中文文献之碱提酸沉法提取茶叶蛋白质的研究 (1)

现代食品科技

Ｍｏｄｅｒｎ

ＦｏｏｄＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ

２０１１，ＶｏＬ２７，Ｎｏ．６

碱提酸沉法提取茶叶蛋白质的研究

陆晨。２，张士康２，朱科学１，王彬２，周惠明’

（１．江南大学食品学院，江苏无锡２１４１２２）（２．中华全国供销合作总社杭州茶叶研究院，浙江杭州３１００１６）

摘要：以绿茶为原料，采用碱提酸沉的方法提取茶叶蛋白质，以料液比、碱液浓度、温度、时问为考查因素，研究茶叶蛋白质的最佳提取工艺条件，并对提得的茶叶蛋白质进行了氧基酸分析．结果表明：碱提酸沉法提取茶叶蛋白质的最佳工艺条件为料液比１：２５

（ｍ／Ｖ），碱液浓度ｏ．３ｍｏｌ／Ｌ，提取温度５０℃，提取时间１ｈ，连续提取两次，荼叶蛋白质的提取率达到８５．５０％．茶叶蛋白质的最佳等电点为３．０，蛋白质沉淀率为６７．８５％，捆提取物中蛋白质质量分数为４７．７６％．氨基酸分析表明：茶叶蛋白质含有１８种氨基酸，其中必

需氨基酸含量占４０．６８％；氨基酸评分高于大豆，接近母孔和牛奶，是—种优质的叶蛋白质资源．综合考虑，此方法操作简单，生产成

本低，提取效果好，适用于茶叶蛋白质的工业化生产．

关键词：茶叶；蛋白质；碱提酸沉；氨基酸分析文章篇号：１６７３－９０７８（２０１１）６－６７３－６７７

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（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＦｏｏｄＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＪｉａｎｇｎａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｗｕｘｉ２１４１２２，Ｃｈｉｎａ）

（２．ＨａｎｇｚｈｏｕＴｅａＲｅｓｅａｒｃｈＡｃａｄｅｍｙ，ＡｌｌＣｈｉｎａＦｅｄｅｒａｔｉｏｎｏｆＳｕｐｐｌｙａｎｄＭａｒｋｅｔｉｎｇＣｏ－ｏｐｆＴａｔｉｖｅｓ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ３１００１６，Ｃｈｉｎａ）

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茶叶是一种重要的世界性作物被广泛种植于亚洲、非洲、拉美、远东和大洋洲等地ｆｌｊ。据ＦＡＯ．ＩＧＧ统计，２００９年全球茶叶产量达到３９２．８４万ｔ。近１０年中国茶叶产量持续增长，２００９年已达到１３１万ｔ，牢固确立了世界最大产茶国的地位【２】。目前我国茶叶产业中，大宗茶和名优茶品种丰富，此外，还包括茶多酚、茶多糖、咖啡因、抹茶粉等茶叶深加工原料或产品。茶产业总趋势是产品结构不断优化，从数量扩张型向效益增长型转变【３】。

我国每年在生产大量高、中档茶叶的同时。产生大量的低档茶、茶梗等副产物，这些低档茶和副产物中仍含有多种营养成分，如茶单宁、茶素、芳香油、蛋白质、维生素、色素和矿物质等，其中，茶叶蛋白质约占茶叶干重的１５０／ｏ＇３０％［４］。目前，国内外对茶多酚、茶色素、

收稿日期：２０１１—∞－２８

基金项目：浙江省公益性技术应用研究计划项目（２０１０（盈２０ｆｋ３）作者简介：陆晨（１９８８－）。女，硕士研究生，研究方向为方便食品

通讯作者：朱科学（１９７８－），男，剐教授，博士，研究方向为食品新资源开发

茶多糖等水溶性成分的研究和应用已经很深入和广泛，但对茶蛋白的研究目前还主要局限在实验室阶段的提取和改性【５】。

茶叶蛋白质属于叶蛋白类，主要包括谷蛋白（８２．０５％）、醇溶蛋白（１３．６ｌ％）【６】等。碱提酸沉法是经典的蛋白质提取方式，特别是在果实、种子等作物的蛋白质提取中应用广泛。在叶蛋白提取中也有所应用，但由于叶片种类的多样性和复杂性，在不同叶蛋白提取过程中存在不同的问题。总体来讲，叶蛋白质提取得率的高低主要取决于两个环节：浸提条件、蛋白质的凝聚与分离【‘７１。本文就碱提酸沉法在茶叶蛋白质提取中的应用

