酶解芝麻饼蛋白作为脂肪替代物在低脂酸奶中的应用：生产优化与功能评价

为解决高脂饮食引发的健康风险及低脂酸奶口感缺陷问题，研究人员利用Bacillus thuringiensis strain-MA8蛋白酶水解芝麻饼残渣（SC），通过Box-Behnken设计（BBd）优化酶解条件，使蛋白水解物（SH）产量提升4.2倍。SH（1-3%）作为脂肪替代物应用于低脂酸奶（LSH）中，其发酵时间、总固体含量、蛋白质水平及感官评分均接近全脂酸奶（FFY），且储存15天无缺陷。该研究为农业废弃物高值化利用和健康乳制品开发提供了新策略。

　　

随着全球肥胖问题加剧，低脂乳制品需求激增，但脂肪去除常导致酸奶口感稀薄、质地松散。传统解决方案如添加乳清蛋白成本较高，而农业副产品芝麻饼（Sesamum indicum L. residue, SC）含40%蛋白质却常被废弃。如何将SC转化为高附加值脂肪替代物，成为食品科学领域的研究热点。

针对这一挑战，中国农业科学院的研究团队在《Microbial Cell Factories》发表论文，首次报道了利用Bacillus thuringiensis strain-MA8蛋白酶水解SC蛋白，通过响应面法优化工艺，并将产物应用于低脂酸奶生产。研究发现，优化后的芝麻饼蛋白水解物（SH）不仅显著改善低脂酸奶的质构特性，其氨基酸组成和感官评分更与全脂酸奶相当，为农业废弃物资源化和功能性乳制品开发提供了创新方案。

研究采用三项关键技术：1）Plackett-Burman设计和Box-Behnken设计（BBd）优化酶解参数（温度50℃、pH 6.0、酶量150 U）；2）动态光散射（DLS）分析SH粒径分布（平均677.10 nm）；3）通过质构分析仪（TPA）和HPLC-Pico-Tag法分别评估酸奶流变学特性和氨基酸组成。

结果部分
Degradation of WMBP by protease enzyme
SC经24小时酶解后蛋白水解物产量达362.5 mg/mL/g，显著高于其他农业废弃物（如大豆渣仅27.1 mg/mL/g），证实SC是理想的蛋白来源。

Response surface methodology optimization
BBd模型显示酶浓度（P<0.0001）和温度-pH交互作用（BC项，P=0.001）对水解效率影响最大，模型预测准确率达99.3%（R²=0.9913）。

Particle size of SH
DLS检测显示SH主要含1277-2569 nm多肽（占比90-99%），其粒径分布满足脂肪模拟物要求，优于大豆蛋白水解物（7.1-9.3 μm）。

Yogurt fermentation time
添加2% SH的酸奶（LSH II）发酵时间与全脂酸奶（FFY）相当（约4小时），而单纯添加芝麻蛋白粉（LSP）则延长发酵周期，表明水解产物更利于乳酸菌代谢。

Chemical characterization
LSH II总固体（12.8%）和蛋白质（4.5 g/100g）含量超越FFY（11.2%, 3.8 g/100g），且储存期间酸度稳定（0.85-0.92%乳酸酸度）。

Sensorial attributes
感官评分显示LSH II在风味（45/50分）和质地（38/40分）上与FFY无显著差异，且无颗粒感等缺陷，证实SH能有效模拟脂肪口感。

Amino acids profile
LSH II必需氨基酸（EAA）占比达52.2%，接近FFY（53.3%），其中甲硫氨酸+半胱氨酸（Met+Cys）化学评分（CS）提升17%，显著改善低脂酸奶营养价值。

Textural profile
SH添加使酸奶硬度提升30%（1.8 N→2.4 N），但弹性（springiness=0.89）和粘聚性（cohesiveness=0.78）与乳清蛋白强化酸奶（LSMP）相当，证明其网络结构稳定性。

结论与意义
该研究通过微生物酶解技术将SC转化为功能性蛋白水解物（SH），其4.2倍的产量提升证实了BBd在食品工业参数优化中的高效性。作为脂肪替代物，SH不仅解决了低脂酸奶常见的质地缺陷，其高EAA/TAA（必需氨基酸/总氨基酸）比例（0.52）和PER（蛋白效率比=2.8）更赋予产品额外营养优势。研究首次证实677 nm粒径范围的植物蛋白水解物能模拟脂肪感官特性，为农业废弃物在健康食品中的应用开辟了新路径。未来可进一步探索SH在冰淇淋、奶酪等乳制品中的适用性，推动可持续食品加工技术的发展。