一種苜蓿多目標(biāo)聯(lián)產(chǎn)提取分離方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及苜蓿有效成分提取領(lǐng)域，具體而言，涉及一種苜蓿多目標(biāo)聯(lián)產(chǎn)提取分 離方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 苜蓿葉蛋白的蛋白質(zhì)含量高，營養(yǎng)豐富，必需氨基酸完善，消化率高，能量代謝率 高，是理想的高蛋白飼料添加劑，在目前國際推行的有機(jī)食品畜牧業(yè)中國際和國內(nèi)市場應(yīng) 用前景廣闊。葉蛋白不僅可以滿足大牲畜的飼料，也是水產(chǎn)養(yǎng)殖、大型肉用養(yǎng)禽業(yè)、養(yǎng)豬業(yè) 和特種養(yǎng)殖業(yè)最好的蛋白添加型飼料。經(jīng)大量試驗研究證明，用苜蓿葉蛋白飼喂奶牛、肉 牛、蛋雞、肉雞、豬、水產(chǎn)業(yè)等效果非常顯著。主要表現(xiàn)在：節(jié)約精飼料，降低飼養(yǎng)成本，提高 養(yǎng)殖效益，提高畜、禽、水產(chǎn)品等品質(zhì)，增加產(chǎn)品產(chǎn)量，改善畜、禽的健康狀況，增強(qiáng)畜禽的體 質(zhì)。每年每頭奶牛節(jié)省精飼料350kg，每頭奶牛產(chǎn)奶量日增6kg，總受胎率可提高到98 %以 上；肉牛個體產(chǎn)肉量增長9. 52%。歐洲許多國家，在蛋雞出欄前三個月開始飼喂苜蓿葉蛋 白，提高產(chǎn)蛋量9. 4%，產(chǎn)蛋率提高6. 1 %，葉黃素使雞肉鮮嫩，使雞的皮膚和蛋黃的顏色得 到改善。蛋白葉黃素產(chǎn)品中大部分用于雞飼料，為了給肉雞上色，其用量相當(dāng)高（達(dá)5%)， 給雞蛋殼和蛋黃上色時用量較低。一頭商品豬可節(jié)約飼料70kg，利用苜蓿葉蛋白代替玉米、 豆柏、魚粉等蛋白添加劑是新型養(yǎng)豬業(yè)的發(fā)展方向；苜蓿葉蛋白含有天然的葉黃素、葉綠 素和胡蘿卜素等，葉蛋白可滿足基本的營養(yǎng)要求，葉綠素可大大提高水產(chǎn)品魚、蝦的鮮美程 度，β胡蘿卜素可促進(jìn)對蝦體內(nèi)蝦紅素的增加，使外觀鮮艷，蝦肉鮮美，增加附加值?？傊?， 苜蓿深加工產(chǎn)品葉蛋白含量高，營養(yǎng)豐富，所含必須氨基酸完善，消化率高，能量代謝率高， 是理想的飼料高蛋白添加劑，在目前國際普遍推行有機(jī)食品的畜牧業(yè)中具有廣闊的發(fā)展前 景。苜蓿葉蛋白含量與豆柏和魚粉相當(dāng)，但飼用效果高于豆粉和魚粉，作為蛋白質(zhì)飼料，以 苜蓿葉蛋白替代魚粉和豆柏潛力巨大。
[0003] 苜蓿葉蛋白在食品工業(yè)中也具有很好的應(yīng)用前景，從苜蓿中提取出可直接食用的 葉蛋白（白蛋白），含有18種氨基酸（8種人體必需氨基酸），與聯(lián)合國糧農(nóng)組織推薦的成 人氨基酸構(gòu)成基本吻合。苜蓿中的賴氨酸含量高達(dá)5. 6-7. 4%，可彌補(bǔ)谷物類食品中的不 足。苜蓿葉蛋白具有防病、防衰老、強(qiáng)身健體等生理功能，苜蓿葉蛋白提取后的草渣中，含有 70%以上的總膳食纖維，是很好的天然果蔬類纖維源，可以防止便秘、降低血清膽固醇、調(diào) 節(jié)血糖平衡、預(yù)防膽結(jié)石及減少人體腸道癌變，改善腸道微生物活動和抵抗乳腺癌的發(fā)生， 苜蓿膳食纖維可用于多種食品添加劑（面制食品、冰淇淋、發(fā)酵乳制品和飲料等），大大提 高產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)效益。
[0004] 苜蓿葉蛋白提取在我國科研院所及高等院校等都進(jìn)行了大量的研究，但都停留在 實驗室研究階段，一直未能實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。主要存在以下原因：
[0005] 1.苜蓿葉蛋白提取率低
[0006] 從牧草中提取的葉蛋白主要由葉綠體蛋白質(zhì)（chloroplast protein)和細(xì)胞質(zhì)蛋 白（cytoplasm protein)組成。其中45%左右是與類脂和葉綠素結(jié)合成的難溶性結(jié)構(gòu)蛋 白，只有把難溶于水的大分子量蛋白（40-56萬）即結(jié)構(gòu)蛋白和細(xì)胞壁蛋白的細(xì)胞壁打破才 能提取出來，傳統(tǒng)的國際上現(xiàn)行的生產(chǎn)工藝為機(jī)械打碎。鮮苜蓿草切碎后經(jīng)過一次、二次甚 至三次機(jī)械打碎，否則葉蛋白提取率低。
