《Frontiers in Sustainable Food Systems》：Impact of chemical and enzymatic modification on structural, techno-functional, and rheological properties of Sacha inchi (Plukenetia volubilis L.) press cake flour
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Sacha inchi（Plukenetia volubilis L.）压榨饼是一种富含蛋白质的农工副产品，其功能化利用受到抗营养因子和欠佳的技术功能特性（techno-functional properties）的制约。为改善其作为蛋白质配料的表现，研究人员
Sacha inchi（Plukenetia volubilis L.）压榨饼是一种富含蛋白质的农工副产品，其功能化利用受到抗营养因子和欠佳的技术功能特性（techno-functional properties）的制约。为改善其作为蛋白质配料的表现，研究人员评价了酸性、中性和碱性条件（pH 4、7和9）下的化学改性以及酶法（Protease、Neutrase和Alcalase）处理对脱脂材料组成、蛋白质结构、抗营养因子和流变行为的影响。蛋白质含量为62%～75%；与未处理对照（18%）相比，酶处理样品的蛋白质消化率显著提高（67%～69%），证实受控的蛋白水解可在消化过程中增强酶的可及性。可提取酚类含量在pH 7时最高，但抗氧化活性与总酚浓度并不呈正比关系，表明基质中的其他组分对自由基清除能力也有贡献。碱性条件下可提取单宁含量最低，而pH 9时可提取植酸含量最高，这反映了处理依赖的可提取性变化而非实际去除。傅里叶变换红外光谱（Fourier transform infrared, FTIR）分析显示二级结构单元发生重新分布，碱性处理下无序构象增加；由于该技术主要对二级结构敏感，一级结构层面的修饰无法被评估。在pH 4条件下，热诱导凝胶形成被抑制；在pH 7条件下，形成弱黏弹性网络并在24 h内丧失刚性；在pH 9条件下，观察到结构逐步增强，储能模量（storage modulus）增加约200%。Protease处理产生了类似的加固效应，而Alcalase则产生高初始刚度，随后出现随时间依赖的结构弱化。结果表明，Sacha inchi压榨饼的功能表现与受控变性、构象重组和蛋白水解程度之间的平衡密切相关。
### 化学与酶法改性对Sacha inchi压榨饼粉结构、功能与流变特性的研究解读
全球替代蛋白市场在近年来快速扩张，但植物蛋白产品仍面临成本高、感官品质欠佳和规模化瓶颈等问题。利用农工副产品进行循环高值化成为降低成本和环境影响的可行路径。Sacha inchi（Plukenetia volubilis L.）压榨饼是油料提取后的富含蛋白质的副产物，其蛋白含量高且残油中含不饱和脂肪酸和酚类物质，但直接作为食品配料受限于抗营养因子（植酸、单宁等）和不良的技术功能特性，如溶解度低、乳化性差和消化率低。此前研究多聚焦于成分表征或分离蛋白，缺乏对未分级全基质中化学改性与酶法改性的系统对比。因此，研究人员直接在脱脂压榨饼粉上施加酸性、中性和碱性pH处理以及三种不同特异性蛋白酶处理，系统评价其对组成、蛋白质结构、抗营养因子和流变行为的影响，重点阐释热诱导凝胶化和体外蛋白消化率的调控机制。
