【毕业学位论文】（Word原稿）甘薯叶可溶性蛋白的提取工艺及功能特性研究农产品质量与食物安全硕士论文

密级： 论文编号： 中国农业科学院 学位论文 甘薯叶可溶性蛋白的提取工艺 及功能特性研究 on on I 摘 要 甘薯是旋花科甘薯属的一个重要栽培 种，原产于南美洲。中国是最大的甘薯生产国，占世界甘薯产量 80%以上，相应地每年要产生大量的甘薯叶副产品。 本论文以甘薯叶为研究对象，分 析了其基本营养成分，对其中的可溶性蛋白提取工艺和功能特性进行了研究，并开发了一种甘薯叶 甘薯叶含有丰富的营养成分，与常见果蔬相比，甘薯叶富含蛋白质，是一种极具开发潜力的叶蛋白资源。 981品种甘薯叶中蛋白含量高，且蛋白的提取率也高，因此，本研究以此为提取蛋白的原料。 对甘薯叶可溶性蛋白提取的单因素试验表明：打浆时间、料液比 对甘薯叶中可溶性蛋白的抽提影响较大，其他因素影响较小。酸沉比热沉更适用于叶蛋白沉淀。 通过正交试验 确定了碱提酸沉法提取甘薯叶可溶性蛋白的最佳工艺条件 :提取液（ 液比（ W/V） 1:4，打浆时间 3沉 优化条件下可以得到纯度为 50 65%的甘薯叶可溶性蛋白，可溶性蛋白提取率为 14 18%。 以甘薯叶压榨粉（ 大豆蛋白粉（ 参照，研究了 化钠浓度和温度等环境因素对甘薯叶可溶性蛋白 (能 特性 的影响。 化钠浓度和温度对甘薯叶可溶性蛋白的溶解性和乳化性影响较大。与 较， 碱性（ 围内溶解度和乳化性及其稳定性都较大，低盐浓度下（ 溶解度和乳化性 较大，但乳化稳定性随盐浓度的增加而降低。 40 条件下 ， 溶解度最大， 60 时 乳化性及其稳定性最好。 持水能力介于 间， 持油能力比较接近，但比 。 在 的起泡性及其泡沫稳定性都较大，起泡性和泡沫稳定性均随 度的增加而增大，在 40 时起泡性较大， 20 时泡沫稳定性较好。 起泡性介于 间。 冷冻甘薯叶粉的粒度性能优于烘干粉。把 冷冻 栅 3甘薯叶粉添加到羊肉香肠中可明显地改善羊肉香肠的膻味。 关键词 ： 甘薯叶 ， 可溶性蛋白 ， 提取 ， 功能特性 ， 香肠 is a is 0% of of is In of of a is is in to it as a of 81 is in as in to as as of to on of is to of on by an be an of to :4（ W/V） , at an 4 18%, 0as of on of P C at , 0 , C S 0 . P. On to P, P. at FC S C S 0 0 , C S P of of of of 录 第一章 绪论 . 1 薯及甘薯叶 . 1 薯的生产、消费和贸易 . 1 薯叶研究 现状 . 1 蛋白的研究概况 . 3 蛋白的研究进展 . 3 蛋白提取方法研究 . 4 蛋白的组成与特点 . 4 蛋白食用研究 . 5 白质的功能特性研究概况 . 6 白质的功能特性 . 6 响蛋白质功能特性的因素 . 7 课题研究的目的、意义和内容 . 8 究的目的和意义 . 8 究的内容 . 8 第二章 甘薯叶基本成分的测定与分析 . 9 言 . 9 料与方法 . 9 验材料 . 9 验试剂 . 9 验仪器及设备 . 10 验内容和方法 . 10 果与讨论 . 13 种甘薯叶的基本情况 . 13 薯叶的基本营养成分 . 14 薯叶中基本营养成分与常见水果蔬菜的比较 . 14 薯叶中的色素 . 15 章小结 . 