一种苜蓿多目标联产提取分离方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及苜蓿有效成分提取领域，具体而言，涉及一种苜蓿多目标联产提取分 离方法。
【背景技术】
[0002] 苜蓿叶蛋白的蛋白质含量高，营养丰富，必需氨基酸完善，消化率高，能量代谢率 高，是理想的高蛋白饲料添加剂，在目前国际推行的有机食品畜牧业中国际和国内市场应 用前景广阔。叶蛋白不仅可以满足大牲畜的饲料，也是水产养殖、大型肉用养禽业、养猪业 和特种养殖业最好的蛋白添加型饲料。经大量试验研究证明，用苜蓿叶蛋白饲喂奶牛、肉 牛、蛋鸡、肉鸡、猪、水产业等效果非常显著。主要表现在：节约精饲料，降低饲养成本，提高 养殖效益，提高畜、禽、水产品等品质，增加产品产量，改善畜、禽的健康状况，增强畜禽的体 质。每年每头奶牛节省精饲料350kg，每头奶牛产奶量日增6kg，总受胎率可提高到98 %以 上；肉牛个体产肉量增长9. 52%。欧洲许多国家，在蛋鸡出栏前三个月开始饲喂苜蓿叶蛋 白，提高产蛋量9. 4%，产蛋率提高6. 1 %，叶黄素使鸡肉鲜嫩，使鸡的皮肤和蛋黄的颜色得 到改善。蛋白叶黄素产品中大部分用于鸡饲料，为了给肉鸡上色，其用量相当高（达5%)， 给鸡蛋壳和蛋黄上色时用量较低。一头商品猪可节约饲料70kg，利用苜蓿叶蛋白代替玉米、 豆柏、鱼粉等蛋白添加剂是新型养猪业的发展方向；苜蓿叶蛋白含有天然的叶黄素、叶绿 素和胡萝卜素等，叶蛋白可满足基本的营养要求，叶绿素可大大提高水产品鱼、虾的鲜美程 度，β胡萝卜素可促进对虾体内虾红素的增加，使外观鲜艳，虾肉鲜美，增加附加值。总之， 苜蓿深加工产品叶蛋白含量高，营养丰富，所含必须氨基酸完善，消化率高，能量代谢率高， 是理想的饲料高蛋白添加剂，在目前国际普遍推行有机食品的畜牧业中具有广阔的发展前 景。苜蓿叶蛋白含量与豆柏和鱼粉相当，但饲用效果高于豆粉和鱼粉，作为蛋白质饲料，以 苜蓿叶蛋白替代鱼粉和豆柏潜力巨大。
[0003] 苜蓿叶蛋白在食品工业中也具有很好的应用前景，从苜蓿中提取出可直接食用的 叶蛋白（白蛋白），含有18种氨基酸（8种人体必需氨基酸），与联合国粮农组织推荐的成 人氨基酸构成基本吻合。苜蓿中的赖氨酸含量高达5. 6-7. 4%，可弥补谷物类食品中的不 足。苜蓿叶蛋白具有防病、防衰老、强身健体等生理功能，苜蓿叶蛋白提取后的草渣中，含有 70%以上的总膳食纤维，是很好的天然果蔬类纤维源，可以防止便秘、降低血清胆固醇、调 节血糖平衡、预防胆结石及减少人体肠道癌变，改善肠道微生物活动和抵抗乳腺癌的发生， 苜蓿膳食纤维可用于多种食品添加剂（面制食品、冰淇淋、发酵乳制品和饮料等），大大提 高产品的经济效益。
[0004] 苜蓿叶蛋白提取在我国科研院所及高等院校等都进行了大量的研究，但都停留在 实验室研究阶段，一直未能实现工业化生产。主要存在以下原因：
[0005] 1.苜蓿叶蛋白提取率低
[0006] 从牧草中提取的叶蛋白主要由叶绿体蛋白质（chloroplast protein)和细胞质蛋 白（cytoplasm protein)组成。其中45%左右是与类脂和叶绿素结合成的难溶性结构蛋 白，只有把难溶于水的大分子量蛋白（40-56万）即结构蛋白和细胞壁蛋白的细胞壁打破才 能提取出来，传统的国际上现行的生产工艺为机械打碎。鲜苜蓿草切碎后经过一次、二次甚 至三次机械打碎，否则叶蛋白提取率低。
[0007] 2.提取叶蛋白能量消耗大
