《Applied Food Research》：Dry fractionation of lentils: balancing protein enrichment, antinutritional factors, and techno-functional properties
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本研究调查了干法分馏过程对扁豆基原料的宏量营养素组成、抗营养因子（antinutritional factors, ANFs）和技术功能特性的影响。扁豆种子经过脱壳、挤压和两种分级机速度下的空气分级处理，获得了具有不同蛋白质含量的组分。定量了蛋白质和淀粉含量，
本研究调查了干法分馏过程对扁豆基原料的宏量营养素组成、抗营养因子（antinutritional factors, ANFs）和技术功能特性的影响。扁豆种子经过脱壳、挤压和两种分级机速度下的空气分级处理，获得了具有不同蛋白质含量的组分。定量了蛋白质和淀粉含量，主要的ANFs包括植酸、皂苷、α-半乳糖苷、总酚类化合物（包括单宁）和胰蛋白酶抑制剂。还评估了功能特性，如蛋白质溶解度（pH 3–9）、持水性和持油性、乳化性和起泡性，以及最小凝胶化浓度。脱壳（机械去除种皮）是其他两种工艺的预处理。它略微改变了宏量营养素组成，但大幅减少了与种皮相关的化合物，导致酚类含量（0.60% 至 0.07%）和单宁（0.55% 至 0.04%）显著下降。挤压是一种在160°C下进行的机械-热工艺，有效减少了热不稳定组分，使皂苷减少70%，胰蛋白酶抑制剂减少85%，对蛋白质含量（约29%）没有影响，并改善了持水性和凝胶化特性。空气分级导致了强烈的蛋白质富集，高达59%，产生了具有增强溶解度、乳化稳定性和起泡性的蛋白质浓缩物。然而，这种富集伴随着蛋白质相关ANFs的浓缩，例如α-半乳糖苷（3.8% 至 7.5%）、皂苷、植酸和胰蛋白酶抑制剂。总体而言，结果突显了蛋白质浓度与ANF含量之间的技术权衡。虽然挤压对于减少ANFs和改善结构特性有效，但空气分级产生适用于乳化体系和起泡体系的高功能蛋白质丰富原料。这些发现表明，干法分馏为定制特定食品应用的扁豆原料提供了灵活且可持续的策略，为开发植物基食品提供了传统湿法提取工艺的有前景的替代方案。
扁豆（*Lens Culinaris*）作为营养丰富且可持续的植物蛋白源，其消费在西方面临感官接受度低、消化不适等障碍，这主要与内源抗营养因子（antinutritional factors, ANFs）如α-半乳糖苷、皂苷、单宁、胰蛋白酶抑制剂和植酸有关。干法分馏（dehulling, extrusion, air classification）相比湿法提取具有低环境影响、保留蛋白质天然结构等优势，但不同工艺对扁豆原料组成、ANFs和技术功能特性的综合影响缺乏系统比较。为此，本研究以同一批加拿大绿色扁豆种子（Eston品种）为原料，经Vivien Paille（法国）工业加工，系统评估了脱壳（LS-DH）、挤压（LS-EX，120–160°C）和空气分级（LS-AC6及LS-AC8，转速6000和8000 rpm）三种干法路线对蛋白质富集、ANFs水平及功能特性的影响，旨在为食品应用选择最优工艺提供依据。论文发表在《Applied Food Research》。
**主要技术方法**：本研究使用加拿大绿色扁豆种子（Eston品种）单一工业批次，来源为Vivien Paille公司（法国Valenciennes，Avril集团）。关键技术包括：脱壳（机械去除种皮）、挤压（工业规模，温度120–160°C，挤压参数因商业保密未披露）和空气分级（涡轮分离系统，Hosokawa Alpine，转速6000和8000 rpm）。分析测定采用凯氏定氮法（蛋白质，N×6.25）、酶解法（总淀粉，Megazyme试剂盒）、分光光度法（植酸、皂苷、总酚及单宁、胰蛋白酶抑制剂）和高效液相色谱法（α-半乳糖苷，包括棉子糖、水苏糖和毛蕊花糖）。功能特性评估包括蛋白质溶解度（pH 3–9，5 g/L悬液）、持水性和持油性（WHC和OHC，离心法）、乳化能力及稳定性（EC和ES，2.5% w/v，pH 7，热稳定性测试）、起泡能力及稳定性（FC和FS，1% w/v蛋白悬液，静置2小时）以及最小凝胶化浓度（LGC，2–20% w/v，100°C加热60分钟，4°C过夜）。所有实验均进行三次重复分析。
**研究结果**
**3.1 干法分馏对组成的影响**
**3.1.1 对近似组成的影响**：通过凯氏定氮和酶解法测定，全种子（LS）蛋白质含量为27.4% dm，淀粉为39.9% dm。