（食品科学专业论文）加工方法对水葫芦叶蛋白产品食用安全性的影响.pdf

摘要加工方法对水葫芦叶蛋白产品食用安全性的影响食品科学专业硕士研究生孙艳玲指导教师昊文标研究员摘要本文以水葫芦叶蛋白为研究对象，就不同加工方法对其产品的食用安全性进行了评价研究，为开发利用水葫芦叶蛋白提供科学的理论依据。以蛋白含量为2 3 。7 5 的水葫芦干叶为原料，对水一醇、水一醇一酸、水一醇一酸一碱三种不同加工方法进行了比较研究，选出水一醇一酸加工方法制备的产品为最优产品。在对其主要成分测定评价的基础上，通过动物喂养试验，评价水葫芦叶蛋白的食用安全性。主要研究结果如下：( 1 ) 水一醇加工方法对水葫芦叶蛋白的浓缩效果。以乙醇为浸提溶剂，作单因素和正交试验，得到最佳工艺条件为：沸水煮4 m i n ，乙醇浸提浓度9 5 ，浸提时间8h ，浸提温度6 0 ，浸料液比1 ：6 0 ；在此提取条件下，水葫芦叶中的蛋白质可被浓缩到3 4 8 8 。( 2 ) 水一醇一酸加工方法对水葫芦叶蛋白的浓缩效果。以乙醇、盐酸为浸提溶剂，对盐酸浸提作单因素和正交试验，得到最佳工艺条件为：沸水煮4 m i n ，乙醇浸提浓度9 5 ，浸提时间8h ，盐酸浸提浓度4 9 6 , ，浸提温度8 0 c ，浸提时间8m i i i ，此条件下水葫芦叶中的蛋白质可被浓缩到3 8 1 6 。( 3 ) 水一醇一酸一碱加工方法对水葫芦叶蛋白的浓缩效果。以乙醇，盐酸，n a o h 为浸提溶剂，对n a o h 浸提作单因素和正交试验，得到最佳工艺条件为：沸水煮4i l l i l l ；乙醇浸提浓度9 5 ，浸提时间8h ；酸浸提浓度4 ，浸提时间8m i n ；n a o h 浓度2 9 6 0 ，浸提温度5 0 ，浸提时间5m i n ，此条件下水葫芦叶中的蛋白质可被浓缩到3 9 8 7 。( 4 ) 三种方法制得的产品得率及其主要成分与全叶的对比结果。制取全叶、1 号产品、2号产品、3 号产品的重量损失率分别为0 、3 3 5 、3 7 o 、3 7 6 ，蛋白质含量分别为2 3 7 5 、3 4 8 8 、3 8 1 6 、3 9 9 7 ，植物多酚分别为3 6 2 m g l o o g 、1 2 6 m g 1 0 0 9 、0 7 3 m g l o o g 、o 5 2 m g l o o g ，生物碱分别为1 9 3 8m g 1 0 0 9 、4 1 6 m g l o o g 、2 2 5 m g 1 0 0 9 、1 8 7 m g l o o g ，灰两南大学硕+ 学位论文分含量分别为1 6 1 3 、1 1 7 0 、7 2 2 、5 2 6 。( 5 ) 动物喂养毒性试验结果。综合考虑加工期间重量损失率以及产品的蛋白含量、抗营养物质含量和灰分含量，最终选择2 号产品和全叶粉进行动物喂养试验以测试和比较其急性毒性和亚慢性致毒性。急性毒性灌喂试验表明，浓缩水葫芦叶蛋白的四个剂量组均无小鼠死亡，测出小鼠经口l d 5 0 2 1 5 0g a g b w ，按我国食品安全性毒理学评价的6 级标准，判定水葫芦叶蛋白属无毒物质。在亚慢性9 0 天喂养试验中，空白组小鼠一切正常，均无小鼠死亡。全叶组在2 个月时出现互相咬食现象。试验结束后，小鼠体重均有不同程度的增加，与对照组相比，其血液生化指标、游泳行为、爬杆行为、大体解剖以及病理组织观察结果，除浓缩组肝脏颜色浅和个别偶见不明点状物外，其它未见异常。因此，判定水葫芦全叶干粉和水葫芦浓缩叶蛋白未对小鼠产生急性毒性和很强的亚慢性毒害作用。( 6 ) 整个实验结果总体表明采用水一醇一酸方法从水葫芦中生产浓缩叶蛋白对水葫芦叶的食用安全性有一定的改善作用，但是还需要进一步的研究加以确证。关键词：水葫芦叶蛋白加工安全性i la b s t r a c te f f e c to fp r o c e s s i n gm e t h o d so nd i e t a r ys a f e t yo fw a t e rh y a c i n t hl e a fp r o t e i np r o d u c t sc a n d i d a t e ：y a n l i n gs u na d v i s e r ：p r o f e s s o r 耽n b i a o 胁a b s t r a c tt h i sw o r kh a sb e e nc a r r i e do u tt oe v a l u a t et h ee f f e c to fd i f f e r e n tp r o c e s s i n gm e t h o d so nt h ed i e t a r ys a f e t yo fw a t e rh y a c i n t hl e a fp r o t e i nc o n c e n t r a t e s t h i si sa b l et os u p p l yab a s a lt h e o r ya n dt e c h n i c a ld a t as u p p o r t sf o rp r o c e s s i n ga n du t i l i z i n gw a t e rh y a c i n t hl e a fp r o t e i np r o d u c t s