展开研究，确定提取条件，分析所得产品，为茶叶蛋白

质的工业化生产提供～定的佐证和思路。１材料与方法１．１材料与试剂

本实验所用的绿茶由中华全国供销合作总社杭州茶

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万方数据

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叶研究院提供，凯氏定氮法测定其蛋白质含量为

２３．５０％。

氢氧化钠、盐酸、硫酸、硼酸、硫酸铜、硫酸钾，以上试剂均为国产分析纯。１．２仪器与设备

ＤＦＹ－５００摇摆式高速中草药粉碎机，温州温岭林大机械有限公司；ＨＨ－４Ｓ数显恒温水浴锅，江苏省金坛市

荣华仪器制造有限公司；ｍ９０．Ｄ型电动搅拌机，上海标

本模型厂；ＰＨＳ一３Ｃ型精密ｐＨ计，上海雷磁仪器厂；ＴＤＬ５低速大容量离心机，上海安亭科学仪器厂；艮５０１旋转蒸发仪，上海申顺生物科技有限公司：ＡＣＰＨＡｌ－４冷冻干燥机，德国ＣＨＲＩＳＴ公司；ｌ（Ｉ）Ｎ－０８消化炉，上海昕瑞仪器仪表有限公司；１１００型氨基酸自动分析仪，美国安捷伦公司；１－４００色度色差计，ＯＮＩＣＡＭＩＮＯＬＴＡ。１．３测定方法

１．３．１

蛋白质含量测定：凯氏定氮法【８】，换算系数：６．２５

１．３．２提取率和沉淀率的测定

沉黼％罴蒸舞器嚣麟×１００％

提科％＝器黼ｘ１００％１．４实验方法

１．４．１茶叶蛋白质提取工艺

绿荼一粉碎一浸提一浓缩．÷沉淀一洗涤一干燥

１．４．２原料粒度对蛋白质提取率的影响

在茶叶蛋白质提取最适条件确定之前，对原料进行粉碎，分别过２０、４０、６０、８０、１００目筛，各粒度原料在料液比为１：４０，碱液浓度０．０７ｍｏＦＬ，温度９０℃条件下提取１．５ｈ，测定比较原料粒度对茶叶蛋白质提取率的影响。

１．４．３茶叶蛋白质提取最适条件的确定

分别进行不同的碱液浓度、料液比、提取温度、提取时间对茶叶蛋白质提取效果实验，研究上述条件对茶叶蛋白质提取率的影响。

１．４．４茶叶蛋白质最佳沉淀点的确定

在最佳提取条件下，提取茶叶蛋白质，将提取液分装于５０ｍＬ离心管，每管３０ｍＬ，用１ｍｏＦＬＨＣＩ调节各管提取液ｐＨ分别为２．５、３．Ｏ、３．５、４．０、４．５、５．０。

沉淀率的对比：静止２０ｍｉｌｌ，４５００ｒ／ｒａｉｎ离心２０ｍｉｌｌ，去上清液，沉淀经干燥后称重，测定蛋白质含量。

色泽的对比：用色素色差计分别测定各ｐＨ值下提取物的Ｌ・值（明度值）、ａ牛值（红度值）、ｂ木值（黄度值）。１．４．５不同方式处理蛋白质提取液对提取效果的影响

提取结束后，在４５００ｒ／ｍｉｒａ离心２０ｒａｉｎ，取上清液，

ｐＨ３．０沉淀，测定沉淀率和蛋白质质量分数。

万方数据

提取液与茶渣分离后，于旋转蒸发仪中以５０℃，６０ｒ／ｒａｉｎ浓缩至原体积的１／５左右后，ｐＨ３．０沉淀，测定沉淀率和蛋白质质量分数。１．４．６茶叶蛋白质氨基酸分析

