水酶法同步提取花生油与蛋白过程中油脂在水相体系内的存在状态及稳定机制研究

本研究针对水酶法提取花生油时水相体系（AS）中残留油脂（约4%-10%）制约提油率的关键问题，系统探究了AS中游离态油（FSO）、乳化态油（ESO）和吸附态油（ASO）的分布规律及稳定机制。通过优化酶解条件（酶浓度1.5%、50°C、pH 7.0、1.5 h）使AS残油率降至9.07%，并揭示蛋白质界面行为、二级结构及分子间相互作用对油脂稳定的调控作用，为提升水酶法提油效率提供新策略。

　　

花生作为全球重要的油料作物，其油脂和蛋白质的高效提取一直是食品工业的关注焦点。传统压榨法和有机溶剂萃取法虽提油率较高，但存在能耗大、溶剂残留及环境污染等问题。水酶法提取技术因其绿色、温和的反应条件，成为同步提取油脂与蛋白的理想替代方案。然而，该方法的工业化应用仍面临一大瓶颈：水相体系（Aqueous System, AS）中残留约4%-10%的油脂难以回收，显著降低了整体提油效率。这些残留油脂究竟以何种形式存在？又是如何被稳定的？这些问题至今尚未得到系统阐明。

为此，来自河南工业大学的研究团队在《LWT》发表论文，深入探究了水酶法提取过程中AS内油脂的存在状态及稳定机制。研究人员通过优化粉碎预处理时间（120秒）、酶浓度（1.5%）、水解温度（50°C）、时间（1.5小时）和pH（7.0）等条件，使AS中残油率降至9.07%，并首次明确将AS内油脂划分为游离态油（Free-State Oil, FSO）、乳化态油（Emulsified-State Oil, ESO）和吸附态油（Adsorbed-State Oil, ASO）三种状态，其含量分别为1.57%、5.88%和1.62%。

为开展本研究，作者主要采用了以下关键技术方法：利用光学显微镜和激光共聚焦显微镜（CLSM）观察AS中油脂的微观形态和分布状态；通过溶剂分步萃取结合重量法测定三种状态油脂的含量；采用十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳（SDS-PAGE）分析稳定油脂的蛋白质组成；使用悬滴法和躺滴法测量蛋白质的界面张力及接触角以评估其界面行为；借助荧光光谱和傅里叶变换红外光谱（FTIR）解析蛋白质的二级结构和空间构象；并通过变性溶剂溶解实验量化分子间作用力（疏水相互作用、氢键、二硫键等）。

研究结果部分如下：

3.1. 水相体系的制备与表征

通过比较不同粉碎时间（60-150秒）下AS的残油率和颗粒粒径分布，发现粉碎120秒时残油率最低（10.78%），平均粒径最小（481.3纳米）。CLSM图像直观揭示了AS中油脂的三种存在状态：ESO（亮橙色乳化状）、ASO（浅橙色吸附状）和FSO（红色游离状）。

3.2. 酶解条件对AS中油脂状态含量的影响

酶解时间、温度、酶浓度和pH均显著影响三种状态油脂的分布。延长酶解时间促进ESO形成；升高温度（至50°C）增加FSO和ASO含量；酶浓度1.5%时FSO和ASO最低；碱性条件（pH 11）促进蛋白质变性，导致FSO和ASO增加。最终确定最优条件为酶浓度1.5%、50°C、pH 7.0、1.5小时，此时总残油率为9.07%。

3.3. AS中油脂状态的稳定机制

3.3.1. 界面吸附动力学分析

稳定ESO的蛋白质（Pro-ESO）和稳定油体乳液的蛋白质（Pro-OBE）具有较低界面张力和较高疏水性（接触角约79°），而稳定FSO的蛋白质（Pro-FSO）亲水性强（接触角46.0°）。Pro-ESO表现出低扩散速率（K_diff）但高渗透重组速率（K_p/K_r），利于界面锚定。

3.3.2. 二级结构及分子间作用力分析

荧光光谱显示Pro-FSO发生红移，表明其疏水基团暴露；FTIR分析表明Pro-OBE和Pro-ESO的β-折叠和无规卷曲比例较高，结构更伸展，利于油脂结合；分子间作用力实验证实Pro-OBE依赖强疏水相互作用稳定油脂，而Pro-FSO以氢键为主，增强水相容性。

3.3.3. AS中油脂存在状态的稳定机制

综合提出三重稳定机制：ASO通过蛋白质分子内疏水基团暴露直接吸附油脂；ESO由界面张力低、氢键减弱的蛋白质聚集体在油水界面锚定稳定；FSO则借助蛋白质诱导的体系粘度调控维持胶体稳定性。

研究结论强调，AS中油脂的三种状态（FSO、ESO、ASO）的共存是由蛋白质的结构特性和界面行为共同决定的。Pro-FSO的高亲水性、Pro-ASO/Pro-OBE的疏水性和结构灵活性以及Pro-ESO的界面锚定能力，分别对应了不同油脂状态的稳定化途径。该研究不仅深化了对水酶法体系中油脂行为的理解，还为通过调控蛋白质性质以提高提油率提供了理论依据和技术方向（如针对性地破坏特定蛋白质-油脂相互作用以释放残留油脂）。值得注意的是，AS中可能存在的可溶性糖类及其与蛋白质/油脂的相互作用对稳定性的影响仍有待进一步探索。