b y 眈s hw a t e rh y a c i n t hl e a v e sa ss t u d y i n gm a t e r i a l s ，w h i c hc o n t a i n2 3 7 5 p r o t e i n s ，t h r e ed i f f e r e n tp r o c e s s i n gm e t h o d si n c l u d i n gw a t e r - e t h a n o l ，w a t e r - e t h a n o l - h y d r o c h l o r i ca c i d ，a n dw a t e r - e t h a n o l - h y d r o c h l o r i c - s o d i u n lh y d r o x i d ee x t r a c t i o n sw e r eu n d e r t a k e n o nt h eb a s i so ft h er e s u l t so fp r e - e v a l u a t i o no nt h ed i e t a r ys a f e t yo ft h e s ep r o d u c t sm a d eb yt h ea b o v ed e s c r i b e dm e t h o d s ，b yc h e m i c a la n a l y s i so ft o x i cc o m p o n e n t s ，w a t e rh y a c i n t hl e a fp r o t e i nc o n c e n t r a t em a d eb ye t h a n o l - h y d r o c h l o r i ce x t r a c t i o nw a ss e l e c t e df o rf u r t h e ra n i m a lf e e d i n gf o rs u b - c h r o n i ct o x i c i t yt e s t t h ee x p e r i m e n t a lr e s u l t sa r es u m m a r i z e da sf o l l o w s ：( 1 ) e f f i c i e n c yo f c o n c e n t r a t i n g p r o t e i n si nw a t e rh y a c i n t hl e a v e sb yw a t e r - e t h a n o le x t r a c t i o n t h er e s u l t so fs i n 酉ef a c t o ra n do r t h o g o n a le x p e r i m e n t si n d i c a t e dt h a tt h eb e s tc o n d i t i o n sf o rc o n c e n t r a t i n gp r o t e i n si nw a t e rh y a c i n t hl e a v e sb yw a t e r - e t h a n o le x t r a c t i o nw e r ew a t e r ( b o i l i n gf o r4m i n u t e s ) ，9 5 e t h a n o l ( e x t r a c t i n g8 ha t6 0 c ) a n das o l i d - l i q u i dr a t i oo f1 ：6 0 b yt h ea b o v ed e s c r i b e dp r o c e d u r e ，t h ep r o t e i ni nw a t e rh y a c i n t hl e a v e sw a sc o n c e n t r a t e dt o3 4 8 8 ( 2 ) e f f i c i e n c yo fc o n c e n t r a t i n gp r o t e i n si nw a t e rh y a c i n t hl e a v e sb yw a t e r - e t h a n o l -h y d r o c h l o r i ca c i de x t r a c t i o n t h er e s u l t so fs i n g l ef a c t o ra n do r t h o g o n a le x p e r i m e n t si n d i c a t e dt h a tt h eb e s tc o n d i t i o n st oc o n c e n t r a t ep r o t e i n si nw a t e rh y a c i n t hl e a v e sw e r ew a t e r ( b o i l i n gf o r4m i n ) ，9 5 e t h a n o l ( e x t r a c t i n gf o r8ha t6 0 。