[0007] 2.提取葉蛋白能量消耗大
[0008] 鮮苜蓿草打漿消耗功率大，法國苜蓿公司現(xiàn)行的離心錘式打漿機(jī)的功率為160KW， 需4臺打漿二次。每小時處理鮮草50t，為了使打漿能順利進(jìn)行，還要加入20%水。生產(chǎn)一 噸葉蛋白消耗能量768KW/T. h，電耗384元/T (按0. 5元/KW. h)。單螺桿榨汁機(jī)200KW，需 2臺，能耗400KW/T，電耗200元/T，僅打漿榨汁二道工序耗能為580元/T，這對于能源匱乏 的中國成為制約葉蛋白工業(yè)生產(chǎn)的瓶頸。
[0009] 綜上可以看出，現(xiàn)有苜蓿處理工藝，苜蓿有效成分得率低，能耗大，并且得到的蛋 白分子量很大，不利于利用。
[0010] 有鑒于此，特提出本發(fā)明。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 本發(fā)明的目的在于提供一種苜蓿多目標(biāo)聯(lián)產(chǎn)提取分離方法，利用生物酶法提取植 物蛋白，并使其水解成小分子蛋白不僅有利于消化吸收，提高生物效價，而且易溶于水，為 結(jié)構(gòu)蛋白的提取開辟一條新路，同時，苜蓿本身的成分得到了全面回收利用，節(jié)約資源，防 止環(huán)境污染，并達(dá)到了節(jié)約能源的目的。
[0012] 為了實現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，特采用以下技術(shù)方案：
[0013] -種苜蓿多目標(biāo)聯(lián)產(chǎn)提取分離方法，包括以下步驟：
[0014] (a)、取苜蓿鮮草，預(yù)處理后經(jīng)碾切、打漿后，得到漿液，在所述漿液中加入纖維素 酶進(jìn)行酶解；
[0015] (b)、將酶解后的漿液分離，得到草渣和上清液，所述草渣回收作為飼料，所述上清 液進(jìn)行多級串聯(lián)酶解；
[0016] (C)、將多級串聯(lián)酶解后的漿液進(jìn)行脫色，脫色得到的葉綠素回收利用，脫色的液 體進(jìn)行分離，得到上清液和固體物質(zhì)，其中的上清液回收，得到以葉黃素為主的產(chǎn)品，固體 物質(zhì)即為多肽。
[0017] 20世紀(jì)中期生物酶法在我國食品行業(yè)中開始利用，主要用于果品深加工、大豆多 肽蛋白生產(chǎn)、鮮骨膠原蛋白等的提取。本發(fā)明提供的苜蓿多目標(biāo)聯(lián)產(chǎn)提取分離方法，利用生 物酶法提取植物蛋白，使其水解成小分子蛋白，不僅有利于消化吸收，提高生物效價，而且 易溶于水，為結(jié)構(gòu)蛋白的提取開辟一條新路，同時，達(dá)到了節(jié)約能源的目的。并且，本發(fā)明提 供的苜蓿的處理方法將苜蓿的有效成分全部利用，不僅減少了環(huán)境污染，還增加附帶產(chǎn)值， 具有重大意義。
[0018] 其中，苜蓿草的預(yù)處理是將苜蓿草清洗后甩干，以防止雜質(zhì)對后續(xù)程序的干擾；在 機(jī)械碾切中，要求達(dá)到壓扁莖桿，方便打漿；通過打漿進(jìn)一步搗毀細(xì)胞壁，通過加入纖維素 酶進(jìn)行酶解，進(jìn)一步使細(xì)胞壁破壞，為提取結(jié)構(gòu)蛋白打開通道。酶解后的漿液粘度下降，以 利于后續(xù)的分離。
[0019] 進(jìn)一步地，在步驟（a)中，所述漿液在加入纖維素酶之前，還包括對所述漿液中的 纖維進(jìn)行研磨的步驟。通過研磨將漿液中的纖維進(jìn)行均質(zhì)，以利于纖維素對漿液中的大分 子纖維酶解的均一性。
[0020] 為了利于后續(xù)蛋白的分離，進(jìn)一步地，在步驟（a)中，所述纖維素酶的添加量為所 述苜蓿鮮草重量的〇. 5% -2%，酶解時間為45_55h。
[0021] 優(yōu)選地，在步驟（b)中，所述多級串聯(lián)酶解具體為：
[0022] 多級串聯(lián)酶解的級別設(shè)置為4-6級，每一級別酶解的溫度范圍控制在25-55Γ之 間，pH控制在6-7之間，且從第一級別到下一級別的溫度逐漸升高，而pH值則逐漸降低。