15 三章 甘薯叶可溶性蛋白的提取工艺研究 .言 . 17 料与方法 . 17 验材料 . 17 验试 剂 . 17 验仪器及设备 . 17 验内容和方法 . 18 果与讨论 . 21 测蛋白含量的标准曲线 . 21 取条件单因素试验 . 22 取条件正交试验 . 26 合提取甘薯叶可溶性蛋白品种的选择 . 29 章小结 . 29 第四章 甘薯叶可溶性蛋白的功能特性研究 .言 . 31 料和方法 . 31 验材料 . 31 验试剂 . 32 验仪器及设备 . 32 验内容和方法 . 33 果与讨论 . 35 . 35 解性 . 36 水能力 . 38 油能力 . 40 化性 . 41 泡性及其稳定性 . 45 丙烯酰胺凝胶电泳（ . 48 章小结 . 50 第五章 甘薯叶 .言 . 51 V 料与方法 . 51 验材料 . 51 验试剂 . 51 验仪器及设备 . 51 验内容和方法 . 52 果与讨论 . 54 薯叶干粉粒度的分析 . 54 薯叶 . 54 薯叶 . 55 章小结 . 56 第六章 结论与建议 .论 . 57 议 . 57 参考文献 . 谢 .者简历 . 文缩略表 英文缩写 英文全称 中文名称 薯叶压榨粉 薯叶 可溶性 蛋白粉 oy 豆蛋白粉 二烷基硫酸钠 蛋白 水能力 il 油能力 化活性指数 化稳定性 泡性 沫稳定性 2巯基乙醇 血清清蛋白 氧胆酸钠 氯乙酸 ,N,NN甲基乙二胺 1,3羟甲基氨基甲烷 乙烯吡咯烷酮 酚蓝 中国农业科学院 硕 士学位论文 第一章 绪论 1 第一章 绪论 薯及甘薯叶 薯的生产、消费和贸易 甘薯（ 又名红薯、白薯、地瓜、番薯、山薯、山芋或红苕等，属旋花科一年生植物。甘薯品种颇多，形状有纺锤、圆筒、椭圆、球形之分 ； 皮色有白、红、紫红、黄、淡黄之别； 肉色有 白、 黄、 红、紫 诸种。甘薯原产于南美洲， 甘薯在世界上有 100 多个国家种植，引进我国已有 400 多年的栽培历史。由于其高产稳产并具有抗干旱、耐瘠薄、适应 性强、营养丰富等特点，在我国被大量的种植。我国是最大的甘薯生产国，甘薯的总产量和种植面积均居世界首位，产量仅次于水稻、小麦和玉米， 在粮食作物中 位居第四，占世界甘薯产量的 80%以上（吨） （ 1992；李春红等， 2004；吴雨华， 2003；聂凌鸿， 2004)， 种植面积达 9 ,240万亩 （杜连起等， 2002） 。甘薯作为一种主要的粮食作物，在日本，自 18 世纪早期起，就 被 作为一种耐寒植物种植 （ et 1985； et 1991） ，且 每年从国外进口约 5 万吨加工甘薯。国际上许多发达国家对甘薯的保健作用重视程度逐渐增加，将甘薯作为 21世界最理想的作物。由于甘薯生产机械化程度低，在发达国家甘薯的生产受到了一定限制，国际市场对甘薯产品的需求一直在增加，这些国家主要依靠进口，显然，这为我国发展甘薯产业带来了良好机遇 （马代夫等， 2004） 。 薯叶研究 现状 薯叶成分研究 红薯叶尖有较高的营养价值，可以作为蔬菜食用（ 1979）。甘薯顶端 15 鲜茎叶，蛋白质含量为 ，胡萝卜素为 5 580 00g，维生素 .5 mg/生素 C 为 mg/为 00g，钙为 74.4 00g（杜连起， 2004）。 甘薯叶与菠菜、芹菜、韭菜等14 种常食蔬菜相比，其中蛋白质、胡萝卜素、钙、磷、铁、维生素等 13 项营养成分均居首位。