叶蛋白研究进展

高 琦，金小乂，刘梓蘅，王晓文，张俊伟，薛友林,*

（1.辽宁大学轻型产业学院，辽宁 沈阳 110036；2.中共辽宁省委党校，辽宁 沈阳 110161）

1 叶蛋白简介

叶蛋白是一种具有功能性的蛋白质，主要以绿色植物的茎叶为提取原料，经过榨取或浸提、蛋白质分离和浓缩干燥等步骤制备的蛋白质浓缩物（Leaves protein concentrates,LPC）。其最终的蛋白质产量通常是叶蛋白总质量的40%～60%[1]，随叶片来源和提取过程而变化。叶蛋白制品还含有部分碳水化合物、脂肪，以及少量的粗纤维、灰分等物质，总能量较低，胡萝卜素、叶黄素含量都较高，营养成分优良，具有18种氨基酸成分，可补充人体所需的营养，减轻消化系统负担，预防各种疾病。

2 叶蛋白来源

2.1 原料选择

作为叶蛋白的主要生产原料，绿色植物茎叶应保证其蛋白质含量较高且叶片较多，同时植物茎叶不能含如有毒、高黏性等不利于蛋白提取的成分，以保证提取的叶蛋白有较高的质量和产量。

据统计，目前有60多种可用于叶蛋白提取的植物茎叶，其中包括多种热带和亚热带地区的植物，其蛋白含量在20%～30%；而且有约20种植物茎叶的蛋白含量高于30%，最高的达到60.8%[2]。

2.2 原料分类

2.2.1 牧草类

适合生产叶蛋白的牧草主要有两类：①豆科牧草；②禾本科牧草。

豆科牧草包括苜蓿、三叶草、草木樨、紫云英、光叶紫花苕等，生产的叶蛋白一般含50%～60%的粗蛋白质。其中苜蓿由于其平衡完善的氨基酸组成及本身较高的适口性，叶蛋白及赖氨酸含量高，被誉为“牧草之王”。

禾本科牧草包括黑麦草、鸡脚草、燕麦叶等，生产的叶蛋白含有30%～50%的粗蛋白质。其中黑麦草是禾本科牧草中蛋白含量较高的一种，其叶蛋白包含17种氨基酸，仅次于紫花苜蓿，是一种较为理想的蛋白原料[3]。

2.2.2 树叶类

我国对树叶的成分、叶蛋白含量及特性已经进行了研究，其平均粗蛋白含量一般在13.2%左右，包括蛋白含量较高的刺槐叶（23.6%）、松叶（12.1%）、榆树叶（17.9%）、杨树叶（12.8%）、构树叶（21.2%）、桑树叶（18.1%）、柏树叶（8.4%）、乌饭树叶（9.6%）等[4]。其中刺槐叶蛋白氨基酸种类齐全，属完全蛋白质，总氨基酸含量可达64%～97.9%，且含有34%～38%的呈味氨基酸，提高了适口性，应用前景优良[5]。

2.2.3 农产品废弃物类

我国存在多种可进行蛋白质提取的农产品废弃物，如芦笋叶粗蛋白含量约26.6%、红薯藤叶粗蛋白含量约29.9%、花生叶粗蛋白含量约20%，尤其是甘薯藤和花生叶产量很高，资源浪费很严重。

2.2.4 其他

其他科属的叶片，如茄科烟草叶蛋白含量可达15.0%以上[6]，竹叶类蛋白含量为9.9%[7]，水生植物类如水葫芦叶蛋白含量可达25.8%[8]，红萍叶蛋白含量可达25%[9]等。

3 叶蛋白提取

提取叶蛋白可供选择的工艺方法有很多，需要根据需求或特点选择不同的提取方法，在保证蛋白产量的同时得到最优的理化性质。

3.1 加热法

加热法主要为直接加热法，即直接对浸提溶液进行加热，蛋白受热沉淀后通过离心可得粗蛋白。该法操作简单易行且成本较低，常用于植物茎叶蛋白的提取，但是温度过高会破坏蛋白结构使其变性，蛋白活性降低的同时其提取率也会有所降低。

王晋峰等[3]发现，紫花苜蓿叶中除蛋氨酸外的其他七种必需氨基酸含量均高于普通牧草，并且利用60~70℃的逐渐加热法提取叶蛋白，提取率最高可以达到89.2%。薛琳等[10]通过不同提取方法对苜蓿叶蛋白提取进行了比较研究，确定了加热法是提取苜蓿叶蛋白最有效的方法。邹文辉等[11]利用不同方法提取了草坪草屑中的叶蛋白，发现加热法的叶蛋白提取率最高，且所提叶蛋白的絮凝沉淀效果最佳，并易于过滤。李雪枫等[12]利用70~90℃逐渐升温的水浴加热法提取柱花草叶蛋白，发现随着温度的升高，其提取率也不断提高，最高可达28.71%。