[0008] 鲜苜蓿草打浆消耗功率大，法国苜蓿公司现行的离心锤式打浆机的功率为160KW， 需4台打浆二次。每小时处理鲜草50t，为了使打浆能顺利进行，还要加入20%水。生产一 吨叶蛋白消耗能量768KW/T. h，电耗384元/T (按0. 5元/KW. h)。单螺杆榨汁机200KW，需 2台，能耗400KW/T，电耗200元/T，仅打浆榨汁二道工序耗能为580元/T，这对于能源匮乏 的中国成为制约叶蛋白工业生产的瓶颈。
[0009] 综上可以看出，现有苜蓿处理工艺，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] 有鉴于此，特提出本发明。
【发明内容】
[0011] 本发明的目的在于提供一种苜蓿多目标联产提取分离方法，利用生物酶法提取植 物蛋白，并使其水解成小分子蛋白不仅有利于消化吸收，提高生物效价，而且易溶于水，为 结构蛋白的提取开辟一条新路，同时，苜蓿本身的成分得到了全面回收利用，节约资源，防 止环境污染，并达到了节约能源的目的。
[0012] 为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：
[0013] -种苜蓿多目标联产提取分离方法，包括以下步骤：
[0014] (a)、取苜蓿鲜草，预处理后经碾切、打浆后，得到浆液，在所述浆液中加入纤维素 酶进行酶解；
[0015] (b)、将酶解后的浆液分离，得到草渣和上清液，所述草渣回收作为饲料，所述上清 液进行多级串联酶解；
[0016] (C)、将多级串联酶解后的浆液进行脱色，脱色得到的叶绿素回收利用，脱色的液 体进行分离，得到上清液和固体物质，其中的上清液回收，得到以叶黄素为主的产品，固体 物质即为多肽。
[0017] 20世纪中期生物酶法在我国食品行业中开始利用，主要用于果品深加工、大豆多 肽蛋白生产、鲜骨胶原蛋白等的提取。本发明提供的苜蓿多目标联产提取分离方法，利用生 物酶法提取植物蛋白，使其水解成小分子蛋白，不仅有利于消化吸收，提高生物效价，而且 易溶于水，为结构蛋白的提取开辟一条新路，同时，达到了节约能源的目的。并且，本发明提 供的苜蓿的处理方法将苜蓿的有效成分全部利用，不仅减少了环境污染，还增加附带产值， 具有重大意义。
[0018] 其中，苜蓿草的预处理是将苜蓿草清洗后甩干，以防止杂质对后续程序的干扰；在 机械碾切中，要求达到压扁茎杆，方便打浆；通过打浆进一步捣毁细胞壁，通过加入纤维素 酶进行酶解，进一步使细胞壁破坏，为提取结构蛋白打开通道。酶解后的浆液粘度下降，以 利于后续的分离。
[0019] 进一步地，在步骤（a)中，所述浆液在加入纤维素酶之前，还包括对所述浆液中的 纤维进行研磨的步骤。通过研磨将浆液中的纤维进行均质，以利于纤维素对浆液中的大分 子纤维酶解的均一性。
[0020] 为了利于后续蛋白的分离，进一步地，在步骤（a)中，所述纤维素酶的添加量为所 述苜蓿鲜草重量的〇. 5% -2%，酶解时间为45_55h。
[0021] 优选地，在步骤（b)中，所述多级串联酶解具体为：
[0022] 多级串联酶解的级别设置为4-6级，每一级别酶解的温度范围控制在25-55Γ之 间，pH控制在6-7之间，且从第一级别到下一级别的温度逐渐升高，而pH值则逐渐降低。
[0023] 需要注意的地方在于，多级串联酶解的级别设置为4-6级，然后每级之间串联，具 体每一级别的温度与PH选取是通过大量的实验得到的适宜的范围，而且第一级别到下一 级别的温度按照逐渐升高的趋势进行设定，而PH值则呈逐渐降低的趋势，以保证酶解产物 的质量。
