《International Journal of Biological Macromolecules》：Broccoli byproducts protein concentrate: Microwave treatment effect on functional, thermal, and structural properties
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•西兰花副产品是可持续的蛋白质来源。•微波处理会破坏二硫键，使BBPPC结构展开。•该处理可减小颗粒尺寸，并增加表面电荷量。•微波处理能改变BBPPC的物理化学、结构及功能特性。•研究结果支持将BBPPC用于蛋白质改性，并采用微波处理技术。引言受消费者饮食偏好变化、环境可持续性考
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西兰花副产品是可持续的蛋白质来源。
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微波处理会破坏二硫键，使BBPPC结构展开。
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该处理可减小颗粒尺寸，并增加表面电荷量。
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微波处理能改变BBPPC的物理化学、结构及功能特性。
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研究结果支持将BBPPC用于蛋白质改性，并采用微波处理技术。
引言
受消费者饮食偏好变化、环境可持续性考量以及人们对健康问题的日益重视等因素推动，全球植物基蛋白质市场正在快速发展。据彭博智能公司预测，目前价值294亿美元的植物蛋白市场到2030年有望增长至1620亿美元[1]。相比动物蛋白，植物性饮食通常被认为更健康、更可持续，这一趋势也体现在植物蛋白市场的增长上[2]。由于畜牧业可能带来的健康风险、环境影响以及动物福利方面的道德问题，越来越多的消费者开始远离动物蛋白[3]。随着高蛋白饮食的流行，人们对植物源替代品的兴趣也在上升[4]、[5]。
西兰花（Brassica oleracea）是一种营养价值极高的蔬菜，富含蛋白质和多种生物活性成分[6]。但西兰花收获后会产生大量副产品，如茎和叶，这些副产品占植株总生物量的60%到75%（每公顷73.65吨）。目前这些副产品往往被闲置、丢弃，或用于制作绿色肥料或动物饲料，但实际上它们是极具价值的生物质资源，具备很高的资源回收潜力。合理利用这些副产品有助于实现循环生物经济的目标，通过提高农业工业废弃物的利用率、减少废物产生，同时还能开发出富含蛋白质的原料，为保障食物安全提供新的可持续途径。这些副产品中蛋白质含量高达27.55%（以干重计），还含有RuBisCO（核酮糖二磷酸羧化酶/加氧酶）等生物活性成分，是极具潜力的未充分利用的资源，可为食品创新带来巨大机遇[7]。RuBisCO主要存在于植物叶片中，在光合作用中起着关键作用。它作为一种植物基蛋白质来源具有很大优势，因为它能解决其他植物蛋白存在的诸多问题[8]。此外，RuBisCO不具有致敏性，还具有良好的感官特性、功能特性和物理特性，很适合用于食品工业。另外，从西兰花、菠菜、萝卜、甜菜、羽衣甘蓝以及紫花苜蓿叶片中提取的蛋白质也展现出了良好的应用潜力[9]、[10]、[11]。
从这些副产品中提取RuBisCO蛋白并用于功能性应用，尤其是在食品结构制造方面，既能推动可持续食品体系的发展，又能提升食品的营养价值。然而，这类蛋白质的溶解度较低，且保水能力、起泡性、乳化性等功能特性也存在不足，这限制了其在食品领域的应用[12]。Tan等人在研究中指出，一些天然蛋白质缺乏在食品工业中应用所需的理想功能特性[13]。因此，改善这些特性尤为重要，尤其是提高溶解度。不过，通过不同的加工处理方式，可以改变西兰花副产品中蛋白质的功能特性。
微波处理是一种广泛应用于家庭和工业领域的热处理技术，它具有能耗低、能提升食品安全性、减少营养成分流失等优点[14]。微波属于非电离型电磁辐射，其频率为915兆赫或2450兆赫，能够通过与食品中的化学成分相互作用，在分子层面通过摩擦机制使温度迅速升高[15]。食品基质之所以会发热，是因为极化的偶极水分子发生定向移动，同时离子也会发生振荡运动[16]，这些变化进而会导致食品成分的生物特性发生变化，比如蛋白质变性[17]、淀粉糊化[18]、[19]，以及抗营养因子的失活。Kamble等人[20]发现，对硬质小麦粗粉中的蛋白质进行微波处理后，其功能特性得到了改善，这主要是由于材料的微观结构和热性质发生了变化。研究表明，对小扁豆进行微波处理可以提升其保水能力，改变蛋白质的β-带和α-螺旋结构，还有助于形成分子间的聚集结构[21]。综合这些研究可知，微波确实会影响蛋白质的结构和功能。
已有研究表明，微波处理能够改善多种植物蛋白的功能特性，包括硬质小麦粗粉中的蛋白质、小扁豆蛋白以及其他植物源蛋白质[20]、[21]。但目前尚未有研究系统探讨微波处理对西兰花副产品蛋白浓缩物（BBPPC）的影响。因此，本研究旨在评估微波处理对BBPPC的作用，分析其物理化学、结构、功能及热性质方面的变化。
章节要点
材料与方法
本研究中的西兰花副产品（Brassica oleracea var. italica）采自印度泰米尔纳德邦的乌蒂地区。这些副产品（即采摘西兰花后剩余的叶子和茎）经过手工清洗、切碎后，被装入密封的聚乙烯袋中，然后在约4℃±2℃的环境下储存，以备后续分析使用。本研究所使用的所有化学试剂均购自Sigma-Aldrich公司。
分子量分布与测定（SDS-PAGE法）
通过还原条件和非还原条件下的SDS-PAGE技术，研究了BBPPC的分子量分布及其亚基组成。如图1（A）所示，天然BBPPC样本和经修饰后的MT BBPPC样本的SDS-PAGE图像十分相似。研究结果表明，BBPPC的主要亚基分子量范围在10到250千道尔顿之间。从分子量来看，大部分条带对应的是膜蛋白、醇溶蛋白以及碱性谷蛋白的亚基，其分子量范围在10到15千道尔顿之间，
结论
本研究在不同功率水平下，对BBPPC进行了微波处理，处理时间为90秒，进而分析了其对BBPPC的物理化学性质、结构以及功能特性的影响，取得了重要研究成果。研究发现，450瓦特的功率处理90秒时，最有利于提升BBPPC的物理化学、结构及功能特性。在这种特定条件下，处理过程会导致氢键的断裂，
作者贡献说明
Santoshi Rawat：负责原始稿件撰写、结果验证、方法设计、实验研究、正式数据分析以及数据整理工作。C.K. Sunil：负责稿件审阅与编辑、结果可视化、结果验证、研究监督、资源协调、项目管理、方法设计、资金筹措以及研究构思工作。D.V. Chidanand：负责稿件审阅与编辑、结果可视化、结果验证以及研究监督工作。Ashish Rawson：负责稿件审阅与编辑、结果可视化、结果验证以及研究监督工作。N. Venkatachalapathy：负责稿件审阅与编辑工作，
Santoshi Rawat|C.K. Sunil|D.V. Chidanand|Ashish Rawson|N. Venkatachalapathy
