植物叶蛋白提取方法及研究进展

王震，乔天磊，霍乃蕊，高文伟

（山西农业大学动物科技学院，山西太谷030801）

植物叶蛋白提取方法及研究进展

王震，乔天磊，霍乃蕊，高文伟

（山西农业大学动物科技学院，山西太谷030801）

植物叶蛋白营养全面，具有很高的食用价值和药用价值，被广泛应用于食品、饲料和医疗等领域中，是一种极具开发价值的新型蛋白质资源，具有广阔的开发前景。提取叶蛋白的常用方法有加热法、酸碱法、盐析法和有机溶剂法等，对这些提取方法及国内外相关研究进行了综述，以期使这种来源广泛易得的低值原料得以充分提取并实现高值利用。

叶蛋白；提取方法；提取工艺

叶蛋白是植物组织内天然蛋白质的浓缩物，富含氨基酸、蛋白质、生物活性酶、矿物质和胡萝卜素等营养物质，不含胆固醇，部分叶蛋白还具有很高的食用价值和药用价值，是潜藏价值很高的一种新型蛋白资源。叶蛋白对饲料[1-5]、医疗[6-9]、美容[10]等产业以及缓解粮食危机[11-13]具有深远的意义。提取叶蛋白的原料来源广泛，种类繁多，廉价易得，因此，安全、经济、高效的叶蛋白提取方法的建立成为叶蛋白利用和开发的研究热点。叶蛋白提取工艺流程大致为：原料清洗、打浆、过滤、提取和离心分离。除提取工艺外，其他工艺大致相同。目前，常用的提取方法有直接加热法、酸（碱）加热法、盐析法、有机溶剂法、酸碱沉淀法、发酵酸法和酶法等。

本文总结了提取叶蛋白的多种方法以及各种方法的原理及优缺点，旨在为叶蛋白的提取研究提供一定的基础数据，以期为叶蛋白综合利用和深度开发提供依据。

1 直接加热法

直接加热法是利用高温破坏蛋白质的空间结构，使蛋白质变性凝固。有关苜蓿叶蛋白的提取报道较多，由于化学键断裂需要吸收能量，所以，蛋白得率与加热时间和温度具有一定的相关性，加热温度一般为70～90℃，加热时间一般7～15 min。影响提取率的因素还有料水比，而料水比和原料有很大关系，不同原料含水量不同，因此，料水比差异亦较大。叶蛋白的提取率一般为1.5%～3.8%。表1列举了直接加热法提取部分植物叶蛋白的相关研究。

表1 直接加热法提取部分植物叶蛋白的工艺参数

直接加热法成本较低，操作简单，制备的蛋白质结构紧密，还可灭活酶、防止营养流失；但高温会使蛋白质变性失活，且提取率较低。

2 酸（碱）加热法

酸（碱）加热法一方面利用酸（碱）调节溶液pH值至蛋白质等电点，或利用强酸（碱）使蛋白质变性，另一方面利用高温破坏蛋白质的空间结构，最终使蛋白质凝集沉降。影响叶蛋白提取率的主要因素有pH值、加热温度、加热时间和料水比，除pH值以外，其他影响因素与直接加热法较为相似。

2.1 酸化加热法

酸化加热法是提取叶蛋白应用最广泛的方法之一，适用性广，且提取率较高。在提取过程中，pH值为1.0～6.0，温度为70～90℃，加热时间为3～9 min，提取率为1.36%～65.73%，甚至更高。据报道，南瓜叶叶浆在0.4%乙酸提取液中100℃浸提3 min，蛋白得率可达93.14%[18]。不同方法提取藜、中亚滨藜和紫花苜蓿的叶蛋白时，酸化加热法的效果最好，将植物按1∶3的料水比打浆3 min，调节提取液pH值至4，加热絮凝，离心分离，提取率分别达到62.64%，54.78%和54.26%[19]。酸化加热法提取其他植物叶蛋白的工艺参数如表2所示。

酸化加热法操作简单，成本低廉，提取时叶蛋白凝集快，所得叶蛋白结构紧密，能终止植物内的酶解作用，并具有一定的杀菌作用；但会增多不饱和脂肪酸和胡萝卜素的损失，而且在提取时只能得到等电点偏酸性的一部分蛋白。

