综述：南瓜籽压榨饼和外壳从农业食品废弃物中的价值化

《Food Chemistry Advances》：Valorization of Pumpkin-Seed Press-Cake and Hulls from Agri-Food Waste Streams

本综述系统阐述了南瓜籽加工副产物（压榨饼和种壳）的绿色提取化学与蛋白质结构-功能关系，推荐通过分级提取（如SC-CO2脱脂、DES/亚临界乙醇-水提取酚类、酶法获取蛋白质/肽）实现零废弃生物精炼。重点分析了pH偏移、超声辅助提取(UAE)、高压均质(HPH)等绿色技术对蛋白质溶解度、乳化活性指数(EAI)、凝胶性及体外消化率(IVPD)的调控机制，为植物蛋白在中性pH饮料、肉制品替代物等食品中的应用提供了工艺优化路径。

　　

南瓜籽压榨饼和种壳作为南瓜籽油加工的副产物，富含蛋白质（40-60%干基）、膳食纤维和酚类抗氧化物质。本文综述了通过绿色提取技术实现这些废弃物高值化的最新进展。

2. 南瓜压榨饼与种壳的组成

压榨饼以蛋白质和残余油脂为主，种壳则富含纤维和酚类。压榨饼的蛋白质主要为11S球蛋白（黄瓜蛋白），其等电点(pI)约为4.5-5，在中性pH下溶解度低。种壳中的酚类物质（如香草酸、咖啡酸）具有较强的抗氧化活性，但其与蛋白质的相互作用会影响终产品的色泽和溶解度。

3. 南瓜籽副产物的绿色提取化学

3.1. pH偏移与等电点沉淀

碱性提取（pH 11-12）结合等电点沉淀（pH 5）是获取南瓜籽蛋白分离蛋白（PPI）的经典方法，蛋白回收率约40-60%，纯度可达80-94%干基。但高pH条件会共提取酚类，导致蛋白 isolate 颜色变深、溶解度下降。

3.2. 酶辅助提取与水解

酶法（如蛋白酶、纤维素酶）在温和条件下（pH近中性，40-60°C）进行，能显著提高蛋白回收率（可达95%）和溶解度。控制水解度(DH)在10-15%可平衡功能特性（如乳化性）与凝胶能力，并产生具有抗氧化、ACE抑制等生物活性的肽段。

3.3. 超声与微波强化提取

超声通过空化效应破碎细胞结构，使蛋白回收率提升10-15%，并改善其乳化性和起泡性。微波加热则通过体积加热快速破壁，两者均作为物理强化手段与碱提或酶提联用，提高效率。

3.4. 低共熔溶剂与亚临界流体

低共熔溶剂(DES)对酚类化合物具有高选择性，能从种壳中高效提取抗氧化物质。亚临界水/乙醇-水体系可根据温度/溶剂比例调节极性，实现酚类、色素等广谱成分的提取。这两种方法为获取高附加值植物化学物提供了绿色方案。

3.5. 超临界CO₂提取

超临界CO₂可有效脱除压榨饼中的残余油脂（至<1-2%），同时回收富含γ-生育酚和Δ7-甾醇的高品质南瓜籽油，为后续蛋白提取提供标准化的低脂原料。

4. 南瓜籽蛋白与肽的结构-功能关系

4.1. 溶解度特性

南瓜籽蛋白在中性pH附近溶解度低。pH偏移、超声处理或适度酶解可显著提高其溶解度，酶解肽段在pH 5-10范围内溶解度可维持在55%以上。

4.2. 乳化特性

南瓜籽蛋白及其改性产物（如通过热辅助pH偏移制备的蛋白纳米颗粒）能稳定高内相乳液(HIPE, φ ≈ 0.80)。超声、高压均质处理可提高乳化活性指数(EAI)和乳液稳定性(ES)。蛋白-多糖复合物可进一步改善乳液的氧化稳定性。

4.3. 发泡与凝胶特性

南瓜籽蛋白的发泡能力在酸性或碱性条件下更强，但泡沫稳定性需通过添加多糖（如阿拉伯胶）来增强。其凝胶形成能力优于大豆或豌豆蛋白，通过与其他蛋白质（如蛋清蛋白）或多糖（如海藻酸盐）共凝胶，可调控凝胶硬度和持水性(WHC)，应用于肉制品类似物或3D打印食品。

4.4. 酚类-蛋白质相互作用

共提取的酚类可能降低蛋白溶解度并引入涩味，但也可能增强配方的抗氧化能力。需要通过活性炭吸附或超滤等技术进行调控，以平衡功能与感官特性。

4.5. 消化率与蛋白品质

南瓜籽蛋白的第一限制性氨基酸为赖氨酸。适度的热/碱处理、超声或酶解可将体外蛋白消化率(IVPD)从约86%提升至96%，并显著降低植酸（约31%）和胰蛋白酶抑制剂活性（约84%）。与富含赖氨酸的蛋白质复配可改善其氨基酸评分。

5. 在食品产品中的应用

南瓜籽副产物已成功应用于多种食品中。在烘焙产品（如无麸质饼干、面包）中，添加南瓜籽粉可提高蛋白质、纤维和矿物质含量，并利用其抗氧化性延长货架期。在肉制品类似物中，南瓜籽蛋白可作为结构剂，但其比例需优化或与其它成分复配以获得理想质地。在乳制品替代品和乳化饮料中，其乳化性和溶解度至关重要。

6. 关键合成与未来方向

南瓜籽副产物的价值化策略需根据目标应用（如对色泽风味要求高的中性饮料 vs. 风味浓郁的肉制品）选择适宜的提取和改性工艺。未来的研究重点包括：建立完整的零废弃生物精炼流程、精准调控蛋白结构以满足特定功能需求、深入探究生物活性肽的体内功效及安全性、以及进行规模化工艺的经济性和生命周期评估。