通过商业酶辅助提取经过结构改良的秋葵果胶，以提高低鸡蛋含量和植物基蛋黄酱的乳化稳定性

《Food Hydrocolloids》：Commercial enzyme-assisted extraction of structurally tailored okra pectin for enhanced emulsion stabilization in reduced-egg and plant-based mayonnaise

　　

摘要

秋葵果胶的乳化性能在其分子结构上有着高度依赖性。然而，对其结构的改造主要依赖于使用纯化酶进行提取后的修饰，这限制了其工业应用。在这项研究中，我们探讨了市售的多功能酶制剂作为一种一步策略，以期同时提取和改造秋葵果胶的结构，从而增强其乳化稳定性。在所评估的酶制剂中，Rohament? CL 制剂生产的酶优化秋葵果胶（EOP）具有最高的提取率（13.9%）和更好的乳化稳定性。性能提升与更高的 RG-I 分支度、更高的分子量、更多的乙酰化和甲基化程度以及更多的中性糖侧链有关，这些结果通过大分子表征和 1D/2D NMR 分析得到了验证。EOP 在纯素、低蛋（最多 90%）和低脂（最多 40%）蛋黄酱配方中的适用性得到了评估。EOP 能有效稳定浓缩的水包油蛋黄酱乳液，产生更细小且更均匀的油滴，表现出剪切变稀的行为，形成弹性凝胶状网络（G′ > G″），并且具有出色的触变恢复能力（86.9-98.2%）。在足够浓度下，EOP 作为唯一的稳定剂能够成功稳定纯素蛋黄酱，而含有 50% 蛋白替代物或 50% 蛋白和 20% 脂肪替代物的配方在物理化学性质、流变性质、储存性能和感官特性上与传统蛋黄酱相当。此外，EOP 还通过减少储存过程中的相分离、颜色变化和脂质氧化来提高储存稳定性。这些发现表明，商业酶辅助提取提供了一种实用的一步策略，可用于改造秋葵果胶的结构和乳化稳定性，支持其作为多功能植物源稳定剂在低蛋、低脂和清洁标签蛋黄酱配方中的应用。

引言

果胶是一种天然杂多糖，主要存在于植物的细胞壁和中胶层中，由于其凝胶化、增稠和稳定作用而被广泛应用于食品、制药和化妆品行业（Ngouémazong 等，2015）。随着消费者对天然和植物基成分需求的增加，人们对果胶作为水包油（O/W）乳液系统替代乳化剂和稳定剂的兴趣日益浓厚（Duan 等，2021）。果胶的乳化性能很大程度上取决于其分子结构，特别是分子量、分支度、电荷密度和界面活性等，这些因素在不同植物来源之间存在显著差异（Humerez-Flores 等，2022；Kontogiorgos 等，2012；Kpodo 等，2017）。尽管市售果胶主要来源于柑橘皮和苹果渣，但由于其相对线性的分子结构、较低的蛋白质含量和较低的乙酰化程度，其乳化性能往往受限（Basak & Annapure，2022；Dranca & Oroian，2018；Ngouémazong 等，2015）。因此，人们正努力寻找具有优越乳化稳定性能的替代果胶来源，以应用于清洁标签食品产品。

秋葵果胶与传统商业果胶的不同之处在于其高度分支的结构、高乙酰化程度以及大量的鼠李糖半乳糖醛酸-I（RG-I）片段（Alba 等，2015；Kpodo 等，2018；Sengkhamparn 等，2010）。与传统的商业果胶不同，秋葵果胶中的 RG-I 区域含有丰富的阿拉伯糖和半乳糖侧链，这些侧链有助于增强油水界面的空间稳定性（Alba 等，2016；Kpodo 等，2018；Wu 等，2020；Zhang 等，2018a；Zhang 等，2021）。这些结构特征共同提供了空间和静电稳定作用，从而提高了乳液的长期稳定性（Kpodo 等，2018）。最近的研究表明，秋葵果胶的乳化性能高度依赖于其特定的结构组成，尤其是 RG-I 结构域的丰富程度和中性侧链与主链的比例（Olawuyi 等，2022；Xu 等，2021）。重要的是，通过提取过程可以调节秋葵果胶的乳化性能，因为 pH 值、温度和溶剂等因素会显著影响分子量、分支模式和侧链的完整性（Bai 等，2020；Li 等，2020；Olawuyi 等，2020；Xu 等，2021）。因此，人们越来越关注适用于特定功能应用的果胶结构改造策略。