表2 酸化加热法提取部分植物叶蛋白的工艺参数

2.2 碱化加热法

碱化加热法也是一种常用方法，可提取多种植物叶蛋白，适用于含有大量等电点偏碱性的植物叶蛋白提取，体系pH值为8.0～10.0，温度为55～100℃，加热时间为4～60 min，提取率为4.42%～94.56%。茶渣是一类非常具有利用价值的高蛋白物质，碱化加热法的提取率可达72.89%[25]。料液比为1∶4的桑叶叶浆，以0.7%NaOH为浸提液，在75℃下浸提20 min，提取率为4.42%[26]。碱化加热法提取其他植物叶蛋白的工艺参数如表3所示。

碱化加热法操作简单，不仅可去除多种不利因子，还能提高叶黄素的稳定性，所得叶蛋白的起泡性、持水性和吸油性较好，是饲料或食品的优质蛋白源；但所得叶蛋白结构疏松、品质较差、不易分离，一定程度上加剧了不饱和脂肪酸和胡萝卜素的损失。

表3 碱化加热法提取部分植物的叶蛋白的工艺参数

3 盐析法

盐析法利用中性盐中和蛋白质表面的电荷并破坏水化膜，使蛋白凝集沉淀。在叶蛋白提取过程中，高浓度中性盐溶液可加速植物细胞死亡，促进细胞壁裂解；低浓度中性盐可增加水的极性，使更多的蛋白质溶解到提取液中，通常与其他提取方法配合使用来增加提取率。影响盐析法提取率的因素主要是中性盐种类和添加量。常用的中性盐有氯化钠和硫酸钠，提取率为3.37%～41.41%。盐析法提取部分植物叶蛋白的工艺参数如表4所示。

盐析法操作简单，生产过程安全，制取的叶蛋白结构完整；但叶蛋白品质较差。由于不同蛋白质在不同的中性盐浓度下，溶解度不同，所以，在生产过程中，盐析法可以更有效提取所需蛋白质，提高分离效果。盐析法提取条件较为温和，提取液中残留了大量的可溶性蛋白质，常与酸化加热法等配合使用。

表4 盐析法配合其他方法提取部分植物叶蛋白

4 有机溶剂法

有机溶剂提取蛋白质时，一方面破坏蛋白质表面的水化膜，另一方面降低溶液的介电常数，从而增加蛋白质表面不同电荷的吸引力，使蛋白质分子凝集沉淀。常用的提取溶剂有乙醇、丙酮、乙腈等。有机溶剂不同、浓度不同，提取率3.37%～51.76%不等。

乙醇具有沉淀蛋白的作用，65%的乙醇提取添加0.3%中性盐，按料水比为1∶7打浆的聚合草汁，提取率为3.37%[36]。TCA和丙酮均能使蛋白质变性沉淀，TCA-丙酮法提取的聚合草叶蛋白，提取率可达46.45%（干叶）和51.76%（鲜叶）[37]。另外，30%乙腈配合纤维素酶和酸化加热法对橄榄叶蛋白也具有很好的提取效果[38]。

有机溶剂可去除某些多酚类物质和植物色素，在一定程度上去除了植物中的有害物质；但操作较复杂，如果提取活性物质还须在低温下进行，而且残留的有机溶剂需要去除，增加了生产成本。

5 酸碱沉淀法

酸碱沉淀法是对酸化加热法和碱化加热法的优化，由于叶蛋白组成比较复杂，所以，酸化或碱化加热法只能提取其中等电点偏酸或者偏碱的蛋白质，势必会损失一些蛋白质。依次利用酸和碱进行提取则扩大了蛋白质的提取范围。酸碱沉淀法主要有溶解工艺和沉淀工艺，溶解工艺可以将大量的蛋白质溶解在溶剂中，沉淀工艺通过调节pH值，从而使蛋白质析出。

提取菜用黄麻叶蛋白时，以pH值为5的水作为浸提剂、按1∶8的料液比打浆3 min，室温下浸提6 min，85℃絮凝8 min，分离蛋白质后，再调节提取液pH值分别至3和11，继续分离蛋白质，经过3次不同pH值提取，提取率达到8.07%[39]。酸碱沉淀法提取其他植物叶蛋白的工艺参数如表5所示。

酸碱沉淀法可提高提取率，充分沉降植物叶蛋白，由于反应条件温和，所制备的叶蛋白结构疏松；但操作较复杂，大规模制备时，耗酸（碱）量大，而且需要高温或低温辅助沉降，增加了工业制备的成本。

