佩基（Caryocar brasiliense）杏仁中蛋白质的结构、热学、物理化学及技术功能特性

《ACS Food Science & Technology》：Structural, Thermal, Physicochemical, and Techno-Functional Properties of Proteins from Pequi (Caryocar brasiliense) Almonds

牛油果蛋白 isolate 的等电沉淀制备及其功能性特性。液压 pressing 和 Soxhlet 提取脱脂 flour，通过等电沉淀获得纯度91.16%的蛋白 isolate，评估其热稳定性（83.87°C）、油持留量（155.30%）和乳化性能，发现0.25%浓度下emulsions稳定28天。

　　在当今社会，随着对环境可持续性和食品安全的关注日益增加，寻找替代性食品来源成为重要的研究方向。植物蛋白因其在营养和环境方面的双重优势，被认为是满足全球日益增长的人口对安全和营养食品需求的重要资源。蛋白质作为人体必需的营养成分之一，不仅在生长、生物化学反应、体液平衡、免疫功能、肌肉支持以及酶和激素的生成等方面发挥关键作用，还因其较低的过敏性、适中的生产成本和多种技术功能特性而受到重视。这些功能特性包括形成泡沫、乳化和形成凝胶的能力，使植物蛋白成为食品开发和加工中的重要原料。这些特性有助于形成复杂的结构，为食品提供物理支撑和稳定性，并积极影响其感官特性。

巴西的塞拉多地区是全球最多样化的生物群落之一，这里盛产多种果实，其中部分果实的可食用部分具有较高的植物蛋白含量，为研究提供了丰富的原料来源。例如，现金果（*Anacardium othonianum* Rizz.）的蛋白含量约为22%（w·w?1），而pequi果（*Caryocar brasiliense* Camb.）和Baru果（*Dipteryx alata* Vog.）的蛋白含量分别达到约30%（w·w?1）。这些数值高于谷物（6.6–15% w·w?1）、燕麦粉（11.5–15.83% w·w?1）和豌豆粉（18.27% w·w?1），但低于大豆粉（38.0% w·w?1）。因此，pequi果核蛋白具有较高的营养价值和应用潜力，尤其在食品工业中。

pequi果核作为一种高附加值的副产品，其在食品链中的经济意义显著。其营养成分中，约50%为脂质，30%为蛋白质，10%为纤维，同时还富含镁、磷、钾和锌等矿物质，这些成分表明其在食品加工中的潜在价值。当前，大多数关于pequi果核利用的研究集中在通过冷压、有机溶剂或非传统方法（如超临界流体萃取）提取油脂。然而，油脂提取后剩余的蛋白部分却未得到充分研究和利用，这一现象为本研究提供了切入点。本研究旨在通过液压压榨和索氏提取法获取脱脂pequi果核粉，并利用等电点沉淀法提取蛋白质，评估其在食品系统中的结构、热力学、物理化学和功能特性。

等电点沉淀法是一种高效提取高纯度蛋白质的技术，广泛应用于蛋白质的分离。通过调整pH值，使蛋白质在溶液中失去电荷，从而发生沉淀。这种方法在多种植物蛋白提取中得到了应用，例如，Lessa等通过等电点沉淀法从Macaúba果核中提取蛋白质，纯度达到94.9%（w·w?1）。Karki等则从大豆中提取蛋白质，纯度为89%（w·w?1）。而de Oliveira等通过超声波辅助等电点沉淀法从豌豆中提取蛋白质，纯度达到73.9%（w·w?1）。这些研究表明，等电点沉淀法在蛋白质提取中的应用效果显著，且易于在工业环境中推广。

在本研究中，我们采用液压压榨和索氏提取法对pequi果核进行脱脂处理，得到的脱脂果核粉的蛋白质含量达到65.66%（w·w?1），而进一步通过等电点沉淀法提取的pequi果核蛋白纯度高达91.16%（w·w?1）。这表明脱脂处理有效去除了脂质，提高了蛋白质的含量。随后，我们通过热力学分析确定了该蛋白的变性温度为83.87°C，变性焓为1.61 J·g?1，显示出良好的热稳定性。蛋白质的二级结构分析显示，其中α-螺旋占10.76%，β-折叠占55.14%，其余部分为β-转角和无规则卷曲结构。这些结构特征表明pequi果核蛋白具有类似于豆类和豌豆蛋白的结构，这可能与其较高的热稳定性相关。