3.2 酸性热提法

酸性热提法是将酸式提取法和加热提取法联合应用的一种新型提取方式，其提取工艺主要是调节浸提溶液pH至2.5~5.5，并将溶液加热至40~60℃，使蛋白凝聚沉淀。虽然该法具有蛋白沉淀快、过滤收集方便等优点，但酸性试剂的大量使用及酸性废物的产生会对环境造成一定影响，使其在应用上受到一定限制。

Horigome等[13]采用酸性热法提取燕麦叶和黑麦草叶蛋白，发现在溶液加热前加入钙盐能够明显提高蛋白的分离效果。李勇等[14]利用果胶-纤维素-半纤维素复合酶辅助的酸性热提法提取竹叶蛋白，提高了竹叶蛋白的提取率。

3.3 乳酸发酵法

乳酸发酵法提取叶蛋白是利用发酵液中的酸效应使溶液中蛋白沉淀，通过离心分离得到粗蛋白。该法不会产生废物，同时还能有效降低粗蛋白中皂角素等有害物质含量，而乳酸菌作为一种有益菌，在提取过程中能得以保留，有利于叶蛋白向食品转化。但该法蛋白凝聚耗时较长，如果要大规模生产，就要求企业配备乳酸发酵设备，这极大的增加了投入和成本负担。

王世宽等[15]论述并比较了乳酸发酵法、水提法、酸碱法等常用的叶蛋白提取方法，指出利用乳酸发酵法提取叶蛋白有较好的提取效果，具有良好的发展前景。刘鹏等[16]研究发现乳酸发酵液的新鲜与否、乳酸菌数量高低等指标对叶蛋白提取率有较大影响，酸液越新鲜、乳酸菌越多对叶蛋白提取越有利。曾凡枝等[17]确定了利用乳酸发酵法提取苜蓿叶蛋白的最佳生产工艺。

3.4 盐析法

盐析法是利用蛋白在一定盐浓度溶液中沉淀析出的特性来分离纯化植物叶蛋白。该方法具有操作简单、成本低且叶蛋白活性高等优点。

王晋峰等[3]采用盐析法提取了光叶紫花苕和白三叶的叶蛋白，发现硫酸铵作为盐析剂时，提取得到的白三叶的叶蛋白含量低于紫花苕，并且不同浓度的盐溶液能够析出不同组分的叶蛋白。孙崇臻等[18]通过研究不同方法提取桑叶蛋白，发现盐析法是一种可行的叶蛋白提取方法，同时所提的叶蛋白也具有较好的功能特性。

3.5 有机溶剂分级沉淀

有机溶剂分级沉淀法是利用有机溶剂如甲醇、乙腈等将蛋白质沉淀分离，相较于盐析法，有机溶剂法具有较高的分辨率。但该方法需要在低温下进行操作以确保蛋白活性，并且过高的溶液浓度极易造成蛋白变性。

昝林森等[19]使用两种有机溶剂提取了洋槐叶中的叶蛋白，蛋白含量最高可达15.6%。使用有机溶剂法提取叶蛋白时，提取溶液中部分植物色素、多酚化合物以及有害化合物的含量有明显下降，能够免去叶蛋白脱色的过程[20]。

3.6 超滤法

超滤法一般是在常温状态下，通过调节泵的压力和流量对溶液中的物质进行选择性分离，其具有操作简便、能量消耗小等优点。

Koschuh等[21]利用超滤法提取黑麦草叶蛋白，该方法提取的蛋白提取率最高为59%，明显高于加热法。邹强等[22]发现菜籽蛋白中的有毒物质经超滤后能有效地去除，且蛋白提取率有明显增加。

3.7 超声波/微波辅助法

超声波辅助提取法是利用超声波的空化效应加快蛋白的溶出，从而提高蛋白提取效率，有效地降低了叶蛋白提取的时间，该法温度可控且对叶蛋白及其他成分破坏较小。利用微波电磁场作用，能有效、快速地配合其他方法提取叶蛋白。

王芳等[23]采用微波辅助提取结合酸沉法提取桑叶蛋白，研究了溶液pH、离子强度、提取温度对桑叶蛋白功能性质的影响。吕晓亚等[24]采用超声-微波萃取法提取辣木叶中的可溶性蛋白，蛋白含量最高达40.1 mg/g，并且氨基酸组成丰富。