[0024] 经多次试验验证，多级串联酶解所用的酶为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为1 : 0.8-1. 5,得到的多肽平均分子量 < 2000Da，不仅有利于消化吸收，提高生物效价，并且水溶性好。优选地，在步骤（b)中，所 述多级串联酶解所用的酶为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为1 : 0.8-1. 5。
[0025] 为了进一步保证酶解产物的分子量大小以及得率，优选地，在步骤（b)中，所述多 级串联酶解所用的酶的添加量为酶解物质重量的〇. 3% -0. 8% ;所述多级串联酶解的时间 为 45-50h。
[0026] 生物法提取苜蓿多肽与非生物法比较其沉降速率增加，以叶蛋白和白蛋白为主的 多肽分离因数降低，汁液中粘度大大降低，为多肽的分离创造了有利条件，为多肽分离设备 选型提供了依据。选用连续式卧式螺旋卸料沉降离心机分离效果好，且效率高。分离因素 大于3500,多肽分离均可达85%以上。优选地，在步骤（c)中，所述分离采用连续式卧式螺 旋卸料沉降离心机进行。
[0027] 叶黄素水溶性较好，脱色后的上清液中干物质含量为3% -4%，叶黄素约占35%， 还有糖类等营养物，是理想的天然食用色素，其经济价值高，回收利用，增加了副产值，也避 免了对环境的污染。进一步地，在步骤（c)中，所述其中的上清液回收通过以下方法进行：
[0028] 将上清液进行浓缩后干燥，得到以叶黄素为主的产品。
[0029] 为了降低能耗，且不影响其中的活性成分的活性，优选地，在步骤（c)中，所述浓 缩采用高效三效真空蒸发器进行，浓缩物料出口温度50-55°C，出料浓度30-35%，得到浓 缩液；
[0030] 将所述浓缩液送至压力式喷粉塔进行造粒喷粉，即得。
[0031] 苜蓿在生产过程中，原料草需要保持新鲜，原料草的质量和新鲜程度会直接影响 到多肽以及其他成分的产量和质量。优选地，在步骤（a)中，所述苜蓿鲜草为：苜蓿从收割 到加工不超过4小时。
[0032] 与现有技术相比，本发明的有益效果为：
[0033] (1)本发明提供的苜蓿多目标联产提取分离方法，利用生物酶法提取植物蛋白，使 其水解成小分子蛋白，不仅有利于消化吸收，提高生物效价，而且易溶于水，为结构蛋白的 提取开辟一条新路，同时，达到了节约能源的目的；并且，本发明提供的苜蓿的处理方法将 苜蓿的有效成分全部利用，不仅减少了环境污染，还增加附带产值，具有重大意义。
[0034] (2)本发明在多级串联酶解前，先加入纤维素酶进行酶解，为多肽的获得提供很好 的条件。
[0035] (3)本发明通过多级串联酶解，选用特定的酶、其之间的添加比例以及添加量，并 限定酶解的条件，获得的多肽平均分子量< 2000Da，具有非常高的生物活性，该多肽制成喷 剂后喷施于人体皮肤，能快速的紧致皮肤，特别是对于喷施于产后的妈妈的腹部，喷施两周 即可使松垮的皮肤恢复如初；该多肽还能够与纤维结合，形成纤维蛋白，对治疗癌症有很大 的应用前景；另外，该多肽制成口服制剂，具有非常好的提高人体免疫力的效果，对关节病 也具有非常好的效果。
[0036] (4)本发明还对多级串联酶解后的上清液进行了回收利用，得到以叶黄素为主的 产品，增加了副产值，并且也避免了对环境的污染。
【具体实施方式】
[0037] 下面将结合