[0023] 需要注意的地方在于，多級串聯(lián)酶解的級別設(shè)置為4-6級，然后每級之間串聯(lián)，具 體每一級別的溫度與PH選取是通過大量的實驗得到的適宜的范圍，而且第一級別到下一 級別的溫度按照逐漸升高的趨勢進(jìn)行設(shè)定，而PH值則呈逐漸降低的趨勢，以保證酶解產(chǎn)物 的質(zhì)量。
[0024] 經(jīng)多次試驗驗證，多級串聯(lián)酶解所用的酶為木瓜蛋白酶和中性蛋白酶的混合 物，且木瓜蛋白酶和中性蛋白酶的添加重量比例為1 : 0.8-1. 5,得到的多肽平均分子量 < 2000Da，不僅有利于消化吸收，提高生物效價，并且水溶性好。優(yōu)選地，在步驟（b)中，所 述多級串聯(lián)酶解所用的酶為木瓜蛋白酶和中性蛋白酶的混合物，所述木瓜蛋白酶和中性蛋 白酶的添加重量比例為1 : 0.8-1. 5。
[0025] 為了進(jìn)一步保證酶解產(chǎn)物的分子量大小以及得率，優(yōu)選地，在步驟（b)中，所述多 級串聯(lián)酶解所用的酶的添加量為酶解物質(zhì)重量的〇. 3% -0. 8% ;所述多級串聯(lián)酶解的時間 為 45-50h。
[0026] 生物法提取苜蓿多肽與非生物法比較其沉降速率增加，以葉蛋白和白蛋白為主的 多肽分離因數(shù)降低，汁液中粘度大大降低，為多肽的分離創(chuàng)造了有利條件，為多肽分離設(shè)備 選型提供了依據(jù)。選用連續(xù)式臥式螺旋卸料沉降離心機(jī)分離效果好，且效率高。分離因素 大于3500,多肽分離均可達(dá)85%以上。優(yōu)選地，在步驟（c)中，所述分離采用連續(xù)式臥式螺 旋卸料沉降離心機(jī)進(jìn)行。
[0027] 葉黃素水溶性較好，脫色后的上清液中干物質(zhì)含量為3% -4%，葉黃素約占35%， 還有糖類等營養(yǎng)物，是理想的天然食用色素，其經(jīng)濟(jì)價值高，回收利用，增加了副產(chǎn)值，也避 免了對環(huán)境的污染。進(jìn)一步地，在步驟（c)中，所述其中的上清液回收通過以下方法進(jìn)行：
[0028] 將上清液進(jìn)行濃縮后干燥，得到以葉黃素為主的產(chǎn)品。
[0029] 為了降低能耗，且不影響其中的活性成分的活性，優(yōu)選地，在步驟（c)中，所述濃 縮采用高效三效真空蒸發(fā)器進(jìn)行，濃縮物料出口溫度50-55°C，出料濃度30-35%，得到濃 縮液；
[0030] 將所述濃縮液送至壓力式噴粉塔進(jìn)行造粒噴粉，即得。
[0031] 苜蓿在生產(chǎn)過程中，原料草需要保持新鮮，原料草的質(zhì)量和新鮮程度會直接影響 到多肽以及其他成分的產(chǎn)量和質(zhì)量。優(yōu)選地，在步驟（a)中，所述苜蓿鮮草為：苜蓿從收割 到加工不超過4小時。
[0032] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：
[0033] (1)本發(fā)明提供的苜蓿多目標(biāo)聯(lián)產(chǎn)提取分離方法，利用生物酶法提取植物蛋白，使 其水解成小分子蛋白，不僅有利于消化吸收，提高生物效價，而且易溶于水，為結(jié)構(gòu)蛋白的 提取開辟一條新路，同時，達(dá)到了節(jié)約能源的目的；并且，本發(fā)明提供的苜蓿的處理方法將 苜蓿的有效成分全部利用，不僅減少了環(huán)境污染，還增加附帶產(chǎn)值，具有重大意義。
[0034] (2)本發(fā)明在多級串聯(lián)酶解前，先加入纖維素酶進(jìn)行酶解，為多肽的獲得提供很好 的條件。
[0035] (3)本發(fā)明通過多級串聯(lián)酶解，選用特定的酶、其之間的添加比例以及添加量，并 限定酶解的條件，獲得的多肽平均分子量< 2000Da，具有非常高的生物活性，該多肽制成噴 劑后噴施于人體皮膚，能快速的緊致皮膚，特別是對于噴施于產(chǎn)后的媽媽的腹部，噴施兩周 即可使松垮的皮膚恢復(fù)如初；該多肽還能夠與纖維結(jié)合，形成纖維蛋白，對治療癌癥有很大 的應(yīng)用前景；另外，該多肽制成口服制劑，具有非常好的提高人體免疫力的效果，對關(guān)節(jié)病 也具有非常好的效果。
[0036] (4)本發(fā)明還對多級串聯(lián)酶解后的上清液進(jìn)行了回收利用，得到以葉黃素為主的 產(chǎn)品，增加了副產(chǎn)值，并且也避免了對環(huán)境的污染。
【具體實施方式】
[0037] 下面將結(jié)合