茶叶粗蛋白提取物２００ｍｇ经６ｍｏＦＬＨＣｌ（色氨酸测定用量４００ｎａｇ，ＮａＯＨ水解）１００℃水解２４ｈ后，用氨基酸自动分析仪测定其中氨基酸组成及含量。

２

结果与分析

２．１

原料粒度对蛋白质提取效果的影响

摹、

锝甾取

粒度，目

图１粒度对茶叶蛋白质提取率的影响

ｔ＇ｉ晷ｚＥｆｆｅｃｔｓｏｆｐａｒｔｉｃｌｅ－ｓｉｚｅＯＩ！ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎｒａｔｅｏｆｐｒｏｔｅｉｎ

在料液比为１：４０，碱液浓度０．０７ｍｏＦＬ，温度９０℃的条件下提取１．５ｈ后，原料粒度对茶叶蛋白质提取效果影响如图ｌ所示。结果表明，蛋白质提取率随粒度增大呈现一直增大的趋势，从２０目的４７．６９％到１００目的６２．５５％，原料粒度每增大１０目，蛋白质提取率平均提高１．８６％。但粒度增大，蛋白质溶出率提高的同时，其他可溶性杂质也更易被溶出，会降低粗提物中的蛋白质含量【９】，增加后期蛋白质纯化的难度。综合考虑，原料适宜粉碎粒度为８０目。

２．２茶叶蛋白质碱法提取最适条件的确定２．２．１料液比对茶叶蛋白质提取率的影响

永

、

瓣警裂

料液比／（ｍ／Ｖ）

图２料液比对蛋白质提取率的影响

脚２ＥｆｆｅｃｔｓｏｆｓｏＵｄ－ｌｉｑｕｉｄｒａｔｉｏ

Ｏｎ

ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎｒａｔｅｏｆｐｒｏｔｅｉｎ

在碱液浓度为０．０７ｍｏＦＬ，温度５０℃，提取１ｈ后，料液比对茶叶蛋白质提取率的影响如图２所示。由图２

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可以看出，随料液比的增大，茶叶蛋白质提取率提高，料液比为１：２５时，提取率提高到４９．２１％，随着料液比的进一步增大，虽然提取率进一步提高，但提高幅度不大。料液比太大，不但会增加提取后废水处理的负担，而且会造成提取液中蛋白质浓度偏低，不利于蛋白质的絮凝沉淀。综合考虑，本实验选取１：２５为茶叶蛋白质提取的最适料液比。

２．２．２碱液浓度对茶叶蛋白质提取率的影响

琴、

爵罄辎碱液浓度／（ｍｏｌ／Ｌ）图３碱液浓度对蛋白质提取率的影响ｆ鞫ＥｆｆｅｃｔｓｏｆＮａＯＨｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ

Ｏｆｆ

ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎｒａｔｅｏｆｐｒｏｔｅｉｎ

在料液比为１：２５，温度５０℃，提取ｌｈ后，碱液浓度对茶叶蛋白质提取率的影响如图３所示。由结果可知：随着碱液浓度的提高，茶叶蛋白质的提取率不断提高，当碱液浓度提高Ｎ０．３ｍｏｌ／Ｌ以后，继续增大碱液浓度，蛋白质提取率提高幅度不大，表明在浓度为０．３ｍｏｌ／Ｌ的碱液中大部分茶叶蛋白质能够溶出。在高碱条件下，会改变蛋白质的营养学特性，生成赖氨酰丙氨酸，这种物质有毒，引起营养物质的损失【ｌｏｌ；除此之外，高碱条件下还会使蛋白质变性和水解；加速美拉德反应，产生黑褐色物质；使提取物中非蛋白质含量增加，分离效果降低［１１］ｏ并且考虑到过高浓度的碱液会引入大量的离子，增加产品的盐分，后期还需消耗大量水进行洗涤【１２Ｊ，所以在茶叶蛋白质提取时碱液浓度选择０．３ｍｏ】／Ｌ。＼