c ) ，4 h y d r o c h l o r i ca c i d ( e x t r a c t i n gf o r8m i na t8 0 c ) b yt h ea b o v ed e s c r i b e dp r o c e d u r e ，t h ep r o t e i ni nw a t e rh y a c i n t hl e a v e sw a sc o n c e n t r a t e dt o3 8 16 3 ) e f f i c i e n c yo fc o n c e n t r a t i n gp r o t e i n si nw a t e rh y a c i n t hl e a v e s 地w a t e r -i i i两南大学硕十学位论文e t h a n o l - h y d r o c h l o r i ca c i d - s o d i u mh y d r o x i d ee x t r a c t i o n t h er e s u l t so fs i n g l ef a c t o ra n do r t h o g o n a le x p e r i m e n t si n d i c a t e dt h a tt h eb e s tc o n d i t i o n st oc o n c e n t r a t ep r o t e i n si nw a t e rh y a c i n t hl e a v e sw f 3 r ew a t e r ( b o i l i n gf o r4m i n ) ，9 5 e t h a n o l ( e x t r a c t i n gf o r8ha t6 0 c ) ，4 0h y d r o c h l o r i ca c i d( e x t r a c t i n gf o r8m i na t8 0 c ) ，2 n a o h ( e x t r a c t i n gf o r5r a i na t5 0 ) u n d e rt h e s ec o n d i t i o n s ，t h ep r o t e i ni nw a t e rh y a c i n t hl e a v e sw a sc o n c e n t r a t e dt o3 9 8 7 4 ) w e i g h tl o s s e so fw a t e rh y a c i n t hl e a v e sc a u s e db yt h r e ep r o c e s s i n gp r o c e d u r e sa n dc o m p a r i s o no ft h em a i nc o m p o s i t i o n sb e t w e e nw h o l el e a f p o w d e ra n dt h o s eo ft h r e ep r o c e s s e dp r o d u c t s t h ew e i g h tl o s s e so fw h o l el e a f , p r o d u c tn u m b e rl ，p r o d u c tn u m b e r2a n dp r o d u c tn u m b e r3w e r e0 ，3 3 5 ，3 7 o a n d3 7 6 ，r e s p e c t i v e l yw h i l et h e i rp r o t e i nc o n t e n t sw e r e2 3 7 5 ，3 4 8 8 ，3 8 1 6 ，3 9 8 7 ，r e s p e c t i v e l y , a n dt h e i rp o l y p h e n o lc o n t e n t sw e r e3 6 2 m g 1 0 0 9 ，1 2 6 m g 1 0 0 9 ，o 7 3 r a g 1 0 0 9a n do 5 2 m g 1 0 0 9 ，r e s p e c t i v e l y t h e i ra l k a l o i dc o n t e n t sw e r e1 9 3 8 m g 1 0 0 9 ，4 1 6 m g 1 0 0 9 ，2 2 5 m g 1 0 0 9a n d1 8 7 m g l o o g ，r e s p e c t i v e l y , a n dt h e i ra s hc o n t e n t sw e r e1 6 1 3 ，1 1 7 0 ，7 2 2 a n d5 2 6 ，r e s p e c t i v e l y ( 5 ) r e s u l t so f a n i m a l f e e d i n g f o rt o x i c i t yt e s t s c o n s i d e r i n gw e i g h tl o s sd u r i n gp r o c e s s i n ga sw e l l 勰p r o t e i nc o n c e n t r a t i o na n da n t i - n u t r i e n tc o n t e n t so ft h ep r