石油萃取方法和乙醇预处理对三叶蔓荆子种子蛋白性质与功能的影响

《Food Hydrocolloids》：Influence of oil extraction methods and ethanol pretreatment on the properties and functionalities of Akebia trifoliata seed protein

　　

舒伟桐|郭庆|严志航|刘梦露|陈子琪|欧阳科凡|王松雨|赵强

中国江西省南昌市南昌大学食品科学与资源国家重点实验室，邮编330047

摘要

本研究探讨了从油料生产副产品——三叶蔓荆子籽粉中提取蛋白质时所采用的不同的油提取方法（冷压、溶剂萃取或亚临界流体萃取），以及随后通过65-80%乙醇洗涤去除杂质，对这些蛋白质的纯度、结构特性及功能性能的影响。经过70%乙醇洗涤后用亚临界流体萃取法得到的蛋白质纯度最高（95.06%），白度也最高。而经冷压后再用70%乙醇洗涤得到的蛋白质则具有更好的溶解性和乳化活性。亚临界流体萃取法处理的蛋白质还表现出优异的起泡性、持水能力、持油能力以及热稳定性，而用溶剂萃取后再经70%乙醇处理的蛋白质则具有最佳的乳液稳定性。同时，亚临界流体萃取法处理的蛋白质表面疏水性及巯基含量也最高。FTIR分析显示，70-80%的乙醇洗涤会导致蛋白质分子发生显著重排，表现为β折叠和β转角含量增加，随机卷曲结构消失。这些结果表明，油提取方法会显著影响后续乙醇洗涤的效果，进而对蛋白质的结构和功能性能产生重要影响。这项研究有助于深入理解不同油提取方法及乙醇预处理对三叶蔓荆子种子蛋白分离物性质的影响。

引言

由于人口快速增长和资源短缺（Hadidi等人，2022；van Dijk等人，2021），实现联合国2030年可持续发展目标变得愈发紧迫（Ouyang等人，2024）。在此背景下，如何将农业工业副产品通过高价值应用加以利用，已成为一个重要的研究方向（Zhao等人，2025）。

三叶蔓荆子是东亚地区一种传统的药用和食用植物，有着悠久的食用历史（Du等人，2012）。其种子干重中约含39%的油脂和17%的蛋白质，富含对人体有益的不饱和脂肪酸（Wang等人，2026），因此已被开发为一种特色油料作物（Shi等人，2012）。然而，目前的加工方式导致大部分种子生物质作为低价值副产品被丢弃，主要是因为其蛋白质成分尚未得到充分利用。这种做法不仅会造成巨大的经济损失，还会带来环境污染。值得注意的是，研究表明三叶蔓荆子种子蛋白含有17种不同的氨基酸（8种必需氨基酸和9种非必需氨基酸），其E/T比率达39.8%，高于FAO/WHO规定的理想蛋白质标准（36%）（Shi等人，2012）。因此，这是一种值得进一步开发的优质蛋白质来源。

从工业角度来看，从含蛋白质丰富的种子粉中提取蛋白质仍然面临诸多挑战（A?t-Kaddour等人，2024）。这主要是由于这类种子粉通常含有较高的残留脂质、多酚、色素以及其他小分子杂质，这些物质会影响到蛋白质的提取和后续应用（Malik等人，2017；Xu等人，2002）。尤其是多酚，可以通过非共价相互作用和氧化偶联反应与蛋白质结合，从而导致蛋白质聚集、变色以及功能性能下降（Wang等人，2020）。此外，色素的存在也会使提取出的蛋白质颜色暗淡、纯度降低（Sun等人，2022）。这些问题都阻碍了将油料副产品转化为适合食品加工的高质量蛋白质原料。因此，工业上通常会使用有机溶剂、酸类和碱类等化学方法来去除杂质，提高蛋白质的纯度（Trindler等人，2022）。乙醇作为一种极性较强且介电常数相对较低的溶剂，能够有效破坏多酚与蛋白质的复合物（Malik等人，2017），去除异味和残留脂质，同时改善蛋白质的颜色和纯度（Privatti等人，2024；Wang等人，2020；Xu等人，2002）。此外，乙醇还能促使蛋白质变性并聚集，从而提升其结构和功能性能（Feng等人，2021；Lambrecht等人，2016；Xin等人，2023；Zhang等人，2026）。不过，乙醇处理的效率可能会受到前期油提取过程的影响，因为油提取过程本身（如加热、加压或使用有机溶剂）就会改变产品的物理化学状态，进而影响蛋白质的完整性以及其在后续提取和变性过程中的反应性（Li等人，2025）。?stbring等人（2020）比较了通过冷压、热压和溶剂萃取法得到的蛋白质，发现虽然冷压法的出油率低于溶剂萃取法，但其蛋白质回收率最高，且乳化性能最佳。因此他们认为，较少的热处理或化学处理更有利于蛋白质的回收及其功能保持。另外，亚临界萃取是一种温和、高效且环保的新型技术（Zhang等人，2020），在保持蛋白质完整性方面具有潜在优势。Li等人（2025）研究了通过亚临界萃取法和己烷萃取法得到的向日葵籽粉蛋白质的结构特征和功能性能，发现与传统的己烷萃取法相比，亚临界萃取法得到的蛋白质在结构、溶解性、稳定性及其他功能性能方面都有更好的表现。

