草坪草叶蛋白提取工艺优化研究

■陈 浪姜丽红 L.Cheng王叁美赵 丽谢 瞰杨 帆 郭爱伟

（1.西南林业大学生命科学学院，云南昆明650224；2.林肯大学农业与生命科学学院，新西兰坎特伯雷850084）

叶蛋白是指新鲜的、有利用价值的饲草或其他植物的地上部分(叶或嫩茎叶)经过压榨，汁液提取、蛋白凝聚和分离干燥得到的蛋白质浓缩物(Leaf Protein Concentrate),简称叶蛋白(LPC)[1]。随着养殖业的快速发展,蛋白质饲料供应严重不足的问题日益突出,世界各国都在积极寻求开发利用蛋白质饲料资源。从牧草中提取叶蛋白不仅可以缓解当前蛋白饲料资源短缺的局面，也是对牧草深加工和综合利用的有效途径之一[2]。

目前,国内外对于草坪草的研究报道主要集中在草坪草的选种、引种、草坪管理以及养护、病虫害防治等方面，而对于草坪修剪后的副产物--草坪草屑的加工利用相关方面的研究报道较少，大多数草坪草修剪后丢弃，一方面造成污染环境，另一方面造成生物资源的巨大浪费，因此，合理利用修剪后的草坪草资源显得尤为重要。本研究以草坪草屑为研究对象，采用正交试验设计，探讨草坪草叶蛋白提取的最佳工艺组合，为草坪草叶蛋白的开发利用提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

选用西南林业大学校园草坪修剪后的新鲜草坪草屑，长约5～10 cm。

1.2 仪器设备

进口多功能粉碎机、电子天平(精度为0.000 1 g)、恒温水浴锅、多功能食品榨汁机、酸度计（PHS-3C）、恒温干燥箱、凯氏定氮仪（UDK126D）。

1.3 在单因素试验的基础上，选用料水比(1∶10、1∶20、1∶30)、加盐量(占试样重的 0.4%、0.8%、1.2%)、pH值(3.0、3.5、4.0)、凝聚温度(60、70、80 ℃)等4个因素,每个因素设3个水平，采用4因素3水平的正交试验设计L9(34)[3](见表1)，试验共计9种组合(见表2),每个组合重复3次。

表1 试验因素及水平

表2 L9(34)正交试验设计

1.4 叶蛋白提取工艺

叶蛋白提取工艺参照张勇等[4]和朱宇旌等[5]提出的叶蛋白提取工艺流程，并加以优化。

1.5 测定指标及方法

叶蛋白中粗蛋白含量的测定采用凯氏定氮法[6]。叶蛋白得率和叶蛋白提取率按以下公式计算[2]：

1.6 数据处理

数据采用SPSS 11.5进行统计分析，正交试验采用General Linear Model中的Univarate进行多因素重复试验的方差分析，差异显著时进行多重比较。

2 结果与分析

从表3、表4可见，根据极差R的大小，可以看出影响草坪草叶蛋白提取率的因素主次顺序依次为C>A>B>D，即pH值>料水比>加盐量>絮凝温度，叶蛋白提取的最佳工艺组合为A3B3C2D1；影响叶蛋白中粗蛋白质含量的主次顺序为C>B>A>D，即pH值>加盐量>料水比>絮凝温度,最佳提取工艺组合为A1B1C2D3；影响叶蛋白得率各因素的主次顺序为A>C>B>D,即料水比>pH值>加盐量>絮凝温度，提取的最佳组合条件为A3B3C2D1。综合考虑以上因素,兼顾叶蛋白提取率、叶蛋白中粗蛋白质含量、叶蛋白得率3项指标，以A3B3C2D1组合为提取草坪草叶蛋白的最佳优化工艺,即1∶30料水比，加盐量为1.2%，pH值为3.5,絮凝温度为60℃。在此最佳条件下，叶蛋白提取率为10.82%,叶蛋白中粗蛋白含量为21.01%,叶蛋白得率为7.38%。

表3 叶蛋白提取工艺参数优化试验结果

3 讨论

影响叶蛋白提取率的因素很多，目前主要考虑的因素有料液比、絮凝温度、pH值、加盐量等[7-10]。吴万灵等[2]研究干紫花苜蓿（含水率为21.92%，粗蛋白为23.69%）中叶蛋白提取工艺，结果表明，苜蓿叶蛋白提取的最佳工艺组合为温度90℃，pH值6，打浆时间3 min，加水倍量2.5，此时叶蛋白提取率为23.3%，并认为pH值是影响叶蛋白提取率的最重要的因素之一，在一定的pH值范围内，pH值越低越利于叶蛋白的析出。邹文辉等[11]通过直接加热法、酸提法、酸化加热法、碱提法和碱化加热法研究草坪草屑叶蛋白的结果表明，5种方法的叶蛋白得率顺序自高至低依次为：酸化加热法>直接加热法>碱化加热法>酸提法>碱提法。且直接加热法与酸提法、碱提法和碱化加热法有极显著性差异，直接加热法和酸化加热法间无显著性差异。熊春梅等[12]选用三叶草为试验材料，通过正交试验探讨三叶草提取的最佳工艺，试验结果表明，提取三叶草叶蛋白的最佳提取工艺为A3B3C1D2,即料水比为1∶3、加盐量为5%、pH值为3.0、絮凝温度为70℃为最佳的提取工艺组合。按照极差R的大小，可以确定影响叶蛋白提取率的各因素的主次顺序为pH值>料水比>絮凝温度>加盐量。本试验结果表明，料水比为1∶30、加盐量为1.2%、pH值为3.5、絮凝温度为60℃为最佳的提取工艺组合,且各因素对叶蛋白提取率影响大小依次为pH值>料水比>加盐量>絮凝温度。pH值为3.0～4.0时的叶蛋白提取率最高。此结果与朱宇旌等[5]在苜蓿干草叶蛋白提取试验中提出的叶蛋白絮凝酸化的优化条件是pH值2.0,周青平提出pH值为3.0[13]，杨丽娥等[1]和柳斌等[10]研究的结果相类似，说明酸性条件对叶蛋白的提取率更为有利，叶蛋白为酸性蛋白。

表4 正交试验结果分析

4 结语

试验表明,各因素对叶蛋白提取率的影响大小依次为pH值>料水比>加盐量>絮凝温度。兼顾叶蛋白提取率、叶蛋白中粗蛋白质含量、叶蛋白得率3项指标,同时考虑生产成本，以A3B3C2D1组合为草坪草叶蛋白提取的最佳工艺,即pH值为3.5、加盐量1.2%、絮凝温度为60℃、料水比1∶30。