《Sustainable Food Technology》：Impact of canola seed dehulling and pressing temperature on the microstructure of canola meals, protein structure within the meals, and protein isolate extraction and properties
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菜籽壳（canola hulls）是富含木质纤维素聚合物和单宁的刚性结构。随着对可持续蛋白质需求的增长以及脱皮技术和壳资源化利用的进步，在压榨前对油菜籽进行脱皮可能是改善粕及蛋白质品质的可行途径。本研究考察了脱皮与压榨温度（40、80和120 °C）对菜籽粕及
菜籽壳（canola hulls）是富含木质纤维素聚合物和单宁的刚性结构。随着对可持续蛋白质需求的增长以及脱皮技术和壳资源化利用的进步，在压榨前对油菜籽进行脱皮可能是改善粕及蛋白质品质的可行途径。本研究考察了脱皮与压榨温度（40、80和120 °C）对菜籽粕及其衍生蛋白质分离物（protein isolates）的综合影响。去除约80–85%的壳减少了热诱导聚集，并在压榨过程中（尤其是120 °C时）更好地保留了粕的天然显微结构。此外，粕蛋白质的二级和三级结构也得到更好的保存，特别是在较高处理温度下。上述改善归因于脱皮减少了压榨过程中摩擦诱导效应及蛋白质共价修饰。这些观察结果与碱液（pH 11）和盐溶液（0.8 M NaCl）条件下的蛋白质提取率直接对应。脱皮使碱法和盐法分离物的提取率分别平均显著提高10.49%和8.12%，且未脱皮与脱皮粕之间的差异随压榨温度升高而更加显著。提取率的提升与脱皮粕中未折叠12S球蛋白（cruciferin）及聚集体的更高提取量有关，尤其在碱性条件下更为明显。脱皮还提高了分离物的蛋白质含量，但其对分离物色泽、蛋白质结构及水溶性的影响则较为复杂。综上，脱皮是一种有效技术，可保护菜籽粕结构、提高压榨过程中的蛋白质热稳定性，并提升蛋白质分离物的提取率和蛋白质含量。
论文解读：油菜籽脱皮及压榨温度对菜籽粕、蛋白质结构及蛋白质分离物提取与性质的影响
该研究发表于《Sustainable Food Technology》。目前工业上菜籽榨油过程常经历高温（可达140 °C）蒸炒、压榨、浸出及脱溶烤粕，导致残粕中蛋白质发生严重变性及化学修饰，使其营养与功能性质变差，限制了菜籽蛋白作为食品级可持续蛋白源的开发。完全取消热处理又不可行，因其利于降低粘度、灭酶及抑菌。传统菜籽加工少有脱皮步骤，壳中富含的单宁、木质素及粗糙硬壳在压榨中产生额外机械摩擦并可与蛋白发生非共价或共价结合，加剧蛋白损伤。近年脱皮技术改进可实现近完全壳移除且壳可高值化利用，但脱皮联合不同压榨温度对粕微观结构、蛋白构象及后续蛋白分离物提取的系统影响尚属空白。研究人员假设：(1) 脱皮能增强粕及蛋白结构保存（尤其高温下）；(2) 脱皮可提高蛋白分离物提取率且该效果随温度升高更显著。研究人员以未脱皮和脱皮油菜籽经双螺杆压榨（40、80、120 °C）制六种粕，分析粕理化/结构特征后以碱液(pH 11)和盐液(0.8 M NaCl)提取十二种蛋白分离物并评价其性质。结果表明脱皮显著减轻高温致粕蛋白变性及聚集，提升碱/盐法蛋白分离物提取率与蛋白纯度，验证了假设。此研究为优化菜籽榨油工艺兼顾油品与高品质饲/食用蛋白联产提供理论依据，契合联合国可持续发展目标(SDGs)中零饥饿、负责任消费生产及气候行动。
