《ACS Omega》：Production and Characterization of a Brazil Nut Protein Isolate with Functional Properties for Food Applications
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考虑到巴西坚果（Bertholletia excelsa）的营养特性，研究人员采用pH-shift沉淀法制备了一种蛋白分离物（protein isolate）。近似组成分析显示其蛋白质浓度为73%，总脂质0.43%，水分1.96%，总酚类化合物6.34%。电泳
考虑到巴西坚果（Bertholletia excelsa）的营养特性，研究人员采用pH-shift沉淀法制备了一种蛋白分离物（protein isolate）。近似组成分析显示其蛋白质浓度为73%，总脂质0.43%，水分1.96%，总酚类化合物6.34%。电泳分析表明该产物由低分子量蛋白组成，提示其具有较高的吸收与消化潜力。矿物质分析证实其含有必需矿物质，尤其是硒（Se，132.88 μg/g）。氨基酸分析显示其含有必需氨基酸，特别是甲硫氨酸（Met）和半胱氨酸（Cys），这两种氨基酸作为硒的载体并参与抗氧化防御。该分离物表现出优异的功能特性和适度的流变学特性（由于静电作用导致的流动困难），本研究结果可为该产品的进一步研究和未来应用提供支持，例如基于该新型产品的营养保健品或药品的开发。
**论文解读：基于pH-shift法制备的巴西坚果分离蛋白：营养、功能与物理化学特性综合表征**
**1. 研究背景与意义**
随着全球人口增长和食品需求日益提高，植物基蛋白作为可持续替代动物蛋白的重要来源受到广泛关注。植物蛋白不仅能满足营养需求，还在改善食品质构和感官特性上具有显著优势。亚马逊地区丰富的生物多样性为开发新型植物蛋白资源提供了机遇，其中巴西坚果（Bertholletia excelsa）因其突出的营养价值和生态适应性成为研究热点。巴西坚果富含不饱和脂肪酸、蛋白质、膳食纤维及多种矿物质，特别是硒（Se）含量极为突出。硒参与硒蛋白（如谷胱甘肽过氧化物酶，GPx）的合成，具有抗氧化、调节基因表达及预防癌症等潜在功能。尽管巴西坚果营养价值已被认可，但利用pH-shift沉淀技术从脱脂巴西坚果饼中分离蛋白并系统表征其化学、物理和理化性质的研究仍有限。因此，该研究旨在通过pH依赖的蛋白沉淀技术制备巴西坚果蛋白分离物，并对其营养成分、功能性质、热稳定性及粉体特性进行全面评估，为其在食品和制药工业中的潜在应用提供科学依据。该论文发表于《ACS Omega》。
**2. 关键技术方法**
巴西坚果原料来自巴西亚马逊州特费市（Telémaco Borba）的一家农业工业企业，坚果经4°C冷藏24小时后、70°C烘干2小时、液压压榨脱脂得到脱脂饼。蛋白分离物采用pH-shift法（盐溶-盐析）提取：脱脂饼以1:20（m/v）比例分散于蒸馏水，调节pH至9（NaOH），在104°F下搅拌4小时促进蛋白溶出，静置分层后收集上清；随后调节pH至4（HNO?），加入NaCl（1 g/3 L）诱导蛋白沉淀，沉淀经喷雾干燥获得蛋白分离物。表征技术包括：凯氏定氮法（蛋白质含量）、索氏提取（脂质）、1H NMR和GC/MS（脂肪酸组成）、ICP-OES（矿物质）、HPLC（氨基酸）、Folin-Ciocalteu法（总酚）、SDS-PAGE（分子量分布）、红外干燥法（水分）、马弗炉灰化（灰分），以及功能性质（吸水/吸油能力、起泡性、乳化性）、水活度、热重分析（TG/DTG、TG/DTA）、休止角/松密度/振实密度/粒度、扫描电镜（SEM）等。
**3. 研究结果**
**3.1 蛋白质分离物提取**
通过标准化提取条件，研究人员发现pH 9、4 h提取时间和104°F温度在盐溶阶段产生最高蛋白浓度；盐析阶段pH 4时上清液中残留蛋白浓度最低，表明沉淀效率最高。该优化条件兼顾了蛋白得率与成本效益。
**3.2 蛋白质分离物的近似组成**
近似组成分析显示，分离物蛋白质含量为73.0% ± 2.00%，总脂质0.43% ± 0.25%，水分1.96% ± 0.16%，碳水化合物20.23% ± 0.20%，灰分6.34% ± 0.06%，总酚含量6.32% ± 0.005%。高蛋白纯度、低水分和不高于其他植物产品的灰分表明该分离物具有较强营养浓缩特性，且制备过程仅使用pH调节试剂，适合食品应用。