脱壳后蛋白质无显著变化（29.2% dm），淀粉显著增至47.5% dm。挤压保持蛋白质（29.4% dm）和淀粉（47.7% dm）不变。空气分级在6,000 rpm下获得蛋白质49.3% dm、淀粉18.0% dm的细粉（LS-AC6），在8,000 rpm下蛋白质达59.3% dm、淀粉降至6.7% dm（LS-AC8），表明空气分级可有效富集蛋白质。
**3.1.2 对抗营养因子（ANFs）含量的影响**：分级测定显示，脱壳显著降低总酚类化合物（TPC，从1.12%降至0.11% dm）和单宁（从1.09%降至0.06% dm），因种皮是主要酚类储存部位。挤压显著降低热敏性ANFs：皂苷减少约68%（从0.95%降至0.30% dm），胰蛋白酶抑制剂减少约85%（从7,587 U/g dm降至1,213 U/g dm），但对植酸、α-半乳糖苷影响较小。空气分级导致蛋白质相关ANFs浓缩：LS-AC8中α-半乳糖苷从3.75%增至7.49% dm，皂苷增至1.79% dm，植酸增至1.16% dm，胰蛋白酶抑制剂增至11,288 U/g dm，而TPC仅小幅增加至0.18% dm（因脱壳已去除大部分酚类）。结果突显了蛋白质富集与ANFs浓缩之间的技术权衡。
**3.2 干法分馏对功能特性的影响**
**3.2.1 对蛋白质溶解度的影响**：在pH 3–9范围内，所有样品在pH 5（等电点附近）溶解度最低（17–21%）。脱壳提高溶解度（pH 3: 57%→73%，pH 7: 57%→80%，pH 9: 76%→86%）。挤压因热剪切导致蛋白质变性，溶解度大幅下降（pH 9时仅29%）。空气分级进一步提高溶解度，LS-AC6和LS-AC8在pH 9时分别达93%和95%，接近分离蛋白水平。
**3.2.2 对持水性和持油性的影响**：持水性（WHC）：全种子（LS）为1.8 g/g，脱壳后降至1.0 g/g（因去除纤维种皮），挤压后升至2.1 g/g（因淀粉糊化和蛋白质变性），空气分级样品与脱壳样品相似（1.0 g/g），但以蛋白质计WHC达1.8 g/g protein。持油性（OHC）：所有样品相似（0.9–1.1 g/g），LS-AC8略高（1.1 g/g），与蛋白质含量相关。
**3.2.3 对乳化和起泡性能的影响**：乳化能力（EC）和稳定性（ES）：全种子EC为23%，ES为0%。脱壳提高EC至36%和ES至59%。挤压降低EC至29%且ES为0%。空气分级样品EC与脱壳相似（33–35%），但ES显著提高至88–91%，优于脱壳样品。起泡能力（FC）所有样品相似（160–167%），但起泡稳定性（FS）差异显著：全种子13%，脱壳后21%，空气分级后达44–49%，与皂苷含量增加呈正相关，提示皂苷的界面活性协同作用。
**3.2.4 对凝胶特性的影响**：最小凝胶化浓度（LGC）反映凝胶能力。全种子LGC为12%，脱壳后升至20%（因纤维减少和淀粉竞争水），挤压后降至10%（淀粉预糊化且蛋白质变性利于凝胶形成），空气分级样品LGC为12%，与全种子相同，但淀粉去除减少了竞争。所有干法分馏工艺均改善了凝胶的视觉质量（颜色浅、质地均匀）。
**总结讨论与结论**：讨论部分指出，干法分馏工艺在组成、ANFs和功能特性间存在明确的权衡：脱壳优先去除种皮相关ANFs（酚类、单宁），改善感官但牺牲了部分功能；挤压有效降低热敏ANFs（胰蛋白酶抑制剂、皂苷）并增强持水和凝胶能力，但溶解度及界面功能损失严重；空气分级高效富集蛋白质并提升溶解度、乳化稳定性和起泡性，但伴随蛋白质相关ANFs（α-半乳糖苷、植酸、皂苷、胰蛋白酶抑制剂）的浓缩。研究同时指出，由于缺乏对蛋白质消化率、氨基酸可用性和矿物质生物可及性的直接测定，不能将ANFs降低直接等同于营养品质改善。未来需结合结构表征（如蛋白质谱、FTIR、热变性分析）和营养评估，并建议将干法分馏与温和后处理（如洗涤）结合，以同时优化蛋白质纯度、ANFs水平和功能特性。结论部分翻译如下：本研究全面评估了脱壳、挤压和空气分级等干法分馏过程如何调节扁豆基原料的组成和功能特性。与以往单独研究不同，本工作对同一批扁豆原料进行了三种工业干法路线的整合比较，同时评估了蛋白质富集、抗营养因子和技术功能特性。结果表明，干法分馏是实现低环境影响扁豆蛋白原料生产的有前景的湿法提取替代方案。通过阐明加工如何影响组成和功能，本研究为食品应用选择合适的干法分馏策略提供了实用指导，并支持开发更可持续的扁豆蛋白原料，助力植物蛋白来源多样化。最终，将干法分馏与温和后处理相结合的策略，有望生产出适用于多种食品应用的高价值扁豆蛋白原料。