黎糌磷辎

温度／℃

图４温度对蛋白质提取率的影响

Ｆｉｇ．４Ｅｆｆｅｃｔｓｏｆｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｎｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ

ｒａｔｅｏｆｐｒｏｔｅｉｎ

在料液比为１：２５，碱液浓度为Ｏ．３ｍｏｌ／Ｌ时，温度对

万方数据

茶叶蛋白质提取率的影响如图４所示。由图可以看出，茶叶蛋白质的提取率随温度升高而逐渐提高，５０℃时趋于平缓。蛋白质在高温条件下易变性１１３１，茶叶中的多酚类物质在高温有氧情况下极易氧化［６１，因此为了降低能耗以及降低高温对蛋白质的不利影响，综合考虑提取率和以上各因素，选择５０℃为茶叶蛋白质提取的最适温度。

２．２．４提取时间对茶叶蛋白质提取率的影响

零、

瓣醛取

时间／ｈ

图５时间对蛋白质提取率的影响

№５ＥｆｆｅｃｔｓｏｆＯｍｅ

ｏｎ

ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎｒａｔｅｏｆｐｒｏｔｅｉｎ

在料液比１：２５，碱液浓度０．３ｍｏｌ／Ｌ，温度５０℃条件下，提取时间对茶叶蛋白质提取率的影响如图５所示，由结果可以看出：提取１ｈ后，茶叶蛋白质的浸提率随时间的延长提高幅度不大，说明提取ｌｈ后，大部分茶叶蛋白质都已经完全溶解于提取液中。２．３茶叶蛋白质酸法沉淀最适条件的确定２．３．１茶叶蛋白质最佳沉淀点的确定

从表ｌ可以看出，茶叶蛋白质无明确等电点，从沉淀率来看，ｐＨ２．５—３．５沉淀效果最佳，从色泽来看，ｐＨ２．５￣５．０蛋白质提取液的亮度逐渐降低，色泽逐渐加深。茶叶中色素和酚类等物质含量丰富，造成碱提酸沉法提取的茶叶蛋白质色泽较深，在不同的ｐＨ下沉淀的蛋白质颜色不同，原因可能是茶叶中含有大量的儿茶素，儿茶素在提取液中有自动氧化的倾向，并与氨基酸、蛋白质等物质结合成茶褐素【１４】，另外茶叶中其他色素及酚类物质在不同ｐＨ值下与蛋白或其他物质发生的成色反应不Ｎｔｌ５】。综合考虑沉淀率、色泽等方面，ｐＨ３．０为茶叶蛋白质最佳沉淀点，这与李娟【１６】等人报道过的茶叶蛋白质等电点为４．０有所不同，可能是不同的提取方式对蛋白质的影响不同。

表２结果表明，１：２５的料液比对茶叶蛋白质的提取

非常有利，但在茶叶蛋白质酸沉淀时，由于提取液中蛋白质浓度偏低，加之茶叶蛋白质没有明确等电点、非蛋白氮含量占到总氮量ｌ／３左右等原因，导致最终茶叶蛋白质酸沉淀效率偏低的现象。本实验对能够改善的因素

２．２．３温度对茶叶蛋白质提取率的影响

２．３．２浓缩对茶叶蛋白质提取效果的影响

６符

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进行实验分析，结果表明，沉淀率随蛋白质浓度的增大呈现出先提高后降低的趋势，但总体来讲，浓缩后使提取液中蛋白质浓度提高有助于茶叶蛋白质酸沉淀效果的提高，且非常明显。由表２可以看出，经适当浓缩后茶

叶蛋白质的沉淀率提高１０多个百分点，且沉淀物中蛋白质质量分数也有所提高，其中，以浓缩至蛋白质质量浓

度为２６．１３班效果最佳。

表１茶叶蛋白质最佳沉淀点分析（ｘ±８．ｎ＝３）

Ｔａｂｌｅ１Ｔｈｅｂｅｓｔｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｅｐｏｉｎｔｏｆｔｅａｐｒｏｔｅｉｎ