表5 酸碱沉淀法提取部分植物叶蛋白的工艺参数

6 发酵酸法

发酵酸法的原理与酸化加热法基本相似，是酸化加热法的特殊形式，利用酵母菌等菌种在发酵过程中产酸产热，使溶液pH值降低至蛋白质的等电点，在酸效应和热效应的共同作用下析出蛋白。发酵酸法分为直接发酵法和间接发酵法，分别利用酵母菌和酸液，发酵一定时间提取叶蛋白。提取率的主要影响因素有发酵菌种、接种量、温度和时间。产酸和耐酸能力强的优良菌种可缩短发酵时间，降低发酵温度。

发酵酸法制备苜蓿叶蛋白时，乳酸菌接种量107个/mL，37℃发酵11 h，叶蛋白得率为14.9%[44]，接种相同数量的乳酸菌，34℃密闭发酵8 h，提取率为30.84%[45]。

发酵酸法属生物性提取方法，化学污染少，节约资源，环保，操作简单、成本低廉，提取过程中还会破坏皂角素等有害物质，制得的叶蛋白结构紧密，易分离，而且混有微生物蛋白，如果需要制作叶蛋白食品时还可保留益生菌。但是，该方法发酵耗时较长，而且发酵过程不易控制，对蛋白质有一定程度的降解。

7 酶法

植物细胞壁和胞间成分主要是纤维素和果胶，添加一定量的纤维素酶和果胶酶能破坏植物组织和细胞壁，使胞内蛋白更多地释放并溶于提取液中，从而提高提取率。

Ansharullah[46]等在用纤维素酶和淀粉酶辅助提取米糠中的蛋白质时，提取率可达53.20%。在茶渣中添加1.5%的纤维素酶和2.5%的果胶酶（以茶渣用量计），50℃提取2 h后，再添加2.5%的碱性蛋白酶，茶渣蛋白的提取率为63.97%[25]。Sajid等[2]比较了5种商业酶提取辣木种子蛋白的效果，确定了Protex7L是最适酶种，提取率可达75.4%。

酶法反应条件温和，多种酶联合使用能有效提取植物叶蛋白，且在酶解过程中可以产生具有生物活性的多肽，在食品和饲料方面具有很高的价值。但是，其提取成本较高，而且酶易失活。

8 其他方法

提取植物叶蛋白的方法还有浓缩法和凝聚剂沉淀法等。将甘薯茎叶打浆放入60%乙醇溶液中搅拌浸提50 min，离心后用80%乙醇溶液在70℃下洗涤沉淀2次，每次15 min，此条件下提取率可达18.7%[42]。以1∶4的料水比与花椰菜打浆，调节pH值至4.0，添加0.4 g/L的壳聚糖进行絮凝，制得的叶蛋白提取率为39.01%，得率为14.79%[47]。另外，超声波可破坏植物组织和细胞壁，提高提取率。超声波辅助提取法亦可使植物细胞裂解，释放更多蛋白。提取扁核木叶蛋白时，超声波处理后，其提取率可提高到87.9%，高于酸热法的70.37%[48]。提取叶蛋白的其他方法还有纯蛋白质沉淀法、反胶团相转移法、碱提膜过滤法、超滤法、结晶和重结晶法等，但相关报道较少。

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Methods for Plant Leaf Protein Extraction and Related Research Progresses

WANG Zhen，QIAO Tian-lei，HUO Nai-rui，GAO Wen-wei
（College of Animal Science&Veterinary Medicine，Shanxi Agricultural University，Taigu 030801，China）

The nutrients of plant leaf protein are comprehensive.Leaf protein has high edible value and medicinal value,which can be applied in food,feed,medical and other fields.It is a new protein resources,which has great potential development value.Methods suitable for leaf protein extraction include heating method,heating method combined with acid and alkali treatment,salting-out method and organic solvent method,and so on.This paper summarized leaf protein extraction methods and the related researches both domestic and overseas with an expection that this sort of low-cost material could be fully extracted with proper method and realize its high-value use.

leaf protein;extraction method;extraction process

Q946

A

1002-2481（2016）01-0126-05

10.3969/j.issn.1002-2481.2016.01.33

2015-09-23

山西省科技攻关项目（20130312009）

王震（1991-），男，山西太原人，在读硕士，研究方向：动物传染病诊断与防治。高文伟为通信作者。