苜蓿是世界上栽培历史悠久、种植面积较大的一种多年生豆科牧草。在美国,是除玉米以外种植的第二大作物。它以产量高、营养丰富、适口性好而享有“牧草之王”的美誉。
苜蓿经过自然干燥和人工干燥后,可以得到苜蓿干草捆、苜蓿干草块、颗粒、草粉等初级加工产品,这些产品为奶牛、肉牛和其他草食动物提供了优良的蛋白质来源。同时,苜蓿叶片蛋白质含量丰富,又成为动物所需的蛋白质添加物。在叶蛋白的加工方面,利用细胞震碎等高新技术手段,可以大大提高叶蛋白的提取率和可消化率。
很早以来,人们就有食用苜蓿的习惯。主要利用苜蓿早春返青时的幼芽,作为蔬菜。近年来,利用苜蓿种子生产芽茶,也表现出了很好的经济和社会效益。由于技术的不断提高,苜蓿作为人类可利用的深加工产品已经逐步补开发,其营养保健功能也逐渐被人们所认识,并表现出很好的市场前景和经济效益。
1苜蓿的可利用性
1.1苜蓿草粉和叶浸提物
在鲜苜蓿干物质中,粗蛋白质含量为15%~25%,赖氨酸含量为1.06%~1.38%,是一种营养价值极高的豆科饲料,虽然鲜苜蓿产量高,但含水量多,不易于保存,因此,在过去人们通常利用自然和人工干燥技术调制苜蓿干草,以获得较长的利用期。
苜蓿草粉制作是多种加工储存方式中营养损失较少的一种,牧草草粉加工业在国际上已逐渐产业化,欧美各国早在二三十年代就开始了草粉生产,到50年代,草粉生产技术已达到相当高的水平。目前,不少国家的草粉生已实现了专业化和集约化。现在多采用快速高温干燥法生产草粉,其方式有脱水苜蓿粉的生产,即将收割后的苜蓿切断后以转鼓高温气流式牧草加工机组进行加工。在这个加工过程中,外界的高温空气将热能迅速传导给切碎的苜蓿草段,使鲜草中的水分迅速蒸发,经过几分钟的处理,即可得到干燥的草粉,因此植物体本身生物化学变化和外界机械作用引起的营养流失大幅度降低。该加工过程受气候因素的影响小,生产周期短,生效率高,可以充分起到利用资源的作用。
紫花苜蓿加工成草粉作为家畜配合饲料的主要原料使用,起平衡日粮氨基酸、提供丰富的维生素的作用并提供优质纤维素。脱水苜蓿掺进蛋禽的日粮中,可加深蛋黄的颜色,饲喂种禽可提高繁殖力,饲喂肉鸡可增加到肤色素沉着。已证明,在种母猪的日粮中脱水苜蓿占10%时,能提高排卵率、窝仔数和成活率。据报道,用脱水苜蓿和苜蓿的奶牛能提高瘤胃微生物利用尿素合成蛋白质的能力,能提高泌乳的持久性,降低牛奶的乳脂率。用含有脱水苜蓿的日粮饲喂肉牛和羔羊能显著提高日增重,有较高的胴体重和较高的屠宰率。
苜蓿草粉已不仅仅用于家畜的饲养中,它已逐步走进了人们的生洛,成为人们日常饮食中一种重要的为助食品。将苜蓿草粉加工成胶囊、颗粒状或药片状、直接方便,供日常食用,其中含有的蛋白质、钠、钙、二氧化硅和纤维素类等物质,可以为人们,尤其是素食者们提供优良的营养物质,满足对营养的需求。
通过分离苜蓿茎叶,可以由苜蓿叶片中提炼出蛋白质、多酚、生物活性钙、胡萝卜素和浓缩叶绿素等产品,这些产品不添加人工色素、无异味,人日摄入量中总碳水化合物含量(小于1克)小于1%,食物纤维含量(小于1克)小于1%。日常食用苜蓿叶蛋白加工产品可以获得绿色钙和多种维生素;同时,它也是减肥的理想食品。而且苜蓿提出物中的高蛋白含量(蛋白含量52%以上)、低脂肪和糖的特点,是糖尿病、高血压以及心血管病人的理想保健食品。
1.2蛋白的提出与应用
