[发明专利]回收叶蛋白的新方法

说明书

政府权益

本发明是在USDA-CSREES奖No.2006-34467-17102的美国政府的支持下完成的。美国政府享有本发明的某些权利。

优先权信息

本申请要求于2007年5月16日提交的临时申请No 60/938267的优先权，其全部内容引入本文作为参考。

发明领域

本申请的发明涉及从植物叶中获取蛋白，以用于食品和工业产品的新方法。

发明背景

叶蛋白可能是世界上最廉价且最丰富的蛋白源(Wikipedia，2008a，Pirie，1987)。(说明书的结尾处包括了本文所提及的这些及所有参考文献的全部出处)。其同样非常有营养价值，具有许多令人想要的使其可用于食品和工业产品的功能特性。

本发明公开内容中所使用的术语“叶蛋白”意指植物叶中所含有的所有水溶性蛋白。众所周知，所有已知的含叶绿素植物中都存在着可溶性叶蛋白。本发明具体涉及可溶性叶蛋白。

植物叶中的可溶性蛋白约有一半由“rubisco”(核酮糖-1，5-二磷酸(RUBP)羧化酶/加氧酶或“RuBisCO”)组成(Johal，1982)。所有已知绿色植物中都存在的Rubisco似乎是最丰富的叶蛋白，并且可能是地球上最丰富的蛋白(Wikipedia，2008b)。Rubisco是植物中催化RUBP羧化和氧合，即，光合作用和光呼吸的关键反应的酶(Tso，1990)。Rubisco是“级分1蛋白”的主要成分，术语“级分1蛋白”由Wildman(1983)提出，是指可以在叶蛋白加工过程中结晶出来的可溶性叶蛋白的一部分。

Rubisco具有与乳蛋白酪蛋白相当的营养价值(Wildman，1983)。研究显示，rubisco的蛋白效率比(PER，即增加的体重/消耗的蛋白质)显著高于酪蛋白或卵蛋白(Tso，2006)。Tornatzky(等，1996)报道，rubisco似乎适于肾透析患者及其它身体不能产生足够蛋白的人们，这部分缘于rubisco结晶可以洗净盐(Tornatzky等，1996)的事实。

Rubisco还具有优良的粘合，胶凝，发泡，搅拌和乳化特性(Wildman，1983；Sheen 1991)。此外，rubisco无色无味无臭，这使其在加入食品或工业产品方面具有吸引力(Wildman，1983)。Rubisco相对稳定，其可以结晶形式运输或生产为粉末(Tornatzky等，1996)。考虑到这些令人想要的营养及功能特性，rubisco适合加入到各种各样的食品和非食物产品中，用于如营养补剂，粘合剂或乳化剂的目的。事实上，Wildman(1983)称，rubisco的功能特性与卵白蛋白或酪蛋白相似。

剩余的一半可溶性叶蛋白不像级分1蛋白那样容易结晶。有时，这些蛋白被称作“级分2”蛋白(Wildman，1983)，但这个术语过去常常用来描述那些在叶蛋白加工过程中不结晶的可溶性蛋白。然而，这些蛋白具有许多与rubisco相同的有益特征。其具有与酪蛋白相当的PER和营养品质(Tso，2006；Wildman，1983)。和rubisco一样，它们都无色无味(Tso，2006)。它们也是水溶性的(Wildman，1983)。通过适当的提取法，级分2蛋白可以表现出与rubisco相同的功能特性，并且具有相同的商业应用(Wildman，1983)。所谓的“级分1”和“级分2”蛋白都是色素结合蛋白(pigment-bound蛋白)。

叶蛋白的潜在产量非常大。Wildman(1983)报道，烟草的叶蛋白产量为总植物固体干物质的6％。在我们自己用烟草作叶蛋白源的田间试验中，我们从一种含生物碱较少的马里兰烟草品种MD 609LA获得了占总叶干重的约13％的粗蛋白产量。当我们种植烟草用于回收叶蛋白时，我们的年平均生物质产量超过6干吨/英亩。由于叶代表了这种总生物质的约一半，因此我们设计的叶蛋白产量为约800磅/英亩。

Pirie可能是第一位在20世纪40年代认真地提出将叶蛋白用作营养源的人(Pirie，1942，1987)。然而，由Pirie开发的蛋白提取方法产生的绿色蛋白制品，具有使其不适合人类食用的气味，味道和质地(推测是由于没有充分去除叶绿素的缘故)(Wildman，1983)。