o d u c t s p r o d u c tn u m b e r2a n dw h o l el e a fp o w d e rw e r ec h o s e nt oc a r r yo nt h ea n i m a lf e e d i n gt e s tf o re v a l u a t i n gt h e i ra c u t ea n ds u b - c h r o n i ct o x i c i t i e s t h er e s u l to fa c u t et o x i ct e s t si n d i c a t e dt h a tn or a t sd i e di nf o u rt e s t i n gg r o u p s t h el d s oo fr a t so r a la d m i n i s t r a t i o nt e s t i f i e db yt h ea c u t et o x i c i t yt r i a lw a sm o r et h a n21 5 0 9 瓜g b w a n ds o ，a c c o r d i n gt ot h en a t i o n a lf o o ds a f e t yt o x i c i t ye v a l u a t i o nc r i t e r i a ，i ti ss u g g e s t e dt h a tl e a fp r o t e i nc o n c e n t r a t es h o u l db ei n n o c u o u s i nt h es u b - c h r o n i ca n i m a lf e e i n gt e s t ，t h er a t si nb l a n kg r o u pa l ea l ln o r m a l t h er a t si nw h o l el e a fg r o u pw e r el e s sa c t i v et h a nt h o s ei nb l a n kg r o u pa n dn i p p e de a c ho t h e r2m o n t h sl a t e r , b u tn or a t sd i e d a f t e rf e e d i n gf o r3m o n t h s ，t h ea v o i r d u p o i so fa l lr a t sw a si n c r e a s e d t h el i v e rc o l o ro ft h er a t si np r o t e i nc o n c e n t r a t eg r o u pl o o k e ds l i g h t l yp a l e ，s o m e t h i n gu n c l e a rw a so c c a s i o n a l l ys e e n t h er e s u l t so fh e ma n a l y s i s ，b a t h i n gp o s t u r et e s t s ，p o l ec l i m b i n gb e h a v i o r , g e n e r a ld i s s e c t i o na n do t h e ri n t e r n a lo r g a n i ci n v e s t i g a t i o ni n d i c a t e dt h a tn oa b n o r m i t yw a sf o u n d t h e r e f o r e ，i tw a si m p l i e dt h a tt h ew a t e rh y a c i n t hl e a fp r o t e i np r o d u c t sw o u l dn o tb ea c u t e l ya n ds u b - c h r o n i c a l l yp o i s o n o u st or a t s 6 ) e f f e c to fp r o c e s s i n gm e t h o d so nt h es a f e t yo fw a t e rh y a c i n t hl e a fp r o t e i nc o n c e n t r a t e e x p e r i m e n t a lr e s u l t si m p l yt h a tw a t e r - e t h a n o l - h y d r o c h l o r i ca c i di m p r o v e dt h ed i e t a r ys a f e t yo fw a t e rh y a c i n t hl e a f p r o t e i nc o n c e n t r a t e ，w h i c hs e e m ss a f e rt h a nw h o l el e a f p o w d e r k e yw o r d s ：w a t e rh y a c i n t h ，l e a fp r o t e i nc o n c e n t r a t e ，p r o c e s s i n gm e t h o d ，s a f e t yi v独创性声明本人提交的学位论文是在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。