4 叶蛋白的脱毒、脱色、脱腥

4.1 脱毒

目前广泛使用的苜蓿等原料本身毒素含量很低，但一些豆科牧草如紫云英、黑麦草、红豆草等，虽然有较高的蛋白含量，但却含有毒性成分，如皂甙、酚、胺等。

加热法是目前广泛应用的脱毒方法，可有效地分解毒性成分，但多次加热不仅能源消耗大，还可能造成某些物质的改变。有试验证明，在豆科牧草的原液中加入VC可减少酚类、胺类物质的氧化[16]。黄威[25]在提取南瓜叶蛋白时，采用先酸洗后醇洗的方法生产浓缩叶蛋白，可除去部分酚类化合物和生物碱。

4.2 脱色与脱腥

叶蛋白制品普遍为深绿色，而且有青草味，如何有效地将叶蛋白脱色脱腥，并保留其活性及功能特性，这是目前亟待解决的问题，同时也是叶蛋白产品开发和利用的难点。

目前对叶蛋白脱色脱腥的研究较少，大多局限于提取方法与工艺优化方面。比较有效的方法只有使用有机溶剂进行处理，而无水乙醇是效果最佳的浸提剂，浸提级数是主要影响因素，一般需要2～3级，处理后颜色变为浅灰白，青草味很淡[26]。

刘晓颖[27]通过酸加热和有机溶剂提取（95%乙醇）两种方法结合对黑麦草中脱色叶蛋白进行了提取，产量虽然较低，但其具有很高的溶解性，改善了叶蛋白的颜色和味道，提升了叶蛋白的经济价值，是研究的一种新方向。

5 叶蛋白营养价值

叶蛋白中粗蛋白含量一般可达45%~50%，所含的氨基酸组分齐全，一般可达17种左右，特别是必需氨基酸如亮氨酸、苯丙氨酸、缬氨酸等含量均较高。将六种叶蛋白的氨基酸含量进行了总结和对比，详见表1。

苜蓿叶蛋白生物价高达80%，接近于牛乳（90%）的生物价，必需与非必需氨基酸含量贴近联合国粮农组织/世界卫生组织（FAO/WHO）标准的规定，采用模糊识别和氨基酸比值系数法得出与标准蛋白的贴近度为0.72[28]。此外，紫云英、黑麦草、甘薯、花生叶蛋白氨基酸成分组成均较好，但第一限制性氨基酸不同，可相互混合，均衡调配营养。

叶蛋白制品不仅其氨基酸种类丰富，还含有多糖、维生素、胡萝卜素及多种矿物元素等营养性成分，能够提高人体免疫力、预防疾病、强身健体、防衰抗老。叶蛋白具有较低的脂肪含量且不含胆固醇，可降低高胆固醇及心血管疾病的发病率。

表1 六种叶蛋白氨基酸含量Table 1 Amino acids contents of six leaf proteins 单位：mg/g

6 叶蛋白利用

6.1 饲用价值

在我国，叶蛋白的主要利用方式是将叶蛋白提取后按比例加入饲料中，能有效提升饲料的蛋白质含量。其中苜蓿、黑麦草、紫云英叶均可加工为优质饲料，主要用于饲喂草食性家畜。叶蛋白产业的发展能够有效地促进饲料产业的发展和饲料结构的调整，并加快饲料产品深、精加工以及向高级饲料的转化。

6.2 食用价值

叶蛋白具备诸如易消化吸收、营养丰富等特性。将叶蛋白以添加剂的形式加入至食品中，能够提高食品的营养价值和经济附加值。如在面条制品中加入4%的苜蓿叶蛋白，在提高面条营养品质的同时，并不会改变其流变学特性、加工性能和口感[32]；在威士忌制作和蛋糕烤制过程中，常用理化性质良好的烟叶蛋白作为添加剂[6]；菠菜叶蛋白也常用作食品添加剂和天然色素[33]。

6.3 医用价值

在医疗保健、临床治疗等方面叶蛋白具有很多应用。如从绿茶茶叶中提取的叶蛋白在小鼠体内起到抗肿瘤的作用[34]；苜蓿叶蛋白及其酶解肽具有较高的抗氧化活性，同时具有降血脂、抗衰老、增强免疫力等功能[35]；麻绞叶蛋白具有良好的抗氧化活性，能够有效清除自由基，从而保护机体不受自由基的侵害[36]。

7 叶蛋白发展前景

叶蛋白提取不仅提高了作物的附加值，又将这些农业副产物变废为宝，最大程度合理地利用了资源，且所得到的叶蛋白具有多种生理功能。从长远来看，仍应进一步研究工厂化生产中如何降低原料成本和能耗，并且要最大限度保护维生素、活性物质等有效成分，最大程度上去除产品中的抗营养物质和毒素，保证叶蛋白的安全性。叶蛋白食品的开发与推进能够改善国民的膳食结构、提高健康水平，并为推动食品行业的发展做出贡献。