1.2.1叶蛋白的概念 叶蛋白是将青绿牧草或其他植物压榨后,从压榨液中提出的蛋白质浓缩物。苜蓿叶蛋白中蛋白质含量高达45%~60%,各类氨基酸含量接近动物蛋白,且富含叶黄素、叶绿素、胡萝卜素、维生素E、B及矿物质等,总能为20.4~23.9千焦/克(4.87~5.71千卡/克)。叶蛋白的可消化率为62%~72%,能量代谢率为69%~90%,粗蛋白质的生物价为73%~79%,每千克叶蛋白浓缩物中代谢能为2800~3200千卡,有效磷为0.31%,胡萝卜素为500~1200毫克,叶黄素为1000~1800毫克,碳水化合物为5%~10%,矿物质为3%~8%,高度不饱和脂肪酸为3%~7%,以及含有脂溶性微生物。
植物绿叶中提取出来的蛋白质,属“功能性蛋白质”,主要由叶绿体蛋白质(Choroplast
protein)和细胞质蛋白质(Cytoplasm
protein)组成。全部叶蛋白约有一半存在于叶绿体中,其中35%~45%与类脂或叶绿素结合成难溶性蛋白组成。基质蛋白的大部分是核酮糖-1.5二磷酸羧化酶。Nilaman和Bonneer的研究表明核酮糖-1.5二磷酸羧化酶占叶绿体蛋白的70%~80%,其分子量为52~56万,属大分量蛋白质。经加工制得的叶蛋白浓缩物(Leaf
protein concentrate,LPC),主要是细胞质内溶解性能良好的细胞质蛋白和叶绿体内基质蛋白,以及一部分线粒体蛋白;而绿叶经提取叶蛋白后的叶饼中存在的是难溶性的叶绿体和线粒体的结构蛋白、核蛋白和细胞璧蛋白。
苜蓿茎叶中的蛋白质就是一类功能性蛋白质,由两部分组成。一部分分为固态蛋白,它存在于经粉碎、压榨后分离出的绿色沉淀物中,主要包括不溶性的叶绿体及线粒体 、构造蛋白、核蛋白、细胞壁蛋白等,这一类蛋白一般难溶于水。另一部分蛋白为可溶性蛋白。在叶蛋白提取物中,氨基酸模式比较合理,赖氨酸 与色氨酸含量比较丰富,且含有丰富的多不饱和脂肪酸、胡 萝卜素及一定数量的维生素E及矿物质元素,是一种可以再生的良好的植物蛋白来源。其氨基酸组成比例较为均衡,与联合国粮农组织推荐的成人氨基酸模式基本符合,因此可解决人、畜蛋白的紧缺问题。
1.2.2苜蓿叶蛋白(Alfalfa
leaf protein concentrare,ALPC)的利用
1.2.2.1饲料添加剂 叶蛋白具有明显地增加胴体重量,改善禽畜鱼等产品品质,降低饲料消耗率,提高饲料的转化率等良好的饲养效果。叶蛋白的营养价值和饲养效果均与鱼粉相当,但高于大豆饼,花生饼等种子蛋白。叶蛋白作为鸡和猪的精饲料时,在单一的试验日粮中,苜蓿叶蛋白中的叶黄素可使鸡蛋的蛋黄和鸡的皮肤颜色变得更为美观而提高其商品价值;叶绿素可以大大地提高鱼肉口味的鲜美程度,提高鱼的商品价值;胡萝卜素在畜禽营养中的重要性也是众所周知的。
1.2.2.2食品中添加剂 叶蛋白作为食用蛋白质,经过在尼日利亚和印度等国家和地区的广泛实验表明,叶蛋白的营养品质与牛乳一样,比牛肉、瘦肉等还好,与世界卫生组织推荐的蛋白质标准鸡蛋相当。早在1773年,人 们就认识到了叶蛋白的价值,但由于叶蛋白中的绿色或香味,使其应用在很大程度上受到了限制。通过对叶蛋白进一步加工为白色叶蛋白,这个问题得到了解决。目前,叶蛋白已大量地应用到了食品工业中,其组成成分为蛋白质和膳食纤维。蛋白质高达57.8%(干基62.9%),膳食纤维12.7%(干基13.8),水分、脂肪、灰分和可利用碳水化合物含量分别为7.9、6.8、5.4和9.6%。其作为食品,每100克可以提供397大卡热量,60克蛋白质,800毫克钙,50毫克铁,1.4微克β-胡萝卜素,并由于富含有赖氨酸而适于作为儿童的蛋白质补充来源。因此,ALPC是一种很好的高蛋白添加剂。