研究发现，叶、柄和茎都有较高量的膳食纤维，可与牛蒡属和菠菜相媲美，这两种蔬菜都被认为是高膳食纤维的蔬菜（ 2000） 。甘薯叶富含营养和功能成分，特别是叶片中蛋白含量比柄、茎和块根等部位都高，必需氨基酸含 量丰富，且氨基酸模式与 荐的基本一致。五种不同品种甘薯叶中氨基酸组成和含量见表 1et 2000；陈定福等，1998）。 由此看来，甘薯叶片能被用来取代部分常见的蛋白资源（ n. et 2003）， 但由于叶中含有较高的纤维素影响蛋白的消化与吸收等因素，限制了其在食品领域中的应用（ 978）。 薯叶生物活性物质的研究 目前，国内外对甘薯叶中黄酮类化合物已进行了较多的研究。罗建光等研究巴西甘薯叶的黄酮类成分 ，分离并鉴定了 5个黄酮类化合物：银椴苷、紫云英苷、鼠李柠檬素、鼠李素、山柰酚（ 罗建光等， 2005）。向仁德等从引种的巴西甘薯叶的乙醇提取液中，分离得到 8个化合物，其中有 5 中国农业科学院 硕 士学位论文 第一章 绪论 2 表 1同品种甘薯叶中氨基酸组成 g/100g(干基 ) of g/100g(品种 天门冬 氨酸 苏氨酸 丝氨酸 谷氨酸 甘氨酸 丙氨酸 缬氨酸 蛋氨酸 异亮 氨酸 渝苏 1 号 薯 18 大红 种 亮氨酸 酪氨酸 苯丙 氨酸 赖氨酸 组氨酸 精氨酸 脯氨酸 色氨酸 半胱 氨酸 渝苏 1 号 徐薯 18 农大红 己确定为黄酮类化合物（向仁德等， 1994）。 甘薯叶中多酚化合物含量远高于其它蔬菜，主要从中分离出咖啡酰奎宁衍生物 （ et 2002） 。对基因型红薯叶中咖啡酰奎宁衍生物分类与生理功能进行研究，提取出了反式一咖啡酸、绿原酸、 4,5一 二一反式一咖啡酰奎尼酸、 3,5一二一反式咖啡酰奎尼酸、 3,4一二一反式一咖啡酰奎尼酸、和 3,4,5一三一反式一咖啡酰奎尼酸，6种多酚化合物，最后一种化合物还可抑制 et 2003） 。张侠等对红薯叶中抗油脂氧化活性成分进行了研究，证明其氧化活性物质多为黄酮类和多酚类化合物 （张侠等，2003） 。 A. 以推荐作为制备花青素的廉价来源 （ A. et 2005） 。 植物中蛋白 酶抑制剂在调节和控制内长的 、 内生的蛋白酶等方面都是重要的， 既 可以作为储藏蛋白，又能保护植物免受病虫和（或）微生物的侵害。 现甘薯叶水提物中含有胰蛋白酶激活剂 （ 和抑制剂 （ , 后又从红薯老叶中提取出两种 和 1（ 1986） 。利用 台湾 5 种红薯叶中分离到相对分子量为 31000 和 14000 的 et 1996） 。 23也发现了 且是胰凝乳蛋白酶抑制剂 （ 1995） 。 研究了 三种不同品种台农 27、 台农 34 和 台农 57 甘薯叶中 性分别为 488.2 00g 鲜叶 （ ou et 1998） 。 其它 研究发现， 甘薯块根中的主要蛋白质，占甘薯中可溶性蛋白的 80%以上 ， 而 茎中含量较少，叶片中不含有et 1985； T. et 1989； T. et 1990） 。 薯叶 的 医疗 保健作 用 据报道，甘薯叶提取物有增强血小板、增强免疫力、降血脂、降胆固醇、抗肿瘤、抗突变等医疗保健作用 （李明文， 1993；钱康年， 1990； 2000；许建华等， 1998； et 001） 。 1998 年 台建祥等人以特白一号甘薯叶为主要原料制成 维康 制品，进行功能性实验和临床应用研究，结果是 维康 具有提高免疫功能和防治高脂血作用 （台建祥等， 1998）。