论文中引用他人已经发表或出版过的研究成果，文中已加了特别标注。对本研究及学位论文撰写曾做出贡献的老师、朋友、同仁在文中作了明确说明并表示衷心感谢。学位论文作者：硝掀签字日期：劲哆年歹月乡日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解西南大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权西南大学研究生院( 筹) 可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。( 保密的学位论文在解密后适用本授权书，本论文：口不保密，口保密期限至年月止) 。学位论文作者签名：墨小采哦导师签名：羔踹签字日期：捌年6 月日签字日期：勿研年占月；日1第1 章文献综述1 1 水葫芦叶资源状况1 1 1 水葫芦植物学特征水葫芦( w a t e rh y a c i n t h ) ，叉名风眼莲、水浮莲、假水仙、洋水仙等，属单子州植物纲，百台目，雨久花科，风月莲届多年生浮生草本植物：茎为短缩茎根须发达悬垂于水中，长约1 5 3 0c m ，叫为倒心形或肾形光滑直立，叶柄中部以r 膨大呈葫芦状，内部充满空气，基部有鞘状苞片。花蓝紫色，穗状花序，花瓣6 杖。水葫芦的广布性和适麻性都是比较强的。水面和# d 地均可生k ，耐气候条件要求也不严格，生长最低气温1 3 在热带亚热带地m ，水葫芦可以全年生长，自然越冬：在冬季寒冷的地区，| ! l j生k 期只有6 7 个月，或更短。水葫芦生命力旺盛，在存种水体环境r 能够存活并有一定的净化水体作闱，甚至在重金属浓度高的水体中也显示了较强的生存力n 它且有根强的无性繁殖能力，通过匍甸枝增殖喜高温湿润的环境r 在2 5 3 5 c 的条忭f ，迅速生长形成新株，每株花t j ( 约结3 0 0 粒种子。在进 i 有性繁殖时，种子在水中休眠期可达1 5 3 5 年在适宜条件下沿河岸水面波动线萌茬生长。水葫芦连生快k ，其倍增k 周期为7 天左以生物量火，通常情况每宙水面的水葫芦约有1 3 万株总重量可达1 8 3 0 t 。1 12 水葫芦的分布水葫芦原产于南美洲证马避河流域。1 8 8 4i i ：，它作为观赏植物被带到美国的一个周艺博览会上，当时被预言为“美化世界的泼紫色花冠”，并从此迅速开始了它的走向世界之旅。1 9 0 1年被引入中国，同时也拥有丁一个优美的中文名字“风眼莲”。它美丽但却绝不娇贵，不但在盆栽的花钵里，在遗弃或扩散到野外时也同样长势旺盛。放眼世界，水葫芦已经广泛分布于北美，非洲，皿洲、大洋洲和欧洲的至少6 2 个国家。广泛分布在中国华南、华中和华东等两南人学硕 ：学位论文皇皇曼皇罡皇皇ii 量皇曼鼍曼皇基皇兽曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼量曼曼曼曼蔓曼曼曼! 曼! 曼曼皇曼皇! 曼曼曼寰曼曼曼! 曼! 皇曼曼曼量曼曼皇曼曼曼曼曼曼地区，尤以云南、四川、湖南、湖北、江西、江苏、浙江、福建和台湾等省区最广。1 1 3 水葫芦叶的单位产量在适宜的条件下，植株数量可在5 天内增加一倍，每天能增加2 0 - - 3 0 ，日产可达1 8 0 0 k g h m 2 ( 干重) 左右【l l ，折合鲜重约7 2 万k 咖, n 2 。一般情况下，水肥充足时，其年亩产干物质量大5 0 0 0 - - - , 7 0 0 0 k g ，水肥不足时，亦有1 0 0 0 , - , 2 0 0 0 k g ，甚至可达到亩年产量6 0 t以上【3 1 。由于水葫芦的生长，繁殖能力强，不需要人力投入，借助自然的力量就能大量的、快速的生长和扩散。采用无性繁殖，可以免去生产种子、留种和管理种子的麻烦。裹1 - 1 水浮莲叶中微量元素含量t a b l ei - 1m i c r o e l e m e n t sc o n t e n to fw a t e rh y a c i n t hl e a f衰1 - 2 水葫芦的氨基酸含量测定t a b l ei - 2a m i n oa c i dc o n t e n to f w a t e rh y a c i n t h项目新鲜样本( )干样本( )天冬氨酸0 2 43 9 5苏氨酸o 0 81 3 7丝氨酸o 0 61 0 0谷氨酸o 1 62 6 7脯氨酸o 0 50 8 0甘氨酸o 1 32 1 2丙氨酸o 0 81 2 8胱氨酸0091 4 4蛋氨酸0 0 20 3 4异亮氨酸0091 4 6亮氨酸o 1 52 4 4酪氨酸o 0 61 0 7苯丙氨酸0 0 81 3 2组氨酸4。0。030 。5 5赖氨酸o 0 91 5 6精氨酸1 5 l1 5 2氨基酸总和2 9 22 4 8 92第1 章文献综述1 1 4 水葫芦叶的营养价值水葫芦叶中脂类、粗蛋白、粗纤维、总灰分、无氮浸出物的含量分别为4 3 7 、2 0 8 、1 6 1 5 、1 3 4 3 、4 2 2 5 t 4 1 。