化率＞70%[3]。苜蓿蛋白的氨基酸组成全面均衡，中性洗涤纤维含量较高，容易被草食家畜转化利用，因此苜蓿是较好的蛋白质饲料原料之一[4]。目前，我国蛋白质饲料原料资源缺乏，开辟新的植物蛋白质资源是解决蛋白质饲料短缺的途径之一，苜蓿作为一种优良的蛋白质资源，提高对苜蓿蛋白的高效利用对解决蛋白饲料资源短缺具有积极的意义。

1 苜蓿蛋白的制备

我国对苜蓿蛋白的提取工作开始于20世纪90年代，在长期探索中根据蓿蛋白的不同性质总结了很多提取方法[5]。目前，苜蓿蛋白的提取方法主要有直接加热法、酸碱度法、盐析法、发酵法、有机溶剂法等。

1.1 直接加热法

直接加热法提取苜蓿蛋白是应用最早、最传统的方法，是将苜蓿的茎、叶压榨的汁液，直接加热得到凝絮物，然后沉淀凝絮物，再通过离心分离，把沉淀物经过冷冻干燥即得到苜蓿蛋白[6]。由于该方法在提取过程中多种酶的活性受到破坏，使蛋白质的酶解作用停止，减少蛋白质的损失。但该方法能耗较高、成本高、同时容易引起蛋白质的热变性，制备的苜蓿蛋白吸水性、溶解性以及乳化性较差。

1.2 酸碱法

酸碱法也是制备苜蓿蛋白的一种常用方法。酸法制备苜蓿蛋白是用盐酸将苜蓿汁液的pH调至4.0，利用蛋白质在等电点条件下变性沉淀的特性，使蛋白质凝絮，再经过离心分离、冷冻干燥后得到苜蓿蛋白。碱法是利用NaOH或者NH3·H2O将苜蓿汁液的pH调至10.0，使蛋白质在强碱条件下变性产生絮凝，此后的处理与酸法一致[7]。采用酸碱法制备苜蓿蛋白操作方便、成本低、沉淀快；然而该方法产生的絮凝物结构疏松，不易过滤分离，导致苜蓿中的不饱和脂肪酸加速氧化，胡萝卜素的损失增大，使苜蓿蛋白的营养价值降低。

1.3 盐析法

盐析法制备苜蓿蛋白是在高盐浓度条件下，苜蓿汁液中的各种物质在不同浓度的盐溶液中分别沉淀析出，从而使蛋白质得到分离纯化[8]。盐析法制备苜蓿蛋白是在常温条件下进行的，不仅简单、安全、成本低，而且营养物质破坏较少，可以保持蛋白质的活性。但应用该方法制备的苜蓿蛋白品质不够好，蛋白质得率及综合利用率均较低。

1.4 有机溶剂法

利用有机溶剂如丙酮等降低溶液介电常数及水分活度而使蛋白质析出也可以提取苜蓿蛋白[9]。有机溶剂提取方法的特点是提取物料絮凝快，絮凝物结构紧密，易过滤收集，同时还可以去除类脂化合物以及叶绿素、类胡萝卜素等植物色素。但由于该法应用大量的有机试剂，操作过程复杂，且生产后的废水及废渣处理工艺繁琐、成本高，很难规模化生产。

1.5 微生物发酵法

微生物发酵方法提取蛋白质技术是近年来发展的一种新型提取蛋白质的方法，利用微生物发酵产生的酸作为沉淀剂，使蛋白质凝聚沉淀，从而分离得到蛋白质。在该工艺中一般采用乳酸菌发酵，因为使用乳酸菌发酵安全性好、易操作。该方法将苜蓿直接榨汁，放入发酵罐中，利用乳酸菌发酵生成乳酸从而使叶蛋白絮凝，再用离心机或者压滤机脱水。使用乳酸发酵法提取蛋白质不但能耗较低、成本小、安全环保，还可使苜蓿中对动物有害的抗营养物质失去活性[10-11]。然而该方法所需的时间较长，蛋白质酵解作用延长，蛋白质凝絮物结构疏松，很难分离，导致苜蓿蛋白的产量下降。

