黑扁豆蛋白分离物的提取优化及其结构、热力学与理化特性研究

为解决植物蛋白资源可持续利用问题，研究人员采用Box-Behnken响应面法(RSM)优化黑扁豆蛋白(BLPI)的碱性提取工艺，确定最佳条件为pHSol 9.62、pHPrec 4.83、时间72.68分钟，获得16.764 g/100g高纯度(89.214%)蛋白，其优异的乳化性、凝胶性及广谱pH溶解特性为食品工业提供新型植物蛋白原料。

　　

随着全球人口预计2050年达97亿，传统动物蛋白生产面临资源与环境压力，植物蛋白成为可持续替代方案。黑扁豆(Beluga lentil)作为高蛋白(30.69%干基)、高纤维的"植物鱼子酱"，其蛋白资源开发却缺乏系统性研究。伊朗胡齐斯坦农业科学与自然资源大学的研究人员通过多学科技术手段，首次实现黑扁豆蛋白分离物(BLPI)的高效提取与功能解析，相关成果发表于《LWT》。

研究采用Box-Behnken设计优化提取参数，通过凯氏定氮法、差示扫描量热法(DSC)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)等技术系统表征。从Bahabad地区采购的黑扁豆经脱脂处理后，采用碱性溶解-等电点沉淀法提取蛋白，通过响应面模型确定最佳工艺。

3.1 提取优化
RSM模型(R²=0.9325)显示溶解pH和提取时间显著影响得率(p<0.05)，沉淀pH主导纯度(p<0.05)。最优条件下得率达16.764±0.145 g/100g，纯度89.214±0.204%，验证了模型可靠性。

3.2 功能特性
BLPI展现优异的水合(3.981±0.145 g/g)和油合能力(1.767±0.101 g/g)，显著高于黄豌豆(1.37 g/g)和蚕豆蛋白(3.01 g/g)。其乳化活性指数(EAI)达24.46 m²/g，与红扁豆(25 m²/g)相当；12%浓度即可形成稳定凝胶，优于大豆分离蛋白(12%)。

3.6 溶解特性
U型溶解度曲线显示等电点(pI)为4.7，在pH<3或>5时溶解度显著提升。Zeta电位测试证实pH10时表面电荷达-43.06 mV，解释了其碱性条件下的稳定分散性。

3.8 热力学性质
DSC检测到单一吸热峰(73.1°C，ΔH 26.93 J/g)，表明BLPI具有中等热稳定性，适用于巴氏杀菌等温和热处理工艺。

3.9 氨基酸组成
谷氨酸(13.88 g/100g)和天冬氨酸(8.45 g/100g)占比最高，但含硫氨基酸(蛋氨酸0.54 g/100g)受限，需通过膳食搭配弥补。

3.11 结构表征
XRD显示19.95°单峰证实非晶态结构，FTIR在1633.50 cm^-1处的强峰提示β-折叠主导的二级结构，这种柔性构象有利于功能修饰。

该研究首次建立黑扁豆蛋白的高效提取体系，其89.7%的蛋白纯度与动物蛋白相当，且兼具乳化、凝胶等多重功能。作为干旱地区作物，黑扁豆蛋白的产业化将促进半干旱地区农业经济，为植物基食品开发提供新选择。研究特别指出BLPI在pH2-10的广谱溶解性，使其可应用于酸性饮料到碱性面制品等多元场景。未来需进一步研究消化特性与规模化生产工艺，推动该"黑色黄金"从实验室走向餐桌。