而其主要营养成分是蛋白质，其含量一般为2 0 - - 2 6 ，以年亩产量计算很容易达到5 0 0 1 0 0 0 公斤。因此，它是地球上存在的蛋白质生产最高效的植物之一，其管理简单，生产成本低，适于大规模工业化生产。如果能有效地加以利用，在保证资源供应量的同时，可以释放出更多的土地和劳力。通过查阅资料可以看出水葫芦不仅含粗蛋白、粗脂肪、粗纤维、钾、镁、锰、磷、钙等无机盐，还含有铜、锌5 1 等微量元素，见表1 1 。水葫芦整株的蛋白氨基酸含量低于水葫芦叶，但总体高于小麦、高粱等。水葫芦叶蛋白氨基酸组成比例适当，见表1 2 【6 】，优于大米蛋白和大豆蛋白，并以酸性氨基酸和疏水性氨基酸为主。由此可见，水葫芦尤其是水葫芦叶是一种不可忽视的必需氨基酸来源。水葫芦干叶中含有2 3 1 的膳食粗纤维，膳食纤维能可以保证食物在肠道的正常推进，促进肠道正常地吸收食物中的营养成分；其中水溶性膳食纤维充分润滑的肠道无疑有利于食物的顺利运转：膳食纤维中的木质素和肠道中的化学离子有交换作用，能够吸附住有毒物质，包括致癌物质。充分获取膳食纤维是人体必不可少的食物内含物质。膳食纤维被发现有一些保健作用，例如膳食纤维在肠道内可以吸收过多的胆固醇，或是帮助人体排出过多的胆固醇，这显然有利于预防心脑血管疾病对人们的侵害，可见水葫芦叶中膳食纤维重要的营养价值。1 1 5 水葫芦叶的食用安全性通过过去多年的利用事件证明水葫芦全叶是可以安全食用的，关于这一点主要表现在以下几方面。人类将其作蔬菜食用，研究发现水葫芦是一种可供食用的植物。水葫芦除去根，它的叶茎可经过爆炒，味道近似小白菜的味道，经测定，它的营养因素还比小白菜的高，是一个非常好的菜肴：把水葫芦榨成汁，口感也非常好【7 1 。水葫芦的鲜花鲜味可口，清香甜润，可直接食用，也可作鲜汤。水葫芦作为药用可以清热解毒、祛风出湿。治热疮、关节炎、风湿病。可内服也可外敷。配藻莎可治风热感冒，配升麻可透发斑疹，也可行水消肿，配蝉蜕可治皮肤瘙痒。长期的动物喂养实践证明水葫芦本身是安全无毒的。h i r a 等2 0 0 2 年用1 0 0 水葫芦叶喂羊6 0 天没有观察到任何中毒现象。我国从引入水葫芦至今，亦没有水葫芦中毒事件发生。水葫芦如果与玉米等粮食饲料科学配方，能起到互补的作用。水葫芦收获多时，要凉干水分，密封，随用随取，既可保持营养成分，又可调节淡旺余缺。水葫芦生产潜力很大，科学利用前景广阔。在粮食短缺，饲料不足的今天，大力开发利用水生饲料资源更显得紧迫、突出、3两南人学硕 j 学位论文重要和宝贵了。充分利用水面大量养殖水葫芦，是解决猪、鱼饲料短缺的有效新途径【8 】。水葫芦干燥后制成适用的饲料，还可以通过应用微生物工程和固体发酵技术，提高水葫芦蛋白质含量，开发出以水葫芦为原料、营养价值高、口味佳的微生物饲料产品【9 】。联合国粮农组织的“水葫芦控制与利用”课题用水葫芦养鸭，并获得初步成功。不但产蛋率高，而且品质好，蛋壳特别光滑，蛋黄也特别红。除此之外，水葫芦与精料按一定比例配制饲料饲喂猪、鸡等畜禽，不仅可以降低饲养成本，而且对畜禽的生长和品质无不良影响【1 0 】。谢萍，周学文【l l 】的滇池眼莲饲喂肉仔鸡试验的研究结果表明，屠宰率、半净膛率、全净膛率、胸肌率等指标，与对照组相比差异不显著，虽然腿肌率随水葫芦在日粮中比例的增加有所降低，但他们并没有观察到来自水葫芦的毒性影响。在前期的急性毒性试验中，也没有测得水葫芦叶的毒性。有研究【1 2 l 发现，当用水葫芦代替豆杆作为主要饲料饲养绵羊时，日增重量会减少，最多可以用3 0 的水葫芦干粉来代替豆杆才能保证不影响绵羊的生长。由于水葫芦茎中含有大量的空隙且充满空气，作为饲料时就会导致动物大量的摄入水分和空气，而且这些水分会让其产生饱感【l3 1 ，但是这些学者有提出如果将其切碎以减少空气及水分含纳能力，就可以改善饲喂效果；由此可见，水葫芦叶对绵羊也没有毒性。蔡霞，施祖华，施英利【1 4 】测定了水葫芦乙醇提取物对小菜蛾3 龄幼虫的生物活性，结果表明，这种水葫芦叶提取物能使小菜蛾幼虫取食量、体重增加量减少。幼虫死亡率增加，提取物浓度越高，这些作用效果越明显。在选择性和非选择性的条件下，水葫芦提取物对3 龄幼虫的拒食中浓度( a f c 鲫) 分别为6 6 0 9g l 和2 9 3 3 5g l 。李晓虹【1 5 】等报道通过从水葫芦中提取的保幼激素类似物有效阻止家蝇的正常变态发育。然而该报道并未提供此激素类化合物结构式、含量和提取率。这一研究结果暗示乙醇萃取物对水葫芦中的潜在毒素具有清除作用。不过这种实验测定的是浓缩后的乙醇提取物，如果是维生素，摄入过量同样具有很强的致毒作用。郭晓光【1 6 】的研究指出水葫芦叶对小白鼠没有急性致毒作用。她通过化学检测发现水葫芦叶含生物碱2 0 5 0 r i l g l o o g ，多酚化合物多少4 5 7 m g 1 0 0 9 ，并通过7 天动物喂养实验测得含这些成分的水葫芦全叶未对小白鼠产生急性致毒作用。从上述的研究资料分析，虽然水葫芦叶的生物碱和多酚化合物的含量都不低，但是通过7 天小白鼠和6 0 天b e n g a l 小黑羊喂养试验证明水葫芦全叶并没有急性和亚慢性致毒作用，其它动物的多年饲喂实践也似乎可以证明这一点。从用1 0 0 水葫芦叶连续饲喂山羊6 0 天实验得出增重量偏低的结果分析，水葫芦叶可能存在有抗营养因子。