|
郑 力
苜蓿被誉为“牧草之王”,为多年生宿根性草本植物，是世界著名优良牧草。它适应性强，产量高，适口性好且含有丰富的粗蛋白、矿物质及多种维生素，做为一种优良牧草已被广泛用于养殖业并被大力开发种植。但由于其含有皂素，青饲过多家畜易发生鼓胀病，故对苜蓿进行深加工，开发成各种苜蓿草产品一直受到人们的重视。
1 苜蓿产业的兴起
1.1 苜蓿产业的发展与现状
目前世界苜蓿播种面积约3 300万公顷，美国种植苜蓿1 100万公顷，约占世界种植面积三分之一。中国苜蓿种植面积130万公顷，实际可利用面积60万公顷，广泛分布于西北、华北、东北地区。我国是世界上苜蓿品种资源较为丰富的国家之一，有苜蓿种属的13个种，如天蓝苜蓿、黄花苜蓿、罗马苜蓿、大花苜蓿、天山苜蓿、紫花苜蓿等。种草养畜已不再是苜蓿的唯一利用方式，草产品已成为商品进入国际、国内市场。除苜蓿草粉、草捆、草颗粒、草块这些草产品外，苜蓿食品等深加工产品也不断涌现（如苜蓿汁饮料、苜蓿多糖保健品等），深受消费者喜爱。尤其是近年来我国政府推行退耕还草、还林的政策，使苜蓿种植业得到很大的发展，此举不仅可改善农业产业结构，扩大饲料资源，而且苜蓿根系发达在土壤中纵横交错，可拦截地表径流，防止冲刷，减少水土流失，在干旱地区种植苜蓿还可以防风固沙，防止土壤沙漠化，肥沃土地、恢复植被，保护生态环境。
1.2 苜蓿的利用价值
我国是蛋白饲料资源短缺的国家，目前蛋白饲料年缺口约为1 500万吨，据中国农科院饲料科学研究所有关专家预测，2010年和2020年我国蛋白饲料资源需求分别为6 000万吨和7 200万吨，饲料工业如果仅向现有的饲料资源等、靠、要，将不利于我国畜牧业的持续快速发展，应尽快找到丰富的蛋白资源。在当前苜蓿加工的新技术中有一种产品受到世界各国的普遍重视，这就是苜蓿叶蛋白，它是将苜蓿茎叶粉碎、压榨、凝聚、析出、最后干燥而形成的一种蛋白质浓缩物，其中蛋白质含量在38.31%～62.7%、粗脂肪6%～12%、无氮浸出物10%～35%、粗纤维2%～4%。苜蓿叶蛋白的开发利用有利于缓解我国目前蛋白饲料资源的紧张状态，充分利用苜蓿的潜在营养价值和提高其经济附加值。
2 苜蓿蛋白的提取方法及特点
我国苜蓿叶蛋白提取工作开始于20世纪90年代，虽然起步较晚，但起点高，在长期的探索中根据叶蛋白的不同性质总结了很多提取方法，主要有以下几类。
2.1 利用蛋白的溶解性
2.1.1 有机溶剂法
有机溶剂法是在苜蓿茎、叶的汁液（以下简称“汁液”）中加入乙醇、丙酮等有机溶剂，降低介电常数，使蛋白质沉淀析出。它可除去类脂化合物、叶绿素及类胡萝卜素等植物色素和导致叶蛋白有不良风味和颜色的多酚类物质，使其易干燥，消化率升高。缺点是操作复杂、投资大、成本高，难以规模化生产。
2.1.2 加热法
即将汁液直接进行加热得到絮凝物，通过离心分离得到粗蛋白的方法。其工艺如下：原料清洗→切碎打浆（料水比为1：3）→榨汁（滤布层数为2层）→加热（85℃下恒温7min）→冷却→离心→沉淀→叶蛋白凝聚物干燥→叶蛋白制品。
加热法叶蛋白的得率为4.70%，加热温度和叶蛋白中含氮物质、必需氨基酸和非必需氨基酸的含量以及叶蛋白的消化率都有极大的相关性。一般来说，温度越高，叶蛋白得率也越高。但是温度过高，对蛋白质的性质（热变性）影响也越大。因此，用直接加热法提取叶蛋白时温度一般控制在80~90℃。其主要优点是操作方便、沉淀快、絮凝物结构紧密、易过滤收集；缺点是耗能大、成本高。
2.1.3 盐析法
盐析法是一种在高盐浓度下，使汁液中各种物质在不同浓度的盐溶液中分别沉淀析出，以达到分离纯化蛋白质的方法。取汁液放入烧杯中，然后用（NH4）2SO4 调解溶液中（NH4）2SO4的饱和度，再离心10min，沉淀用丙酮和重蒸水洗涤后在恒温（105℃）干燥箱中干燥恒重。此法在常温下操作，具有简单安全的特点。加工出来的叶蛋白，虽然营养物质破坏少，但品质不够好，叶蛋白的得率和综合利用率都不高，因而经济效益受到限制。
2.2 利用蛋白质的两性
即酸、碱法：是利用蛋白质在等电点条件下或强碱作用下的变性沉淀。