上述碱提酸沉法提取茶叶蛋白质最适条件确定以后，在料液比１：２５，碱液浓度０．３ｍｏｌ／Ｌ，温度５０℃，提取时间ｌｈ的条件下，搅拌浸提二次，浸提率达８５．５％，浓缩后在ｐＨ３．０条件下沉淀，沉淀率达６７．８５％，最终提取率为５８．０１％，沉淀经ｐＨ３．０的去离子水反复洗涤

荐值‘１７１。

表３茶叶蛋白质的氨基酸组成与含量

（１酽ｇ／Ｄ

Ｔａｂｌｅ３Ａｍｉｎｏａｃｉｄｃｏｎｔｅｎｔｓｏｆｔｅａｐｒｏｔｅｉｎ

氨基酸含量氨基酸含量

天冬氨酸Ａｓｐ谷氨酸Ｇｌｕ

１０．２９１４．７０

半胱氨酸Ｃｙｓ缬氨酸、埘

０．２５６．５５１．９４５．４８５．２４９．２３６．１７５．１５１．８７

３４次后，调节产品ｐＨ至７．０，冷冻干燥后，测定提取

物中粗蛋白质含量为４７．７６％。２．４茶叶蛋白质的氨基酸组成分析

茶叶蛋白质中氨基酸组成丰富，八种必需氨基酸均含有，谷氨酸、天冬氨酸和亮氨酸含量最高，分别为１４．７％、１０．２９％和９．２３％，半胱氨酸含量最低，为０．２５％。其中苯丙氨酸、酪氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、缬氨酸、

丝氨酸Ｓｅａ＂４．８１蛋氨酸Ｍｅｔ组氨酸Ｈｉｓ甘氨酸Ｇｌｙ苏氨酸Ｔｈｒ精氨酸Ａｒｇ丙氨酸Ａｌａ酪氨酸Ｔｙｒ

３．０３５．３４４．２０５．７１５．９３４．１１

苯丙氨酸Ｐｈｅ异亮氨酸ｌｌｅ亮氨酸Ｌｅｕ赖氨酸Ｌｙｓ脯氨酸Ｐｒｏ色氨酸Ｔｒｐ

组氨酸等含量都明显高于ＦＡＯ帆Ｏ，【ｎ讯７１９８５年的推

Ｔａｂｌｅ４Ｃｏｎｔｒａｓｔｉｖｅａｎａｌｙｓｉｓｂａｓｅｄ

ｏｎ

表４几种食物蛋白质的必须氨基酸组成及氨基酸评价分数“”

ａｍｉｎｏａｃｉｄｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎａｎｄＡＡＳ

注：氨基酸评分ＣＡＡＳ）为、ⅣＨ０建议的以鸡蛋蛋白质所含氨基酸比例为参考的评分．由表４可知，按照ＷＨＯ的以鸡蛋蛋白所含有的氨

上表明茶叶蛋白质是一种优质的叶蛋白资源。３结论…。

３．１碱提酸沉法适用于茶叶蛋白质的工业化生产，在碱

６７６

萎璧堂型望苎耄：．。苎！毳皂雯篓基黧坌塑。８９，ｈＩ晖蛑＾ｈ奶和母乳蛋白质的氨基酸评分稍低，高于大豆蛋白质的

氨基酸评价分数。蛋白质的氨基酸评价分数从一定程度

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２０１１，Ｖｏｉ．２７，Ｎｏ．６

液浓度Ｏ．３ｍｏｌ／Ｌ，料液比１：２５，提取温度５０℃，提取时间ｌｈ的条件下提取的茶叶蛋白质，提取率高达８５．５％，粗提取物中蛋白质含量为４７．７６％，产品氨基酸分析表明，茶叶蛋白质氨基酸组成丰富合理，氨基酸评分高于大豆蛋白质，接近于母乳和牛奶的氨基酸评价分数，是一种新型优质的叶蛋白质资源，但利用其他营养性评价方式对茶叶蛋白质做评价分析还有待进一步研究。