对于水葫芦叶的慢性致毒作刚( 包括致癌作用) 还有待于进一步的评估。这两面的不确定可能是目前影响对水葫芦叶进行大规模开发利用的主要障碍。对于纯的水葫芦生物碱和多酚化合物的毒性或其它生理活性有待于进一步深入研究。已有少量的研究报道有就植物中的这类化合物给出分离鉴定结果和进行过具体的毒性实验，这些研究结果对分析和判断水葫芦叶的毒性有一定的借鉴作用。4第1 章文献综述有关这类情况，具体介绍如下。1 1 5 1 甾体类生物碱的毒性甾体类化合物包括植物甾醇、胆汁酸、c 2 淄类、昆虫变态激素、强心苷、甾体皂苷、甾体生物碱、蟾毒配基等。甾醇联合作用，具有细胞毒性。莫建初等人研究认为，伊谷甾醇对昆虫有抑食作用，仅0 1 的处理就能使昆虫体重显著下降。王亚维0 7 - 1 9 1 等发现伊谷甾醇进入昆虫体内后使消化系统中的肠脂酶的活力降低，中肠中的酶蛋白含量增加，体内总糖和血淋巴中总糖含量增加，而血淋巴中蛋白质含量降低。甾体生物碱可能在对人体以下几方面造成危害。第一，在生理上，甾体生物碱是一种乙酰胆碱酶抑制剂，这种酶是神经系统的主要组成部分，食入马铃薯中所含的这类生物碱2 9m g k g w t ，就会导致神经损伤症状【2 0 1 。第二，历史上有许多关于食入这类生物碱而导致中毒死亡和致畸型的事情发生，进一步的研究发现食入生物碱与其它生殖和分娩异常也有关。第三，甾体生物碱还可能破环细胞膜，给消化系统及其它正常代谢带来不良影响。水葫芦叶蛋白制品中是否含有上述甾体化合物及它们对人体的毒性还需进一步的研究。1 1 5 2 植物多酚化合物的抗营养性植物多酚( p l a n tp o l y p h e n 0 1 ) 又叫植物单宁，是天然植物中分离提纯的多种酚类化合物的复合体1 2 1 。2 4 f 。一般情况下，多酚化合物与蛋白质以氢键和疏水键结合，这种结合大多是可逆的。食品中蛋白质分子中的疏水性氨基酸的芳环或脂肪侧链的氨基酸残基可以与酚类化合物的羟基和苯基结合，在反应条件发生变化时，这种结合会消失。如果反应介入某些外界因素如金属离子、酸、氧等，使二者的结合中混有了共价键，这种结合就会成为不可逆。长期食用酚类化合物，可能引起微量元素的吸收及蛋白质消化障碍。其抗营养机理推论如i , t 2 5 】：prr钒叩p x - 置怠质x h + h 。o n 。s hp 一畿链等取代蜀p上述反应表明当含有邻苯二酚基团的酚类化合物在多酚氧化酶催化作用下氧化成醌后能* 静两南大学硕 j 学位论文与蛋白质中赖氨酸的e - n h 2 基( 促进生长因子) 、酪氨酸的o h 基和含硫氨基酸的s h 基发生不可逆的化学反应，从而使其失去营养功能。黄映红，张靖萱【2 6 - 2 7 1 等人用超声波法测定水葫芦中总黄酮含量得出：水葫芦中总黄酮含量为0 4 3 4m g m l ( 相当于2 1 8 m g k g ) 。黄酮类化合物促氧化作用产生的活性氧自由基和其他自由基，对生物体细胞具有毒性 2 8 - 2 9 1 。在高浓度时，一些黄酮类化合物成为促氧化剂，产生自由基，造成d n a 损伤，包括大部分黄酮醇在a m e s 试验及其他体外试验中都表现出了遗传毒性【3 1 1 。另外，某些黄酮化合物的促氧化作用能损伤人红细胞膜膜蛋白的构象3 2 1 。相反方面，也有人研究黄酮类化合物可以明显提高小鼠血清s o d 的活性，从而可以清除老化机体产生的过多的自由基，抑制或减轻了机体组织和细胞的过氧化过程【3 3 】。有学者认为黄酮类化合物是抗营养因子，他们用不同多酚含量的水生植物饲养同种动物，发现多酚含量高的植物对动物生长具有明显的抑制作用蚓。1 1 6 已报道过的水葫芦叶的加工与利用形式人们对水葫芦价值的认识越来越深入，水葫芦的生产及加工利用研究也有了一定程度的发展。将来，生物技术、组织培养及转基因技术也可能越来越多地应用于水葫芦的加工与利用。目前，世界上对水葫芦叶的加工利用形式主要有：鲜叶打浆与花生蛋白液混合( 4 ：1 ) ，再加入糖、牛乳、复合乳化剂、矿物质、维生素和香料等物质，经高压均质后制成具有优良乳化稳定性的营养型饮料【3 5 】。直接利用其干粉作为有机肥料或土壤改良剂，或将干水葫芦燃烧后的灰分作为肥料使用。利用水葫芦中含有大量氮磷钾的特点，制作有机、无机复合肥【3 6 1 。国外曾将水葫芦作为钾肥与化学肥料混合，追施于沙质土壤中，与单独施用化学肥料相比，能增加小麦和大麦的产量和品质( 矿物质和蛋白质的含量高) 3 7 1 。将水葫芦叶及其蛋白浓缩物作为原料进一步分离制得叶绿素、叶绿素铜钠、胡萝卜素、纯蛋白质、维生素e 和维生素k 、食用纤维和某些活性酶等，而且水葫芦叶的应用领域还在进一步拓宽。例如，m o n s o da n dg o d o f r e d o1 9 8 1 年发明一种利用水葫芦叶提取叶蛋白专利技术。利用水葫芦叶提取叶绿素铜钠盐等。1 2 水葫芦叶蛋白的研究概况目前，随着人均耕地面积的减少及人民生活水平的提高，蛋白质资源紧缺现象日益严重，因而寻求新的蛋白质资源势在必行。同时，随着我国食品工业的迅速发展，解决加工用蛋白质原料不足的问题，大力开发利用水葫芦叶蛋白研究是一项行之有效的举措。水葫芦叶子丰富，6第1 章文献综述产量高、蛋白质含量高、再生力强。依据地区植物资源类型、特点、数量、品质、纯净度、开发利用前景综合考虑，认为水葫芦叶蛋白是具有开发价值的蛋白质资源。