从工业副产物到高值蛋白提取物：三角褐指藻(Phaeodactylum tricornutum)生物质的升级转化

为解决微藻工业副产物资源浪费问题，研究人员通过pH调节结合超声辅助提取技术，从三角褐指藻(Phaeodactylum tricornutum)脂质提取残渣中成功获得蛋白质含量达65.9%的功能性浓缩物。该研究证实其优异的乳化性、起泡性和持水/油能力，为食品、饲料及化妆品领域提供了可持续的优质蛋白来源，推动了循环生物经济发展。

　　

在追求可持续发展的今天，微藻因其快速生长和高价值代谢产物成为生物经济的热点。三角褐指藻(Phaeodactylum tricornutum)作为工业上提取omega-3脂肪酸（如EPA和DHA）的重要来源，其超临界CO₂
提取过程会产生占原始生物量90%以上的残渣。这些残渣富含蛋白质等未被充分利用的活性成分，若直接废弃不仅造成资源浪费，还可能引发环境问题。如何将这类"工业垃圾"转化为"高值宝藏"，成为科研人员亟待破解的难题。

来自西班牙的研究团队在《Food Hydrocolloids》发表的研究给出了创新解决方案。他们开发了一套pH调节结合超声处理的蛋白质提取工艺，从三角褐指藻工业残渣中成功获得蛋白质含量高达65.9%的功能性浓缩物。研究通过系统评估其理化特性、氨基酸组成及功能性质，证实这些蛋白浓缩物具有优异的乳化、起泡和持水/油能力，为食品、化妆品等产业提供了新型可持续蛋白原料。

关键技术方法
研究采用pH调节法（碱性溶解pH 12.0结合酸性沉淀pH 2.0）耦合超声处理（2.5分钟，24 kHz）提取蛋白质，通过透析纯化。原料为德国IGV Planttech提供的超临界CO₂
提取残渣(PTRB)及其乙醇预处理样品(PTRTB)。采用Dumas法测蛋白含量，离子交换色谱分析氨基酸，HPAEC-PAD检测碳水化合物，并系统评估了持水性(WHC)、乳化活性(EA)等功能特性。

研究结果

3.1 三角褐指藻生物质的成分特征
原始生物质(PTB)含36.2%蛋白质和22.9%脂质，超临界提取后残渣(PTRB)保留35.6%蛋白质但脂质降至10%。乙醇预处理样品(PTRTB)脂质进一步降至3.2%，蛋白质含量提升至36.9%。碳水化合物分析显示PTRB总糖含量最高(13.1%)，以木糖(4.33%)和葡萄糖(2.37%)为主。

3.2 蛋白质提取优化
pH 12.0时蛋白质溶解率最高(PTRB 51.5%，PTRTB 31.9%)，酸性沉淀最佳pH为2.0。未处理样品(PTRB)提取率(15.3%)低于预处理样品(PTRTB，12.6%)，但后者蛋白纯度更高。

3.3 超声处理增效
2.5分钟超声使PTRB和PTRTB提取率分别提升至27%和25%，蛋白含量达65.2%和67.2%。延长至5分钟未显著提高得率，故选择2.5分钟为最优参数。

3.4 蛋白浓缩物特性
最终产物PC-PTRB和PC-PTRTB蛋白含量分别为64.4%和65.9%，必需氨基酸占比43.9%和43.1%，高于牛奶(39%)和鸡蛋(32%)。非必需氨基酸中天冬氨酸和谷氨酸含量突出，赋予产品鲜味特征。

3.5 功能性质评估
PC-PTRTB持水能力(4.31 g_水
/g_蛋白
)显著优于PC-PTRB(3.31)。pH 7和10时泡沫容量达80-90%，稳定性维持2小时。乳化活性在pH 4高达90%，显微观察显示酸性条件下形成更稳定的蛋白-油脂网络结构。

结论与意义
该研究创新性地将工业残渣转化为高附加值蛋白产品，其氨基酸谱满足FAO推荐标准，功能特性媲美大豆蛋白。特别是预处理样品(PTRTB)在持水性和泡沫稳定性方面表现突出，而原始残渣(PTRB)则因残留脂质具有更好的乳化性能。这种差异为不同应用场景的原料选择提供了科学依据。

从循环经济视角看，该技术使微藻加工产业链价值提升约26%，每吨残渣可提取260 kg高值蛋白。研究不仅解决了工业副产物处置难题，更为食品、化妆品等行业提供了可持续的蛋白替代方案，对推动蓝色生物经济发展具有示范意义。未来研究可进一步优化提取工艺成本，并探索其在具体产品中的应用性能。