主要关键技术方法
研究人员选用商品加拿大油菜籽，经磨皮气流脱皮去除约80–85%壳得未脱皮(ND)与脱皮(D)种子，使用平行双螺杆挤出机设桶温40、80、120 °C（螺杆130 rpm，受热约30 s）模拟压榨得饼，正己烷室温脱脂制六种粕(ND40/80/120、D40/80/120)。采用碱提取(pH 11.0 NaOH, 料液比1:10, 40 °C, 透析3.5 kDa MWCO冻干)与盐提取(0.8 M NaCl同流程)获蛋白分离物。检测指标含：凯氏定氮测蛋白含量及提取率（换算因子5.7）；CIELAB色度计测色泽(L, a, b*)；Mastersizer 3000测粒度分布(D[3,2], D[4,3], D10/D50/D90)；扫描电镜(SEM, 喷金, 5 kV)观显微结构；傅里叶变换红外光谱(FT-IR, KBr压片, 酰胺I带1600–1700 cm?1自去卷积)析蛋白二级结构；内源荧光光谱(λex=280 nm)探三级结构；尺寸排阻高效液相色谱(SE-HPLC, BioSep-SEC-S2000柱, 214 nm)分析蛋白组分分子量分布及聚集/十字花科12S球蛋白(cruciferin)/2S白蛋白(napin)比例；测定分离物水溶液(pH 7)溶解度。所有实验≥3次重复，One-way ANOVA及Tukey检验(p<0.05)。
研究结果
3.1. Properties of canola meals（菜籽粕的性质）
研究人员通过色泽、蛋白含量、粒度分布、SEM、FT-IR及内源荧光分析发现：脱皮使各温度下粕亮度(L)与黄度(b)升高，高温(120 °C)未脱皮粕明显褐变(L骤降、a升)而脱皮粕颜色稳定；脱皮粕蛋白含量平均提高6.28%（去低蛋白壳）。粒度分布显示未脱皮粕120 °C时大颗粒(~500 μm, 代表壳)峰消失、D[4,3]与D90下降，暗示壳崩解与严重聚集；脱皮粕无大壳峰，升温时参数平缓增加无崩解迹象。SEM显示未脱皮120 °C粕子叶与壳融合为大块不规则聚集体，脱皮120 °C粕仍保留较清晰细胞结构。FT-IR酰胺I带显示未脱皮120 °C粕β-折叠由30.40%升至36.81%、α-螺旋由20.43%降至18.57%(表明变性)，脱皮120 °C粕β-折叠仅升至33.02%、α-螺旋微降至19.27%。内源荧光强度未脱皮随升温大幅下降(120 °C尤甚，色氨酸埋入或降解)，脱皮组降幅缓和。综上脱皮减轻摩擦及壳组分共价修饰，更好保留粕微观结构与蛋白二、三级结构，高温下差异更显著。
3.1.4. Mechanistic interpretation of meal properties（粕性质机理阐释）
研究人员指出壳硬且富含多糖/木质素/缩合单宁，压榨中壳碎片增局部剪切与温升促聚集；单宁借氢键/疏水作用非共价结合蛋白致沉淀，高温氧化成醌与氨基酸共价结合，壳多糖热降解参与美拉德反应——未脱皮时120 °C壳崩解表面积扩大加剧上述效应。脱皮移除壳削减摩擦与共价修饰，故结构保存更佳。
3.2. Properties of canola protein isolates（菜籽蛋白分离物的性质）
3.2.1. Extraction efficiency and protein content（提取率与蛋白含量）