1 2 1 水葫芦叶蛋白质的营养价值由于水葫芦叶蛋白质单产量高，营养价值高，它含有人体必需的8 种氨基酸中，除蚩氨酸略低于美国成人每天摄入的维生素及无机物标准量外，其余各项均超过标准值【3 引，总量超过稻谷、燕麦、小麦、和棉籽粉，可与大豆粉和玉米粉相比，接近牛乳与浓缩绿叶蛋白的水平( 参看表1 3 ) 。h i m 等用1 0 0 的干水葫芦叶饲喂山羊，对山羊所摄入水葫芦叶干物质的量以及粪便排出量做记录与分析，测得水葫芦叶干物质中粗蛋白的平均真消化率为6 5 3 8 【4 】，与b a l d w i n 。l i m a 等人测得的结果基本一致，但与其它食物比起来【3 9 1 ，消化率偏低。将蛋白质从植物叶中提取出来以后，其转化率比全叶提高4 0 - 6 0 ，a n j a n ad e w a n j i 等【舯】用水葫芦叶蛋白作为唯一蛋白质来源配制饲料，饲喂体重在3 5 4 5 9 之间的断奶小鼠得出蛋白质功效比值( p r o t e i ne f f i c i e n c yr a t i o ，p e r ) 为1 7 ，表观消化率为7 9 2 。a b o b a k r 等先用胰蛋白酶消化后，再用胃蛋白酶消化，测得消化率比只用一种酶的消化率有所提高。虽然在蛋白质提取的过程中，多酚化合物的含量会因为洗脱而减少，但在叶蛋白的提取物中仍然会存在着多酚化合物【4 n ，这些多酚化合物的存在会影响到叶蛋白的消化率。由于蛋白质在食物中存在形式、结构各不相同，食物中还含有不利于蛋白质吸收的其它因素的影响，不同的食物或同一食物的不同加工方式，其蛋白质的消化率都有差异。由此可见，不同加工方法对水葫芦叶蛋白的提取率和消化率都有影响。更多的信息参看表l _ 4 和表1 5 。表1 3 水葫芦叶蛋白必需氨基酸含量与f a o 推荐值的比较1 3 i lt a b l e1 - 3c o m p a r i s o nb e t w e e ne s s e n t i a la m i n oa c i dc o n t e n t si nw a t e r - h ) 7 a c i n t hl e a fp r o t e i na n df a op r o t e i nr e f e r e n c ep a t t e r n注：上表中数据单位是g 氨基酸，l o o g 蛋白质7两南人学硕 ：学位论文曼皇曼曼曼曼皇曼曼曼置曼曼舅曼曼曼曼曼量量曼毫皇皇曼! ! i ii i i 鼍曼! 皇篡曼! ! 蔓! 曼曼曼鼍曼曼曼曼曼曼曼曼曼量曼曼曼鼍裹i - 4 水葫芦全叶中粗蛋白的真消化率【4 lt a b l e1 - 4p u r ed i g e s t i o nr a t eo fw a t e rh y a c i n t hl e a fp r o t e i n ( )食物真消化率( )食物真消化率( )食物真消化率( )1 2 2 已报道过的水葫芦叶蛋白的加工研究蛋白质是水葫芦叶的主要营养成分，它是体现水葫芦叶价值的主要因素，所以，至今为止，世界上已有很多关于其基础研究和加工利用方面的研究报道。水葫芦叶浓缩物水葫芦叶蛋白的开发、研究、利用逐渐成为热点，且早有学者对其开发利用技术进行了研究。将水葫芦叶蛋白提取分离出来具有如下几点优势：( 1 ) 将蛋白质利用率从食用全叶的2 0 3 0 提高到4 0 - - 6 0 ，( 2 ) 通过加工延长保质期，便于储藏运输【2 0 1 ，( 3 ) 脱去毒素，( 4 ) 有利于进一步深加工。m e d e i r o1 4 2 等将打碎后的水葫芦浆液在5 0 m m o l 浓度的n a o h 溶液中进行提取，料液比为l ：3 ，加热至8 0 用h c l 调p h 值至3 7 ，干燥后得到浓缩蛋白，粗蛋白含量为3 6 7 8 。学者a b o b a d 4 3 】等将打碎后的水葫芦浆液与o o l m o l 浓度的n a o h 溶液混合搅拌，料液比为1 ：5 ，然后过滤，滤液在7 5 的水浴中用h c l 调p h 值至4 5 进行酸沉，离心得蛋白沉淀，清洗后冷冻干燥得粗蛋白含量为4 9 6 的浓缩蛋白。刘伟】对水葫芦叶蛋白质的功能性质进行了评价研究。他通过低温醇洗法制出了颜色很浅和充分保持水溶性的未变性蛋白质产品，得出了其分散性和蛋白酶活性方面的数据。分散性除了包括真正溶于水的蛋白质分子外，还包括那些未真正溶解的蛋白质胶体微粒。当p h = 6 0 及等电点附近时，浓缩水葫芦叶蛋白的分散性指数值最小，这时蛋白质以兼性离子状态存在，总电荷为零，因而大部分蛋白质都发生沉淀。高于等电点时，随着p h 值的增大，所带负电荷逐渐增多，静电排斥力逐渐增加，分散性能也越来越好。温度较低时，不利于水分子和蛋白质分子的相互作用，2 0 6 0 时，浓缩水葫芦叶蛋白的分散性指数随着温度的升8第1 章文献综述高而升高，温度高于6 0 ，蛋白质空间构象的弱键断裂，破坏了肽键的特定结构，分散性指数降低。他在p h 7 0 和3 0 0 温度条件下，测得2 9 水葫芦鲜叶蛋白酶总活力为2 8 7 u ，蛋白酶的比活力为1 0 6 0 u g 。代景泉 4 5 1 等对生姜蛋白酶的活性进行测定，在同样条件下，比活力为5 8 7 u g 。可见水葫芦叶蛋白酶具有较强的活性。1 2 3 水葫芦叶蛋白的食用安全性郭晓光【1 6 1 对水葫芦叶蛋白