**3.3 化学表征**
**3.3.1 蛋白质分离物中提取油的表征**
脂质分析显示，残留脂肪中油酸占43.29%，亚油酸占29.51%，饱和脂肪占26.91%。油酸和亚油酸均为不饱和脂肪酸，合计达72.77%，具有降低血清炎症标志物和抗氧化损伤的潜力，进一步增强了整体营养品质。
**3.3.2 矿物质和氨基酸分析**
矿物质分析（ICP-OES）检出常量元素钾（5,884.9 μg/g）、钠（3,536.3 μg/g）、镁（1,375.6 μg/g）、钙（472.7 μg/g），以及微量元素硒（132.88 μg/g）、铁（38.8 μg/g）、锌（9.4 μg/g）、锰（5.0 μg/g）等。硒含量显著高于成人每日推荐摄入量（55 μg/d），提示少量摄入即可贡献较大比例的硒需求，但实际生物利用度尚需考虑消化吸收过程。氨基酸分析（HPLC）检出18种氨基酸，精氨酸（Arg，28.4 mg/kg）、谷氨酸（Glu，35.4 mg/kg）和甲硫氨酸（Met，21.9 mg/kg）浓度最高，同时含有半胱氨酸（Cys，5.2 mg/kg），这些含硫氨基酸与硒协同，支持抗氧化防御和肝脏解毒过程。必需氨基酸种类齐全，表明该蛋白具有优质氨基酸谱。
**3.3.3 SDS-PAGE电泳**
电泳图谱显示，分离物蛋白分子量主要分布在<11 kDa至35 kDa之间，以低分子量蛋白为主，尤其集中在2S白蛋白（约10 kDa）和球蛋白（约20 kDa）区域，并含有多种<10 kDa的肽。这一特性赋予产品高生物利用度和快速吸收潜力，但也提示需关注潜在的致敏性。
**3.4 理化表征**
**3.4.1 功能特性**
功能性质测定结果表明，吸水能力为65% ± 2%，吸油能力为145% ± 2%，水活度（aW）为0.24 ± 0.01。起泡能力较低（8–24%），但泡沫稳定性较高（87–96%），且随pH升高而下降。乳化能力为49–60%，乳化稳定性为60–80%，随pH升高而增强。这些特性表明该分离物适用于肉类产品（吸油保水）、烘焙食品和乳化型质构食品的配方开发。
**3.5 物理表征**
**3.5.1 热重分析TG/DTG和TG/DTA**
热重曲线显示四阶段分解：第一阶段（<100 °C）质量损失6.25%，对应吸附水和挥发物蒸发；第二阶段（约150 °C）损失20%，归因于糖类分解（放热）；第三阶段（约200 °C）损失41.6%，与蛋白质主链热降解及蛋白-糖复合物分解相关（放热）；第四阶段（225 °C以上）损失42.8%，代表蛋白质高级结构和分子相互作用的最终崩溃（放热）。该热谱说明分离物在常规食品加工温度范围内具有良好热稳定性。
**3.5.2 流变学特性分析**
粉体流变学测定显示，休止角为24° ± 1°，松密度0.294 ± 0.01 g/mL，振实密度0.526 ± 0.01 g/mL。休止角较低表明粉体流动性尚可，但静电相互作用导致颗粒凝聚，实际流动困难，需添加助流剂（如胶体二氧化硅）以改善工业处理性。密度数据提示该粉体具有良好压缩性和孔隙率，适合胶囊等药物制剂开发。
**3.5.3 扫描电子显微镜（SEM）**
SEM图像显示颗粒呈不规则形态，大小分布不均匀，粒径范围从数微米到数十微米。这种异质形态与静电相互作用使体系接近等电点、诱导颗粒聚集的机制一致，反映了蛋白颗粒的聚集动力学和结构可变性。
**4. 讨论与结论**
讨论部分综合了提取工艺、组成与功能性质的关系。盐溶-盐析法通过pH调控和中性盐作用，优先提取低分子量蛋白亚基（白蛋白和球蛋白），相较于其他方法（如报道的75 kDa蛋白）更有利于获得易消化吸收的肽段。矿物质和含硫氨基酸的富集，特别是硒与甲硫氨酸/半胱氨酸的结合，赋予产品潜在的抗氧化和解毒功能。功能性质方面，该分离物与榛子、腰果蛋白分离物相比，在乳化稳定性和油结合能力上表现更优，同时保留了天然硒元素，使其在植物蛋白市场中具有差异化竞争优势。局限在于酚类含量较低，且未定量抗营养因子（如植酸），后续需评估其对矿物质生物利用度的影响；此外，低分子量蛋白的潜在致敏性也需要进一步表征。研究结论：该蛋白分离物具有高营养品质、良好功能性质和热稳定性，可广泛应用于酸性至弱碱性食品体系及药品制剂；尽管工业加工时可能需添加助流剂，但整体上是一种兼具营养和功能潜力的新型食品配料。本研究成果为巴西坚果蛋白分离物在食品工业和营养保健品领域中的实际应用奠定了数据基础，并为其作为功能性成分的进一步开发提供了科学支撑。