碱法提取率未脱皮组40→120 °C由66.32%降至48.42%，脱皮组由74.30%降至64.16%——高温降幅显著缩小，脱皮平均提10.49%；盐法提取率相应未脱皮42.02%–49.69%、脱皮52.25%–56.39%，脱皮平均提8.12%。因脱皮去除单宁减少非共价沉淀及碱中酚氧化-蛋白共价修饰，且高温未脱皮蛋白严重聚集难溶。碱法分离物蛋白含量未脱皮组低温较低(78.14%)高温升至85.17%(壳色素聚合沉淀被除去)，脱皮组温和升至84.04%–85.63%；盐法分离物蛋白含量略高于碱法(DS 89.50%–90.59%, NDS 87.60%–89.83%)。
3.2.2. Color（色泽）
碱法分离物未脱皮呈深褐，脱皮呈暗绿(a由~2.41降至?0.43)；盐法均呈亮黄，脱皮a略降。脱皮移除红棕单宁/壳色素，碱条件促酚溶出氧化聚合加深色。
3.2.3. Molecular weight and percentage of extracted fractions（分子量及提取组分百分比）
SE-HPLC显示碱法未脱皮120 °C分离物聚集/未折叠cruciferin峰由~31%降至15%，napin升至~30%(大cruciferin聚集难溶沉淀)；脱皮120 °C该组分仅微降至~26%，保留更多cruciferin。盐法分离物聚集/未折叠cruciferin本底低(4–7%)，intact cruciferin(~30%)与napin(~35–43%)占比高；未脱皮120 °C聚集组分略降，脱皮各组较均一。脱皮主要利于大cruciferin在高温下的可提取性。
3.2.4. Protein structure（蛋白质结构）
FT-IR显示碱法分离物抗平行β-折叠(12–15%)高于粕及盐法，随温度升高未脱皮120 °C β-折叠略降(高napin比)、α-螺旋/random coil略升，脱皮变化更小。盐法分离物α-螺旋较高(温和提取富napin)，未脱皮随温升β-转角/抗平行β-略有升、α-螺旋微降，脱皮组组成近似。内源荧光：脱皮分离物荧光强度高于未脱皮（结构较好保存），碱法整体低于盐法(Trp埋入/降解)，盐法保留粕强度顺序。ND120极低荧光粕对应分离物荧光与其他组接近，暗示严重变性蛋白在提取中沉淀未被回收或再折叠。
3.2.5. Aqueous solubility（水溶性）
碱法分离物水溶性28.95%–39.49%，随温升略升(高napin比)；盐法52.31%–60.22%，随温升略降(热修饰)。除ND120A外脱皮对其重新溶解的水溶性影响轻微，说明脱皮主要影响从粕中提取时鞣质抑制，对纯化后分离物再溶行为作用有限。
讨论与结论翻译（Conclusion部分浓缩及直译）
研究人员总结：脱皮粕具更佳色泽、更轻聚集行为、较好保存的显微结构及蛋白二/三级结构（高温差异尤著），对应碱/盐法蛋白分离物提取率显著提升且温差越大优势越明；脱皮促cruciferin(尤其碱法)提取、略升分离物蛋白含量，对分离物色泽/结构/水溶性影响较复杂。脱皮可有效提升菜籽粕质量与蛋白提取率，并在高温压榨时更好保存胚乳蛋白，使榨油工艺可采用较高温而不牺牲蛋白品质。未来应研发油-蛋白协同工艺最大化二者收率与品质，并探索壳高值化及脱皮低温榨油增成本与蛋白增值的经济性评估。
（原文结论段直译：本研究评估了油菜籽脱皮对40、80和120 °C处理粕质量及碱/盐法蛋白分离物质量的影响。脱皮粕相比未脱皮粕表现出更佳色泽、更温和的聚集行为和更好保存的粕显微结构及蛋白二级和三级结构，差异随处理温度升高更显著。这些规律与蛋白提取率直接对应——脱皮不论提取方法均显著提高蛋白提取率，且粕处理温升时代谢差更明显。脱皮亦影响提取蛋白组分百分比（多偏向cruciferin），但对分离物色泽、蛋白结构和水溶性的影响更复杂。总之，脱皮是改善菜籽粕品质和提高蛋白提取率的有效手段，也可在高温加工中更好保存胚部蛋白，使榨油受益于较高温同时保持蛋白质量。）
