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为解决绿叶蛋白因细胞壁结构难提取及应用受限问题,研究人员探究纤维素酶、木聚糖酶等对萝卜叶蛋白浓缩物(RLPCs)提取及稳定高内相乳液(HIPEs)的构效关系。发现酶处理提升蛋白得率与含量,RLPCs 性能优于部分对照,为可持续蛋白资源利用提供依据。
研究背景与意义
随着全球人口向 100 亿迈进,蛋白质需求预计将达 9.435 亿吨。然而,依赖动物蛋白面临高资源消耗与环境挑战,植物蛋白尤其是未充分利用的叶片蛋白成为理想替代。萝卜叶占植株生物量 30%~50%,蛋白质含量达 20%~30%,但其细胞结构复杂,细胞壁阻碍蛋白提取与功能发挥。传统提取方法效率有限,而酶辅助提取虽能提升得率,却可能改变蛋白结构,影响其在高内相乳液(HIPEs,油相体积分数≥74% 的乳液,具有强抗絮凝性)等体系中的功能表现。
为突破这一困境,中国研究人员开展了相关研究,旨在解析不同酶处理对萝卜叶蛋白结构与稳定 HIPEs 能力的影响,并与大豆分离蛋白(SPI)、乳清分离蛋白(WPI)对比,为植物蛋白资源的高效利用提供理论支撑。该研究成果发表于《Food Hydrocolloids》,为可持续食品配料开发开辟了新路径。
关键技术方法
研究采用四种酶(纤维素酶、木聚糖酶、碱性蛋白酶、半纤维素酶)在相同条件下(除酶解步骤)提取萝卜叶蛋白浓缩物(RLPCs),测定蛋白得率、含量及溶解特性,分析其组成(如 RuBisCO小亚基比例)。通过界面张力测定、乳液粒径观察及流变学分析(剪切变稀行为、临界应变等),评估 RLPCs 稳定 HIPEs 的性能,对比商业 SPI 和 WPI 的表现。
研究结果
酶提取效果与蛋白特性
酶处理使蛋白得率提升 163.32%~208.59%,其中木聚糖酶提取率最高;蛋白含量增加 17.21%~33.90%,纤维素酶处理组达 78.52%,显著高于超声辅助提取(70.98%)。RLPCs 在 pH 7.0 时溶解度可达 78.52%,但在 pH 4.0 时较低,显示出 pH 依赖性。
乳液稳定性能对比
RLPCs 界面张力低于 WPI,溶解度高于 SPI。半纤维素酶处理的 RLPCs 中 RuBisCO小亚基比例更高,其稳定的 HIPEs 液滴更小、堆积更紧密,稳定性更优;而碱性蛋白酶处理的蛋白无法形成稳定 HIPEs。流变分析显示,HIPEs 呈现剪切变稀行为,频率依赖性弱,半纤维素酶组临界应变最高,抗形变能力最强。
结论与讨论
本研究证实,酶辅助提取可显著提升萝卜叶蛋白的得率与纯度,且酶种类显著影响蛋白结构与功能。半纤维素酶处理的 RLPCs 因优化了 RuBisCO小亚基组成,在 HIPEs 稳定中表现出优异性能,优于部分动物源蛋白(WPI)和植物源蛋白(SPI)。这一发现不仅揭示了酶法调控蛋白功能的机制,也为萝卜叶等农业副产物转化为高附加值蛋白配料提供了技术路径,助力可持续食品体系构建,对缓解全球蛋白短缺与环境压力具有重要意义。