尽管油提取和乙醇洗涤都是较为成熟的独立工艺，但目前关于不同油提取方法如何影响经过乙醇洗涤后的三叶蔓荆子种子蛋白的结构和功能性能的研究还很少。目前针对三叶蔓荆子种子蛋白的研究大多集中在传统脱脂种子粉的蛋白质制备以及基本的物理化学性质上，忽视了油提取预处理与乙醇洗涤之间的相互作用。因此，本研究系统地探讨了三种不同的油提取工艺（冷压、溶剂萃取和亚临界流体萃取）与不同浓度乙醇处理相结合，对三叶蔓荆子种子副产品中的蛋白质的结构、品质及功能性能的影响。研究结果表明，油提取方法和乙醇洗涤浓度共同决定了三叶蔓荆子种子蛋白的最终品质和功能特性。这一研究结果可为根据实际需求选择合适的加工方案提供依据，同时也为三叶蔓荆子种子副产品的高价值利用提供参考路径。

章节节选

材料

我们从中国江西的庐山采集了三叶蔓荆子成熟果实，将其带回实验室后分离出种子。将种子在45°C下烘干48小时直至重量恒定，之后将其储存在-18°C环境中。石油醚和无水乙醇购自西龙科技有限公司，正己烷、乙酸甲酯和甲醇则购自上海麦克林生化有限公司，均为色谱级产品。其他所有化学品均为分析级产品。

基本组成

如表1所示，三叶蔓荆子种子的脂肪含量为39.44 ± 0.70%，而蛋白质含量占干重的16.91 ± 1.33%。这些数值与Shi等人（2012）的报告基本一致。通过亚临界流体萃取法得到的种子饼的残留脂肪含量最低，仅为1.88%，而蛋白质含量最高，达30.73%。这说明在本研究条件下，亚临界流体萃取法能够更彻底地去除脂肪，因此

结论

本研究表明，三叶蔓荆子种子蛋白的性质受油提取方法和后续乙醇洗涤的共同影响。在所有测试的处理方法中，亚临界流体萃取后经70%乙醇洗涤得到的蛋白质分离物纯度最高，为95.06 ± 0.26%，白度也为60.12。结构分析进一步表明，当乙醇洗涤浓度高于75%时（亚临界流体萃取法处理的是70%乙醇浓度），蛋白质分子会更趋向于有序构象，这一变化体现在β折叠和β转角含量的增加上。

作者贡献说明

严志航：撰写——审阅与编辑、软件使用、实验研究。刘梦露：撰写——审阅与编辑。陈子琪：实验研究。欧阳科凡：撰写——审阅与编辑。王松雨：实验研究。赵强：撰写——审阅与编辑、监督、项目管理、资金获取、概念设计。舒伟桐：撰写——初稿撰写、数据可视化、方法设计、实验研究。郭庆：撰写——审阅与编辑、数据可视化、方法设计、实验研究

未引用参考文献

Andreadis和Moschakis，2023；Chandrasekhar和Topp，2015；Hansen和Winther，2009；Lam和Nickerson，2013；Ma和Harwalkar，1988；Malik和Saini，2017；Narsimhan和Xiang，2018；Thaiphanit和Anprung，2016；Vinayashree和Vasu，2021；Winther和Thorpe，2014；Xu和Diosady，2002；Yousefi和Abbasi，2022。

利益冲突声明

本研究不存在任何需要声明的利益冲突。

利益冲突声明

作者声明不存在任何利益冲突。

致谢

本研究得到了中国国家自然科学基金（编号：32460588）、江西省自然科学基金（编号：20232BAB205075）以及南昌大学江西省财政科技专项基金（编号：ZBG20230418037）的资助。