高荫榆 等以中国农业科学院 硕 士学位论文 第一章 绪论 3 甘薯叶柄藤为原料，研究表 明薯蔓多糖 (具有降血脂和体内抗氧化活性，以及 免疫调节功能，尤其是增强体液免 疫功能 （ 高荫榆等， 2005；罗丽萍等， 2005；高荫榆等， 2006） 。 薯叶的利用现状 在许多国家，人们较重视甘薯地下部分块根的利用。 在我国，人们食用的只是甘薯的块根，每年约 480 亿 薯叶、 50 亿 薯藤尖和 470 亿 薯藤，除部分地区作为饲料外，多数被抛弃掉 （ 张彧等， 2006） 。 对地上部分的叶片多数作为不同动物饲料的蛋白来源 ，例如 小鸡、兔子和反刍动物 （ et 2001； et 2000； et 1999； et 1993） 。甘薯叶片营养丰富，甚至部分品种叶片干物质中蛋白质含量可高达 30以上 （ et 000） ，具有很高的提取利用价值。研究表明饲料中植物叶的添加量有一定的限度，由于叶片中高含量的纤维素具有结合和吸附蛋白质的作用，过量的添加可导致粗蛋白的消化 和 吸收率降低，因此仅仅作为饲料产品不足以使植物叶片中的蛋白质得到充分利用，有必要对植物叶片中的蛋白质进行提取分离 和 纯化，消除纤维素等物质的负面影响，提高叶片的利用效率 （ et 1974；et 1989） 。 随着科学技术的 进步和 发展，甘薯叶茎的保健作用越来越受到人们的重视。甘薯叶的研究及其保健食品的开发也渐渐引起食品科技工作者的兴趣 。 近年来，甘薯叶在美国、日本、台湾和香港等作为一种新型蔬菜加以 食用，美国还将它列为 航天食品 ，日本和台湾尊它为 长寿食品 ，香港人则称它为 蔬菜皇后 。 蛋白的研究概况 蛋白的研究进展 绿色叶片虽然没有被认为是含丰富蛋白质的资源，但是它们的平均蛋白质含量大约为 与牛奶中的蛋白质含量很接近，因此绿色叶片被认为是一种较好的膳食蛋白资源 （ et 988） 。 20 世纪 40 年代初，英国科学家为解决蛋白食品短缺的问题，开始了从绿叶中提取蛋白质的研究，并于 在英国建立了全球性叶蛋白研究实验室。 70 年代世界性蛋白饲料供应的紧张再度促成叶蛋白研究高潮。进入 80 年代后，国际上专门成立 绿色植物研究协会 （简称 协调交流叶蛋白的研究与开发工作 （ 李立人， 1995） 。大规模的饲料叶蛋白工业始于 20 世纪 60年代，美国、新西兰、澳大利亚、日本、丹麦、法国、意大利和苏联等国都先后实现了工业化生产，其中以法国成效最为显著。据郭佩玉报 道 ， 法国的奥尔奈厂，以苜蓿为主要原料，建成了用加热法浓缩叶蛋白的工业化大型生产厂，每小时加工鲜叶 120 吨 ，每小时生产叶蛋白约 2 吨 ， 其中粗蛋白含量 55%，得率是原料干物质的 产品（商品名为 白叶黄素）被销售到法国和欧共体国家，用于饲料 （郭佩玉， 2003） 。据报道我国湖南农业大学，用发酵法浓缩叶蛋白也取得了成功的经验，并建成每小时加工鲜叶 3 t 的叶蛋白工厂，产品同样用于饲料 （ 李道娥等， 1998） 。 国外的研究表明 ， 木薯叶和茎的浓缩物作为 鸡 饲料，由于摄入量的减少和食物转化率的提高，可以从 经济上降低饲料成本 （ D. et 2003） 。 研究了浓缩叶蛋白的抗营养因子，结果表明食用甜菜叶蛋白的老鼠肝的丙氨酸转氨酶出奇的高，反映出肝的毒性 （ et 1999） 。由此说明制备 叶片应该有选择性，对 示出高毒性的叶片不应用来提取 年中国农业科学院 硕 士学位论文 第一章 绪论 4 来，我国对饲料叶蛋白进行生产加工已取得初步成果，但叶蛋白作为食品添加剂