超声辅助绿色提取西藏槐蛋白质：推动可持续生物经济发展的创新方法

为应对传统蛋白质生产的环境挑战，研究人员采用超声辅助碱法提取(UAAE)技术从西藏槐(Sophora moorcroftiana)中高效获取功能蛋白。该技术使蛋白得率提升10.21-17.76%，能耗降低60%，时间缩短50%，同时减少溶剂使用。种子蛋白展现优异溶解性(94.68%)和乳化特性，叶片蛋白保留更多生物活性。该研究为开发可持续蛋白源提供了绿色解决方案，助力实现联合国可持续发展目标。

　　

全球蛋白质生产体系正面临严峻的可持续性挑战。畜牧业贡献了显著的温室气体排放，而传统植物蛋白生产依赖水资源密集型作物，这些作物在气候变化面前显得尤为脆弱。更令人担忧的是，当前畜牧业的蛋白质转化效率极低，超过97%的植物蛋白资源被浪费，严重阻碍了循环生物经济的发展。在这样的背景下，寻找新型可持续蛋白质来源成为当务之急。

西藏槐(Sophora moorcroftiana)这种具有非凡环境适应能力的豆科植物引起了研究人员的注意。它能在年降雨量不足300毫米的边际土地上茁壮生长，其种子和叶片分别含有30%和20%的蛋白质，与主流作物相当。然而，超过60%的生物质被作为农业废弃物丢弃，这无疑是一种巨大的资源浪费。与此同时，传统碱法提取蛋白质存在环境足迹大(E因子=5.2)、能耗高(≥80 kWh/kg蛋白)以及产生有害碱性污泥等问题。

针对这些问题，研究人员开展了一项创新性研究，首次将超声辅助碱法提取(UAAE)技术应用于西藏槐蛋白质的提取。该技术通过空化效应增强细胞壁破碎和传质效率，显著减少了强碱用量和能源消耗。研究结果显示，与传统方法相比，UAAE在60分钟内就将蛋白质得率提高了10.21-17.76%，同时减少60%的能源消耗。

在技术方法上，研究团队系统优化了pH值、温度和料液比等提取参数，采用主成分分析(PCA)评估蛋白质功能特性，并通过体外消化模型评估蛋白质消化率。所有实验均在可生物降解的碱性缓冲液(pH 10)中进行，符合绿色分析化学原则。

材料与化学试剂部分显示，研究使用的西藏槐样本采集自中国雅鲁藏布江流域，确保了样本的地域代表性。在提取条件优化过程中，研究人员发现溶剂选择对蛋白质溶解度、稳定性和结构完整性具有决定性影响。

研究结果显示，种子蛋白质展现出更广的分子量范围(25-100 kDa)，其溶解度、乳化性、发泡性和消化率(94.68%)均显著优于叶片蛋白质(48.53%和47.05%)。PCA分析揭示了一个重要现象：蛋白质溶解度/消化率与水/油保持能力(WHC/OHC)呈负相关，表明较高的WHC和OHC会促进蛋白质聚集，从而降低溶解度和消化率。

在结论部分，研究人员指出，UAAE是一种可持续且高效的方法，可用于从西藏槐中回收高质量蛋白质。种子蛋白质表现出优异的热稳定性、溶解性和乳化/发泡特性，使其成为植物基乳制品替代品的理想选择。而叶片蛋白质则提供了增强的营养价值和生物活性保留，适合用于健康补充剂和肉类类似物。

这项发表在《Journal of Environmental Chemical Engineering》上的研究具有多重重要意义。首先，它开发了一种低环境影响的蛋白质提取方法，为功能性食品和补充剂生产提供了新选择。其次，该研究拓展了UAAE技术在未充分利用植物资源中的应用，支持循环生物经济的发展。最重要的是，这项工作为应对全球蛋白质危机提供了一条可持续路径，同时促进了环境可持续发展目标的实现。

研究团队在资助声明中透露，该研究得到了国家重点研发计划项目[2022YFD2200805]的支持。作者贡献部分显示，Fei Wang负责资源获取和项目管理，Xinling Nie和Xun Li在方法论、数据分析和论文撰写方面做出了主要贡献。所有作者均声明不存在利益冲突。