在这些方法中，利用糖苷水解酶降解植物细胞壁的酶辅助提取（EAE）已成为一种可持续、高效且环保的替代传统热酸提取的方法（Dranca & Oroian，2019；Wikiera 等，2015）。EAE 在温和条件下进行，最大限度地减少了非特异性降解，同时允许选择性地改造果胶的结构（Dominiak 等，2014；Wikiera 等，2015）。例如，先前的研究表明，提取后的聚半乳糖醛酸酶处理可以选择性切割均质半乳糖醛酸区域，增加 RG-I 结构域和中性糖侧链的相对含量，从而提高乳液稳定性（Humerez-Flores 等，2021；Olawuyi 等，2022）。相反，针对性降解阿拉伯糖和半乳糖侧链会加速乳液的不稳定，突显了这些分支结构在维持界面完整性方面的关键作用（Bindereif 等，2021；Olawuyi 等，2022）。

尽管取得了这些进展，但大多数研究仍依赖于昂贵的纯化酶来改造秋葵果胶的结构（Olawuyi 等，2022），这限制了其工业应用。与针对特定糖苷键的纯化酶不同，市售的多功能酶制剂含有互补的细胞壁降解活性，能够在提取过程中同时促进果胶的释放和结构改造。这类酶制剂已广泛用于水果和蔬菜加工中，并已成功用于从多种植物来源获得具有改进乳化和稳定性能的结构改性果胶（Cui & Chang，2014；Liu 等，2019）。然而，将其作为一步策略同时提取和改造秋葵果胶的结构（特别是其 RG-I 和中性侧链组成）的应用仍需进一步探索。因此，我们假设具有不同催化特性的商业酶制剂在提取过程中会以不同的方式释放和改造秋葵果胶，从而导致分子量、甲基化和乙酰化程度、HG/RG-I 分布、中性侧链组成以及乳化性能的差异。

蛋黄酱是一种浓缩的水包油乳液，传统上由蛋黄稳定，蛋黄提供乳化活性、质地和理想的感官特性（Armaforte 等，2021；Wang 等，2015）。然而，高含量的蛋黄和油脂会带来胆固醇、过敏性和热量的增加，因此人们正在开发更健康的植物基、低蛋和低脂替代品（Ali & el Said，2020；Park 等，2020）。尽管水胶体已被广泛用作蛋黄或油脂的替代品（Mirzanajafi-Zanjani 等，2019），但使用通过商业酶辅助提取获得的结构改性秋葵果胶作为纯素、低蛋和低脂蛋黄酱的多功能稳定剂的应用仍需进一步探索。

因此，本研究探讨了使用市售多功能酶制剂从秋葵荚中提取具有增强乳化稳定性能的果胶的方法。所得果胶被鉴定并评估为纯素、低蛋和低脂蛋黄酱配方中的多功能稳定剂。此外，还研究了果胶的结构特征与所得乳液的物理化学、流变和储存稳定性之间的关系。

节摘

材料

新鲜的秋葵购自韩国忠清南道唐津市的一家当地农场。本研究中使用的具有不同细胞壁降解活性的商业酶制剂由 Vision Biochem Co., Ltd.（韩国城南）提供。Plantase CP 和 Peclyve UF Plus 原材料来自黑曲霉（Aspergillus niger），由 Lyven（法国诺曼底）制造。Rohament? CL 由经过改造的 Trichoderma reesei 菌株制成，由 AB 公司生产。

商业酶制剂对秋葵果胶乳化性能的影响

使用 Rohament? CL（CL）、Plantase CP（CP）和 Peclyve UF Plus（UF）提取的果胶的功能筛选表明，提取过程中使用的商业酶制剂显著影响了果胶的回收率和乳化性能（表 1；表 S2；图 1）。CP、CL 和 UF 果胶的提取率分别为 12.10%、8.50% 和 10.80%。虽然 CP 的提取率最高，但 CL 显示出更好的乳化性能。

结论

本研究证明，商业酶辅助提取是一种有效且具有工业应用价值的策略，通过控制结构改造来增强秋葵果胶的乳化稳定性。通过使用 Rohament? CL，我们建立了优化的提取条件，获得了富含 RG-I 的果胶，其具有高分子量和广泛的分支结构，这些结构特征与增强的乳化稳定性相关。

这种优化...

作者贡献声明

Gbemileke Moses Olapade：撰写——初稿、验证、方法学。Jong Jin Park：撰写——初稿、项目管理、方法学、概念设计。Ha-Seong Cho：撰写——审稿与编辑、撰写——初稿、验证、方法学。Nurul Saadah Said：撰写——审稿与编辑、撰写——初稿、可视化。Ibukunoluwa Fola Olawuyi：撰写——审稿与编辑、撰写——初稿、项目管理、方法学、研究、数据。

Ali 和 el Said, 2020; Mendez 等, 2021.

作者声明与本研究无关的利益冲突。

利益冲突声明

所有作者均已批准将手稿提交，并声明不存在利益冲突。

致谢

本研究得到了 韩国国家研究基金会（NRF）的 硕士·博士研究生及博士后（LAMP）项目的支持，资金由

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