绿叶生物精炼公司——高品质食品级蛋白质生产的示范企业

《Future Foods》：Green Leaf Biorefining – A Demonstrator for Production of High-Quality Food-Grade Protein

　　从三叶草中利用膜分离技术生产高质蛋白粉，通过预过滤替代热处理，获得更高蛋白含量（58-73% w/w）和产率（5% w/w），同时去除草腥味和绿色，展示非破坏性可持续生产潜力。

　　在当前全球范围内，食品产业正经历一场绿色转型，这要求我们探索新的方法来获取高质量的蛋白质产品，同时确保其来源于可持续的植物资源。这项研究的重点在于从三叶草中提取蛋白质，并通过温和、非破坏性的膜分离技术实现高效回收。传统方法往往依赖于高能耗的工艺，这些工艺可能会导致蛋白质变性，从而影响产品的功能性和适用性。因此，探索更环保且不影响蛋白质结构的处理方式成为研究的重要方向。

研究团队在示范规模下（14-25 kg的新鲜叶子）进行实验，以评估不同预处理和膜分离策略的效果。他们首先通过螺旋压榨法提取绿汁，随后选择两种处理方式：一种是通过加热和离心，另一种是通过预过滤。绿汁经过两步交叉流膜过滤后，分别得到了适用于饲料生产的浓缩物（retentate）和适用于食品加工的纯化蛋白粉（permeate）。研究结果显示，采用预过滤方式处理的食品蛋白粉，其粗蛋白含量显著提高，达到58-73%（按干物质计算），而采用加热处理方式的蛋白粉粗蛋白含量则相对较低，仅在12-28%之间。这表明，预过滤在保留蛋白质的同时，能有效去除草腥味和绿色色泽，从而提高食品蛋白粉的品质。

此外，研究还发现，无论是在不同季节还是在不同的工艺参数下，食品蛋白粉的性能基本保持稳定，仅在产量方面存在较大差异。这一发现对于实现食品级蛋白的可持续生产和广泛应用具有重要意义。同时，该研究还展示了膜技术在绿色生物精炼中的巨大潜力，不仅能够减少对环境的影响，还能实现对植物资源的高效利用。通过这种方式，不仅能够满足食品工业对高质量蛋白质的需求，还为饲料工业提供了可替代大豆的优质蛋白来源。

为了实现这一目标，研究团队设计了两种不同的处理流程。第一种流程包括温和加热和离心步骤，旨在去除颗粒和悬浮物，以减少膜污染。第二种流程则通过预过滤（使用袋式过滤器）来实现相同目的。在两步膜过滤过程中，第一阶段使用60纳米的陶瓷膜，用于分离较大的颗粒和未溶解的物质，形成适合饲料的浓缩物。第二阶段采用10 kDa的聚meric膜，用于进一步纯化和浓缩蛋白质。此外，还进行了反渗透（diafiltration）步骤，通过添加清洗水，进一步去除低分子量的杂质，从而提高最终产品的纯度。

研究还涉及了对提取过程的详细分析，包括干物质测定、蛋白质含量分析、溶解度测试和泡沫性能评估。在对不同批次的绿汁进行分析后，研究人员发现，通过膜分离技术获得的食品蛋白粉在广泛的pH范围内表现出优异的溶解性，特别是在pH 6及以上时，溶解度接近100%。这表明，该蛋白粉在食品加工中具有良好的适用性。同时，泡沫性能测试结果显示，食品蛋白粉的泡沫容量和稳定性均优于许多其他植物蛋白产品，显示出其在食品工业中的应用潜力。

在实际操作中，研究人员发现，膜污染和凝胶层形成是影响膜分离效率的重要因素。为此，他们采取了多种措施来减轻这些问题，例如通过预过滤减少对膜的负荷。实验过程中，研究人员还观察到，随着膜处理步骤的深入，部分蛋白质可能因分子量较低而被去除，导致食品蛋白粉的粗蛋白含量略低于原始绿汁。然而，总体而言，该研究成功地在不破坏蛋白质结构的前提下，实现了从绿汁中高效提取蛋白质的目标。

本研究的成果不仅有助于推动植物基蛋白质的可持续发展，还为绿色生物精炼提供了新的思路。通过采用膜技术，研究人员能够更有效地利用植物资源，同时减少对环境的影响。此外，食品蛋白粉的高溶解性和良好泡沫性能，使其在食品加工中具有广阔的应用前景。这些发现为未来在更大规模上推广该技术奠定了基础，并为食品工业提供了一种新的蛋白质来源。