饲料桑叶蛋白提取工艺研究

2016-10-21 16:40张正周冯骏郑旗
农业与技术 2016年5期

张正周 冯骏 郑旗

摘 要:通过试验优化饲料桑叶蛋白的提取工艺,以提高叶蛋白的提取率。结果表明,浸提时间45min,液料比15:1,浸提温度35℃,浸提液浓度0.5%时,饲料桑叶蛋白提取率最高,为(2.11±0.03)%。

关键词:饲料桑;叶蛋白;提取率

中图分类号:S888.321 文献标识码:A DOI:10.11974/nyyjs.20160310003

前言

近年来,我国畜牧产业发展迅速,然而随着人口的增多、环境的破坏、耕地的减少,饲料资源严重不足,高品质蛋白质饲料更是严重缺乏,蛋白质饲料多年来都是以豆粕为原材料进行加工,国内豆粕产量有限,每年进口蛋白饲料超过2000t,饲料的缺口已经严重制约的畜牧产业的可持续发展。

新鲜植物的叶、嫩茎压榨后可以得到具有较高营养的汁液,这些汁液经浓缩提取,可以得到叶蛋白。叶蛋白含有 18 种必需氨基酸,且其组成比例平衡,是畜禽的优质蛋白质饲料[1]。

饲料桑,也叫雅津蛋白桑,是我国桑产业中效益较好的新型品种,区域适应性强,具有直接的生态价值和饲料价值,因其枝条和叶片中蛋白质含量高,适口性好,逐渐在畜禽养殖中用于代替其他饲料,并且,饲料桑是提取叶蛋白的优良原材料,从饲料桑中提取叶蛋白,不仅能够缓解饲料短缺问题,也可以提高饲料桑产业的发展速度,增加农户的收益[2]。因此研究从饲料桑中提取叶蛋白的工艺显得尤其重要。

1 材料与方法

1. 1 材料

饲料桑,成都市农林科学院种植基地所产饲料桑嫩枝叶。

1. 2 方法

制备浸提液:精确称取饲料桑枝叶30g置于打浆机中,根据料液比添加提取液(NaOH溶液),打浆5 min,然后静止浸提,200目网筛过滤并洗涤滤渣,3000 r/min 离心5min得上清液,上清液经活性炭吸附脱色60 min,3000 r/min离心5min得上清液,即为叶蛋白浸提液。

1. 3 浸提液中蛋白质含量测定

凯氏定氮法测定蛋白质含量(GB5009.5-2010)。

1. 4 叶蛋白提取率的计算

提取率/%=蛋白质含量(g/mL)×浸提液体积(mL)

饲料桑枝叶重量(g)

2 结果与分析

2.1 浸提时间对叶蛋白提取率的影响

在液料比为10:1,浸提温度为35℃,提取液浓度为0.6%时,研究浸提时间对叶蛋白提取率的影响,结果如图1所示。由图1可知,随着浸提时间的延長,叶蛋白的提取率先迅速升高,在浸提时间为55min时,叶蛋白提取率达到最高,为1.81%。浸提时间短,蛋白质溶解少,提取不充分导致了叶蛋白提取率的低下;延长提取时间,提取率会得到提高,但是,过长的浸提时间并不能有效提高提取率,这是因为,当蛋白质已经完全溶出后,再延长时间也不会提高蛋白质的浓度,反而会降低生产效率。与浸提时间55min的提取率相比较,45min、65min浸提时间的提取率虽然稍低,但是差异不显著,从提取效率上考虑,确定浸提时间45min为最优浸提时间。

2.2 料液比对叶蛋白提取率的影响

当浸提时间为45min,浸提温度为35℃,提取液浓度为0.6%时,研究液料比对叶蛋白提取率的影响,结果如图2所示。由图2可知,随液料比的提高,叶蛋白提取率迅速增大,当液料比为15:1时,叶蛋白提取率最大,为1.86%,液料比超过15:1,提取率会降低。这是因为饲料桑原料较多时,浸提效果差,蛋白质难以浸出,大量蛋白质仍会继续留在饲料桑叶片或枝条中;在打浆的过程中,饲料桑叶片和枝条中的蛋白质水解酶会部分被释放出来,料液比低于15:1时,浸提液太多,虽然可以将更多的蛋白质浸提出来,但也使得蛋白质水解酶和叶蛋白接触的几率增加,一部分叶蛋白会被蛋白水解酶水解,从而降低了叶蛋白提取率。因此合适的液料比十分重要,在所做试验范围内,从试验结果看,液料比为15:1时,叶蛋白提取率最高。

2.3 浸提温度对叶蛋白提取率的影响

当浸提时间为45min,液料比为15:1,提取液浓度为0.6%时,研究浸提温度对叶蛋白提取率的影响,分别测定浸提温度为15℃、25℃、35℃、45℃、55℃及65℃时叶蛋白的提取率,结果如图3所示。由图3可知,随温度增加,叶蛋白提取率为先升高后降低的趋势,温度过低,会使得蛋白质分子热运动减弱,从而减少叶蛋白的溶出,降低提取率;当温度过高时,会造成蛋白质部分失活甚至是全部失活,也不利于叶蛋白的提取。试验结果表明,35℃时,叶蛋白的提取率最高,为1.92%。

2.4 提取液浓度对叶蛋白提取率的影响

当浸提时间为45min,液料比为15:1,浸提温度为35℃时,研究提取液浓度对叶蛋白提取率的影响,结果如图3所示。由图3可知,当提取液浓度为0.5%时,提取率有最大值为2.01%,提取液浓度<0.5%时,提取率随提取液浓度的升高而增大,当提取液浓度>0.5%时,提取率随提取液浓度的升高而减小,提取液浓度最佳为0.5%。这可能是因为过低的提取液浓度达不到提取效果或者提取效果很弱,过高的提取液浓度,使得体系碱性太强,引起蛋白质部分变形,从而降低了提取率。

3 结论与讨论

3.1 结论

浸提时间、液料比、浸提温度、浸提液浓度对饲料桑叶蛋白的提取率都有一定的影响,由单因素试验结果可知,浸提时间45min,液料比15:1,浸提温度35℃,浸提液浓度0.5%时,饲料桑叶蛋白提取率最高。在此工艺条件下进行3次平行验证性试验,结果,饲料桑叶蛋白提取率为(2.11±0.03)%,大于所有单因素试验的最大值。

3.2 讨论

本文最佳参数仅为实验室数据,扩大生产进行中试是否适合,还有待下一步研究;此试验结果证实,在此工艺参数下,可以在一定程度上提高饲料桑叶蛋白的提取率,至于各工艺参数之间是否有交互作用,也有待下一步研究。

参考文献

[1]蒋美山,易兴友,李中伟.饲料桑的营养价值及其在畜禽日粮中的应用[J].当代畜牧,2015(24):31-32.

[2]刘信宝,吴淼,耿奇等.饲料桑叶蛋白提取工艺优化[J].畜牧与兽医,2014,46(6):56-59.

作者简介:张正周,硕士,工程师,主要研究农产品保鲜、加工;张驰松,硕士,工程师,主要研究特色农产品的加工、综合利用、保鲜等。