冻干、喷雾干燥与真空烘箱干燥对红麻籽蛋白结构与功能特性的影响及其与商业大豆和乳清蛋白的比较研究

本研究针对植物基蛋白替代品的需求，创新性评估了冻干(FD)、喷雾干燥(SD)和真空烘箱干燥(VOD)三种技术对红麻籽蛋白结构特性与功能性能的影响。通过扫描电镜、FTIR光谱、表面疏水性等技术分析，发现FD和SD处理的蛋白具有更优的溶解性(最高129.33%起泡能力)、乳化性(24.50 m2 /g EAI)和持油性(1.66 g/g)，而VOD蛋白则展现出卓越的持水性(3.56 g/g)。与商业大豆(SP)和乳清蛋白(WP)相比，红麻籽蛋白在多数功能特性上表现更优，为开发可持续植物蛋白原料提供了科学依据。该成果发表于《Applied Food Research》，对食品工业蛋白质加工技术选择具有重要指导价值。

　　

随着全球人口增长和可持续发展需求，寻找替代传统动物蛋白的植物基蛋白成为食品科学领域的重要课题。红麻(Hibiscus cannabinus L.)作为一种经济作物，其种子含有20%-36%的优质蛋白，却常被作为副产品丢弃。当前植物蛋白应用面临两大瓶颈：一是现有商业植物蛋白(如大豆、豌豆蛋白)存在致敏性和功能缺陷；二是不同干燥工艺对蛋白结构功能的影响机制尚未明确。马来西亚研究团队在《Applied Food Research》发表的研究，首次系统比较了冻干(FD)、喷雾干燥(SD)和真空烘箱干燥(VOD)对红麻籽蛋白的影响，为开发高性能植物蛋白提供了新思路。

研究采用扫描电镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、差示扫描量热法(DSC)等技术，对三种干燥方式处理的蛋白进行多维度表征。从马来西亚国家红麻与烟草委员会获取V36品种红麻种子，通过碱溶酸沉法提取蛋白后分别进行FD(-100°C)、SD(160°C入口温度)和VOD(45°C)处理，并与商业大豆蛋白(SP)和乳清蛋白(WP)进行功能对比。

3.1 结构特性
微观结构显示三种干燥工艺形成截然不同的形貌：FD产生具有浅腔的板状结构，SD形成带有凹陷的球形颗粒，VOD则呈现致密块状。FTIR分析揭示VOD蛋白β-折叠含量最高(48.82%)，而FD/SD蛋白具有更多无规卷曲(31.46%-35.53%)，表明后者结构更灵活。表面疏水性测试中VOD数值最高(1784.43)，FD最低(1171.87)，这与SDS-PAGE显示的VOD蛋白条带强度减弱现象一致，证实热干燥导致部分蛋白变性。

3.2 热学特性
所有样品均表现出优异的热稳定性，变性温度(T_d
)达101-103°C。FD样品具有最高变性焓(110.64 J/g)，这与α-螺旋含量呈负相关，证实低温干燥更好地保持了蛋白天然构象。

3.3 理化特性
SD处理的蛋白粉末亮度(L*值64.74)最接近商业SP/WP，而VOD因美拉德反应呈现最深褐色(BI值20.09)。氨基酸分析显示SD样品总氨基酸含量最高(885.96 mg/g)，所有样品必需氨基酸占比41%-45%，仅赖氨酸(0.72-0.80)和组氨酸(0.65-1.21)略低于FAO/WHO标准。

3.4 功能特性
FD/SD蛋白在pH2-12范围内呈现典型U型溶解曲线，溶解度显著优于SP但低于WP。持水性(WHC)方面VOD表现最佳(3.56 g/g)，而FD/SD持油性(OHC)达1.64-1.66 g/g，超越两种商业蛋白。SD蛋白在10%浓度即可形成凝胶，与SP相当。乳化特性中FD的EAI(24.50 m²
/g)和ESI(93.83 min)最优，起泡能力(FD达129.33%)更是显著超过商业蛋白。

该研究首次阐明干燥工艺通过调控红麻籽蛋白二级结构(β-折叠/无规卷曲比例)和表面特性，进而影响其功能表现的作用机制。FD和SD在保留蛋白天然特性方面具有明显优势，其中SD更兼具生产效率与经济性。研究不仅为红麻籽这一农业副产物的高值化利用提供了技术路线，其揭示的"工艺-结构-功能"关系对植物蛋白加工具有普适指导意义。特别是红麻籽蛋白在乳化、凝胶等关键性能上超越商业蛋白的发现，为开发新型植物基食品(如人造肉、乳制品替代品)提供了优质原料选择。未来研究可进一步优化提取工艺，并通过氨基酸强化解决赖氨酸不足的问题。