在苜蓿绿叶中提取的蛋白质和膳食纤维,其氨基酸配比较合理,生理价值高,是一种良好的新营养强化剂。加入面条中,可同时提高产品的蛋白质和膳食纤维含量。但是由于工艺特性较差,会对面团流变学特性、面条强度与烹煮品质产生不良影响,因此其添加量通常不宜超过4%。若同时配合使用些活性面筋粉之类的品质改良剂,可适当提高ALP在面条中的添加量。
1.2.2.3医药方面的用途 近年来,叶蛋白中β-胡萝卜素的防癌作用得到了临床上的证实 和应用。目前在发达国家中,由于食物中太多的饱和脂肪酸及胆固醇引起较高的心血管发病率,因此已有改进饮食习惯,增加植物蛋白比例的要求。现在又有人想把这种蛋白应用于医药中治疗肾脏病人,肾脏病饮食要求蛋白质要纯、可完全消化、并且营养平衡。
F.Fuvati等(1988)用液态二氧化碳,从LPC中萃取胡萝卜素及叶黄素。在适当条件下,可得到胡萝卜素90%,叶黄素70%。胡萝卜素是Va的原体,叶黄素是自然色素。
1.2.2.4在其他方面的用途 叶蛋白除了用于饲料和食品外,还可用于化妆品、洗涤用品等日用化工用品和饮料、植物营养调节剂等之中,也可将叶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K、汁液醇、食用纤维素和某些活性酶等,而且叶蛋白的应用领域还在不断拓宽。
3苜蓿深加工的问题和开发前景
从新鲜牧草提取叶蛋白使牧草获得了一条新的深加工途径,并在实践上取得了初步成功。但目前生产工艺所达到的水平并不太高,例如从苜蓿中提取的叶蛋白只占原料的1/3~1/2;作为鸡饲料,叶蛋白补利用的只是其中的蛋白质、叶黄素和饲料能,还有一些物质可供分离而不影响其营养价值;提取叶蛋白后的剩余物(草饼、棕色液等)的进一步加工尚未普遍进行;此外,产品利用的领域还在不断扩大,因此牧草深加工及其产品的开发和市场前景均十分宽广。
3.1提高叶蛋白的出率
新西兰Ruakura农业研究中心的试验表明,鲜苜蓿在研磨压榨过程中的能耗在50~100千瓦小时/吨干物质时,叶蛋白的提出率为66%,如果能耗提高到101~150、151~200、201~250千瓦小时,则浸出率相应地可达到71%、78%和82%,也就是说研磨越细、压榨力越大、叶蛋白的浸出率越高,加工能量的消耗可能过叶蛋白的高产而得到补偿。
3.2叶蛋白的进一步分馏
早在1954年,M..A.Judah就从苜蓿粉中利用溶剂成功地提取了叶绿素、叶黄素和胡萝卜素。苜蓿叶蛋白是较苜蓿粉更为优良的精馏原料,并且色素含量高4~5倍,提取色素可以改善叶蛋白的质量,用酒精浸提叶蛋白还可使其消化率提高。
3.3做好叶蛋白的储存工作
为了合叶蛋白能较长时期地保存,在生产中一般应加入盐、乳酪、糖、丙酸及其盐类等来抑制外来菌的侵害和防止胡萝卜素及不饱和脂肪酸等的氧化,从而达到防止变质的效果;也可采用次序冻的办法来储存叶蛋白,但成本高,且不利于运输等。因此,在储存叶蛋白时要选择一种较为适合的防护措施。
3.4产品的脱色脱味处理
苜蓿深加工产品,包括叶蛋白,颜色浅绿,草腥味浓。要想获得更加理想的食用效果,就需要对它进行进一步的加工处理,如对叶蛋白进行脱色脱味处理。
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