酸法是用HCl将汁液的pH值调节至4.0左右直至产生叶蛋白沉淀。它操作方便、节省能耗、成本低、沉淀快，可减少生物碱含量。但此类絮凝物结构疏松，不易过滤分离，还会加速不饱和脂肪酸的氧化，使胡萝卜素的损失增多。
碱法则是用NaOH将pH值调节至强碱条件（在10.0左右）以产生较好的絮凝效果。优点基本上与酸法相同，并可破坏多种不利因子，如某些酶类、植物雌激素和皂素等，但不如酸法使用方便和普遍。
2.3 利用分子大小和形状差异
如碱提膜过滤法：它是用具有良好透性和机械性能的高分子膜，依据渗透和超滤的原理，将鲜叶浆汁中的溶剂（水）和溶质分子（蛋白质）按分子的大小和形状差异而实现蛋白质的有效分离。植物叶蛋白分子较大，不易通过滤膜而被阻隔在膜上面，而小分子的溶剂（如水、电解质和糖等）则能顺利通过滤膜，从而使其分离而得到糊状叶蛋白。提取时用稀碱液替代水，叶蛋白的溶出率更高。此工艺的特点是能耗低、投资少、产品耐贮存和能就地使用，较适用于分散的家庭式生产。
2.4 其它方法
如发酵分离法：将液汁置于缺氧发酵罐内发酵，利用乳酸菌产生的乳酸使叶蛋白絮凝，再用离心机或压滤机脱水。将乳酸发酵酸与鲜草提取液按体积比3：1混合，搅拌，静置，使叶蛋白充分凝聚后离心（3 000r/min,10min）获取叶蛋白凝聚物，再将叶蛋白凝聚物在60℃下烘干，pH值为3时叶蛋白得率最高。经发酵絮凝的叶蛋白质地柔软、溶解性好，且能破坏植物中对畜禽有害的物质，如植物雌激素（拟雌内酯）、皂角素、氰苷、生物碱、香豆素、酚类等。发酵分离法还具有节省能源（不用加热）、降低生产成本等优点。但由于发酵时间长，叶蛋白酵解作用延长，可造成一定的营养物质损失，叶蛋白产量下降较多。其最大优点是节能、无废物、无污染，还可使一些抗营养物质失去活性。但絮凝物结构疏松，难以分离，同时工序较多且复杂，使用不普遍。
另外，还有超滤、电渗析浓缩叶蛋白等提取方法，仍处于探索阶段。以上方法各有优缺点，在生产过程中应根据当地实际情况，因地制宜，合理选择。将不同方法组合使用，取长补短，提高效率应是今后此方面研究的重点。叶蛋白制品要满足人类视觉和味觉的要求，必须先进行脱色，现阶段用的吸附法、漂白法和有机溶剂处理，均可取得不同程度改善色泽的效果，但也带来叶蛋白的损失和提取成本的提高，这也是至今在世界范围内仍未解决的难题。
3 应用与展望
3.1 苜蓿目前主要用于饲料
苜蓿干草饲喂乳牛可显著提高产奶量和乳脂率，干草所含的维生素E能有效地控制牛奶的香味；干草饲喂肉牛、羊等可提高肉的品质；草粉饲喂蛋鸡可以提高产蛋率，改善蛋黄颜色，增加蛋壳强度和色泽，提高孵化率；肉鸡饲料中添加少量的草粉，可增强体质并使鸡皮肤、腿和喙呈现消费者所喜欢的黄色。大量苜蓿饲料产品通过市场或直接进入养殖业生产系统，必将促进养殖业、动物产品加工业、运销业的连锁发展，进而促进经济发展。
3.2 作为食品添加剂
苜蓿提取物中的蛋白质含量高，并具有低脂肪和低糖的特点，是糖尿病、高血压以及心血管病人的理想保健品。叶蛋白进入人们的膳食结构后，将会降低高胆固醇对身体的危害，符合食物结构回归大自然的发展趋势。它还含有多种维生素、胡萝卜素以及铁、镁、钙、锌、铜等矿物质元素，这些营养成分具有防病、治病、强身健体、防衰老等多种生理功能；苜蓿蛋白还具有良好的乳化、胶凝、发泡和热稳定性等理化性质，可用作练习蛋糕裱花的膏料；苜蓿叶蛋白以5%~10%的比例添加到挂面和馒头面团中，可丰富主食营养，且不会改变其加工特性，故可应用于食品工业。
3.3 展望
苜蓿蛋白的氨基酸模式比较合理，其赖氨酸与色氨酸含量比较丰富，与联合国粮农组织推荐的成人氨基酸模式基本吻合。根据蛋白质互补法，如将苜蓿叶蛋白与其它食物搭配食用，可充分利用其营养价值，如浓缩干燥或新鲜的苜蓿叶蛋白配以芝麻、酵母等原料，经创新工艺调制，味道奇特，其蛋白质因互补性强而使营养优势大增。但目前各国所产苜蓿蛋白均带草腥味且呈绿色，不适合广泛应用于食品工业，若能将其经纯化、脱色、脱味制成精蛋白，则应用前景必将更加广阔。
（参考文献12篇，刊略，需者可函索）
（编辑：崔成德，）
郑力，新疆大学生命科学与技术学院，讲师，830046，新疆乌鲁木齐市胜利路14号。
收稿日期：2006-05-29
|
相关信息