蛋白质的溶剂化能力在食品应用中至关重要。在本研究中，我们观察到pequi果核蛋白在pH 4.43时溶剂化能力较低，这可能与其在该pH值下接近等电点有关。而在pH 3.5和pH 7.5时，其溶剂化能力相对较高。我们还评估了pequi果核蛋白的油结合能力和水结合能力，结果表明其油结合能力为155.30%，远高于水结合能力80.42%。这一特性对于乳化体系具有重要意义，因为较高的油结合能力可以增强乳化剂的稳定性和持油性，有助于形成稳定的油水乳化体系。

在食品应用中，乳化性能是衡量蛋白质功能特性的重要指标之一。我们发现，在pH 3.5和pH 7.5条件下，0.25%的pequi果核蛋白乳化体系表现出良好的稳定性，能够维持28天。这一结果表明，pequi果核蛋白在食品乳化体系中具有较高的应用潜力。相比之下，传统蛋白质如大豆蛋白和豌豆蛋白在相同浓度下，其乳化性能较低，而pequi果核蛋白在较低浓度下即可表现出较高的乳化活性，这使得其在食品加工中具有更大的优势。

此外，我们还评估了pequi果核蛋白的起泡能力和起泡稳定性。在pH 7.5条件下，0.25%的pequi果核蛋白起泡能力显著高于pH 3.5条件下的起泡能力。这可能与pH 7.5下蛋白质颗粒的粒径较小、表面电荷为负以及分散性较好有关。这些特性有助于蛋白质更好地吸附于气液界面，从而形成更稳定的泡沫结构。而在pH 3.5条件下，由于蛋白质接近其等电点，电荷减少，导致蛋白质聚集，进而影响其起泡性能。

我们还对pequi果核蛋白的微观结构和宏观稳定性进行了评估。在pH 3.5和pH 7.5条件下，0.25%浓度的pequi果核蛋白乳化体系表现出较好的稳定性，其微观结构未发生明显变化。然而，随着蛋白质浓度的增加，乳化体系的稳定性逐渐下降，尤其是在pH 3.5条件下，高浓度的蛋白质容易发生聚集，导致乳化体系的快速不稳定。相比之下，pH 7.5条件下的乳化体系虽然起泡能力较低，但其起泡稳定性较好，这可能与其较高的分散性和较低的粒径有关。

在凝胶形成方面，我们发现pequi果核蛋白在17%浓度下即可形成自持凝胶，表明其具有良好的凝胶形成能力。凝胶的形成涉及蛋白质分子的变性，以及在溶液中形成三维网络结构。随着蛋白质浓度的增加，凝胶的硬度也随之提高。在17%、18%和19%的浓度下，pequi果核蛋白凝胶的硬度分别为0.050 ± 0.003 N、0.102 ± 0.010 N和0.116 ± 0.014 N。虽然其凝胶硬度略低于传统蛋白质来源，但其在较低浓度下即可形成稳定的凝胶结构，表明其在食品应用中具有较高的灵活性和实用性。

综上所述，pequi果核作为一种丰富的植物资源，其蛋白提取和功能特性在食品工业中展现出巨大的潜力。通过等电点沉淀法，我们成功提取出高纯度（>90%）的pequi果核蛋白，其热稳定性良好，油结合能力高于水结合能力，这有助于其在乳化体系中的应用。在食品乳化体系中，pequi果核蛋白表现出良好的稳定性，尤其在较低浓度下即可实现稳定的乳化效果。此外，其凝胶形成能力在较低浓度下即可实现，显示出在食品加工中的广泛应用前景。这些研究结果不仅为pequi果核的综合开发提供了科学依据，还为食品工业中植物蛋白的应用提供了新的选择。