３．２茶叶中色素、酚类等含量丰富，在茶叶蛋白质提取中，部分随茶叶蛋白质一并提取出来，造成粗蛋白质提取物中含有较多非蛋白类物质，且颜色较深，呈灰褐色，在后续研究中还需做更多深入探索，纯化茶叶蛋白质，对其进行适当脱色。参考文献

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碱提酸沉法提取茶叶蛋白质的研究

作者：作者单位：

陆晨， 张士康， 朱科学， 王彬， 周惠明， LU Chen， ZHANG Shi-kang， ZHU Ke-xue， WANG Bin， ZHOU Hui-ming

陆晨,LU Chen(江南大学食品学院,江苏无锡,214122;中华全国供销合作总社杭州茶叶研究院,浙江杭州,310016)， 张士康,王彬,ZHANG Shi-kang,WANG Bin(中华全国供销合作总社杭州茶叶研究院,浙江杭州,310016)， 朱科学,周惠明,ZHU Ke-xue,ZHOU Hui-ming(江南大学食品学院,江苏无锡,214122)

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刊名：英文刊名：年，卷(期)：被引用次数：

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1. 宋爱荣. 岳运勇. 徐坤. SONG Ai-rong. YUE Yun-yong. XU Kun 四个杏鲍菇品种的氨基酸分析与比较[期刊论文]-菌物研究2005,3(4)

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引证文献(15条)

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2. 程菲儿,赵宇宏,赵凡,张晓宝,窦世宏,冯翠萍 杏鲍菇多肽生物活性的研究[期刊论文]-食品工业科技 2014(17)3. 胡建辉,许晨,朱亚舒 茶叶水不溶性成分对面团流变学特性的影响[期刊论文]-山东农业科学 2014(10)4. 张士康,陆晨,朱科学,王彬,朱跃进,张海华,周惠明 茶渣蛋白理化特性研究[期刊论文]-中国茶叶加工 2012(02)5. 孔维宝,侯明杰,李万武,赵小霞,董妙音,梁俊玉,张世雄 文冠果油渣中蛋白质的提取工艺研究[期刊论文]-中国油脂 2014(07)

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7. 张士康,陆晨,朱科学,王彬,张海华,周惠明,朱跃进 茶渣蛋白功能特性研究[期刊论文]-中国茶叶加工 2012(03)8. 王杰,吴晖 脱茶叶咖啡碱树脂的筛选及吸附行为的研究[期刊论文]-现代食品科技 2012(03)

9. 李加兴,向东,周炎辉,黄诚 碱提酸沉法提取黄秋葵籽蛋白的工艺条件优化[期刊论文]-食品科学 2013(20)10. 席甜,冯翠萍,程菲儿,赵凡,张晓宝 杏鲍菇多肽的制备[期刊论文]-山西农业大学学报（自然科学版） 2015(01)11. 谢蓝华,杜冰,张嘉怡,杨公明 不同提取方法对茶渣蛋白功能特性的影响[期刊论文]-食品工业科技 2012(21)12. 毛银,王彬,朱科学,左茜,蒋玉兰 碱法提取茶渣蛋白工艺研究[期刊论文]-食品研究与开发 2013(14)13. 陆晨,张士康,朱科学,王彬,彭伟,周惠明 茶叶蛋白质对面团流变学特性的影响[期刊论文]-食品工业科技2012(08)

14. 袁东振,张国治,黄纪念,芦鑫 用亚临界芝麻粕制备芝麻蛋白的工艺研究[期刊论文]-河南工业大学学报（自然科学版） 2014(06)

15. 王芳,高瑜珑,阮琴,李锦飞 山茶花氨基酸组成分析及营养价值评价[期刊论文]-浙江师范大学学报（自然科学版） 2015(03)

引用本文格式：陆晨. 张士康. 朱科学. 王彬. 周惠明. LU Chen. ZHANG Shi-kang. ZHU Ke-xue. WANG Bin. ZHOU Hui-ming 碱提酸沉法提取茶叶蛋白质的研究[期刊论文]-现代食品科技 2011(6)