1.6 碱提膜过滤法

碱提膜过滤法是采用有良好的透性和机械性能的高分子膜，根据渗透和超滤的原理，将汁液中的溶剂和溶质分子按颗粒的大小和形状差异进行有效分离。该方法的特点是能耗低、投资少、产品耐贮存、能就地使用，较适用于分散的家庭式生产[12]。

上述几种苜蓿蛋白质的制备方法是比较常用的，此外，苜蓿蛋白的提取方法还有超滤法、电浓缩法以及酶解法等，但这几种方法仍处于研究探索阶段。

2 苜蓿蛋白的应用

苜蓿蛋白不仅蛋白质含量高、品质好，而且纤维素含量较低。目前，在家禽、单胃动物、反刍动物以及鱼类中都有较好的应用。

2.1 家禽

苜蓿蛋白对于家禽来说是良好的蛋白质来源，有促生长的作用。在母鸡饲料中用苜蓿蛋白代替50%～100%的鱼粉时，不仅没有影响母鸡的产蛋率，而且还使蛋的品质得到了改善[13]。用苜蓿蛋白替代成年鸡日粮中鱼粉和大豆蛋白的试验表明，虽然试验鸡的出肉率、肉品质及肉的干物质、蛋白质、脂肪和氨基酸的含量，与对照组没有显著差异，但试验鸡肝脏中的维生素A的含量显著高于对照组；在雏鸡的日粮中分别添加苜蓿蛋白2.5%、5.0%、10%和15%，结果表明，当添加量为2.5%～5.0%时，对增重有良好效果[14]。

2.2 猪

苜蓿蛋白在仔猪、生长猪及母猪日粮中添加，也具有显著的效果。在仔猪试验中，用苜蓿蛋白分别替代43～60日龄仔猪日粮中50%的鱼粉与脱脂乳和1/3的豆粕与水解酵母，研究表明，试验组与对照组的日增重虽然仅相差4 g，但却显著降低了饲料的成本（P＜0.05）；在生长猪的日粮中添加苜蓿草粉10%后对生长猪的生产性能、血液生化指标以及营养消化率均有较显著的改善[15]。还有报道表明，在哺乳母猪的日粮中添加适量的苜蓿草粉，可以缩短仔猪断奶到发情的时间间隔，还可以提高仔猪的成活率、窝增重、断奶平均个体质量以及个体的平均日增重[16]。

2.3 反刍动物

由于苜蓿是反刍动物良好的牧草饲料，很多研究结果表明，在反刍动物日粮中添加苜蓿可以提高动物的生长速率以及产奶量，提高饲料转化效率。绵羊对苜蓿的粗蛋白质以及干物质的消化率高于黑麦草。苜蓿对于奶牛来说是优质的牧草，在奶牛日粮中添加苜蓿，不仅可以提高产奶量，还可以使牛乳中的维生素含量增加。

2.4 水产动物

苜蓿不仅在家禽、单胃动物、反刍动物中有应用，在鱼类日粮中的应用也较为广泛。在星斑川鲽的养殖中用苜蓿蛋白替代鱼粉可以使试验鱼消化器官重量以及长度均有所增加，还在一定程度上提高了试验鱼血浆溶菌酶的活性和血浆超氧化物歧化酶的活性，降低血浆丙二醛的含量。有学者将苜蓿草粉添加到黄河鲤鱼日粮中，试验结果表明，在鱼日粮中添加适量的苜蓿草粉能够提高日增重，降低饵料系数，还可以在一定程度上改善鱼肉的品质和商品性能，提高鱼体的抗氧化能力。

3 小 结

近年来，随着养殖畜牧业的快速发展，蛋白质饲料的供应不足问题日益突出。目前，我国正处于蛋白质资源紧缺的阶段。而世界各国都在积极寻求开发利用新的蛋白质饲料资源。现在，从牧草中提取蛋白不仅是对牧草深加工和综合利用的有效途径之一，也可以为我国目前蛋白质饲料资源的严重紧缺的问题解燃眉之急。随着我国苜蓿产业化和饲料工业化的飞速发展，苜蓿在饲料中的应用前景非常广阔。

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