研究发现，酶法处理使体外蛋白消化率（in vitro protein digestibility, IVPD）从18%显著提升至67%～69%，化学处理也提升至61%～63%，但幅度较小。水解度（degree of hydrolysis, DH）为2.1%～8.8%，表明所有酶处理均处于有限水解区间。碱性条件（pH 9）使可提取单宁含量最低，但可提取植酸含量最高；pH 4和部分酶处理则降低可提取植酸。因处理后无分离步骤，这些变化反映的是提取性改变而非实际去除。ATR-FTIR分析显示，碱性处理增加了无序构象，Neutrase水解则提高了α-螺旋相对贡献。流变学上，pH 4完全抑制热诱导凝胶形成；pH 7形成弱网络并在24 h内丧失刚性；pH 9和Protease处理则表现出约200%的储能模量增加；Alcalase产生高初始刚度但随时间弱化。这些结果为利用该副产物制备功能蛋白配料提供了机制性指导，即碱性调理和Protease适度水解有利于形成随时间加固的网络结构。
研究人员采用的关键技术方法如下：原料为SEGALCO S.A.S.（哥伦比亚Jamundí）提供的脱脂Sacha inchi压榨饼粉，经机械压榨和70°C挤压获得。化学改性采用0.05 M缓冲液（pH 4、7、9）按1:3固液比悬浮24 h，过筛洗涤至中性后干燥；酶法改性采用固态发酵方式，将饼粉调至28%水分，喷洒1%（w/w）的Protease、Neutrase或Alcalase，在50°C反应3 h后沸水浴灭酶。分析手段包括AOAC法测基本组成、CHNS元素分析测蛋白（N×6.25）、Megazyme试剂盒测IVPD、TNBS法测DH、Folin-Ciocalteu法测酚类、DPPH法测抗氧化、单宁和植酸比色法、ATR-FTIR二级结构解卷积、动态光散射测ζ-电位和粒径，以及包括流动曲线、糊化特性和动态振荡剪切在内的流变学表征。这些方法共同覆盖了从分子结构到宏观凝胶行为的多个尺度。
研究结果如下：
- **原料基本组成**：脱脂饼粉蛋白含量75.3%、灰分7.04%、脂肪5.3%、纤维4.8%、碳水化合物7.56%，高蛋白和低残脂特性支持其作为植物蛋白配料潜力。
- **蛋白质含量**：化学处理使蛋白含量降至68%～70%，酶处理进一步降至62%～63%；降低程度与处理序列强度相关，而非与水解程度成比例。
- **体外蛋白消化率**：酶处理（67%～69%）显著优于化学处理（61%～63%）和对照（18%），证实水解可改善消化过程中酶的可及性。
- **水解度**：Protease（8.8%）> Neutrase（7.6%）> Alcalase（5.8%）>对照（2.1%），差异源于酶的特异性及基质复杂性。
- **可提取酚类化合物**：pH 7处理产生最高可提取酚含量，酶处理最低；表明基质破坏并不必然提高酚类回收。
- **DPPH抗氧化活性**：未处理对照活性最高，pH 9次之，酶处理最低；活性与总酚含量无正比关系，提示其他组分如生育酚、结合酚和热生成物的协同贡献。
- **抗营养因子**：单宁含量在pH 9最低，Neutrase处理最高；植酸在pH 9最高，pH 4最低；均反映基质介导的提取性变化而非实际消除。
- **结构性质（ATR-FTIR）**：对照保留较多有序β结构；pH 9提高无序构象和β-转角；Neutrase增加α-螺旋；整体呈现二级结构重分布而无剧烈变性。
- **ζ-电位与粒径分布**：所有体系呈负电荷；pH 7和pH 9处理在pH 4条件下超过±30 mV静电稳定阈值；Neutrase在等电点区粒径最小，不易聚集。
- **流变性质**：未加热时均为胀流型；加热后多数转为假塑性；pH 9和Alcalase、Neutrase具有较高峰值黏度和冷却后终黏度；pH 4几乎无黏度峰值。
- **黏弹性质**：pH 4无网络形成；pH 7网络24 h后G′下降约59%；pH 9和Protease的G′在24 h内约增200%；Alcalase初始G′最高但24 h后下降约52%；Neutrase基本不变。
综合讨论认为，Sacha inchi压榨饼粉的热诱导凝胶行为取决于处理所建立的化学环境。碱性条件促进蛋白质解折叠和更强交联，Protease的有限水解在提高链流动性的同时保留了足够的交联能力，因而能形成随时间逐渐加固的网络；而Alcalase产生的肽段尽管可快速形成刚性结构，但缺乏维持连接的能力。抗营养因子的表观变化应谨慎解读为提取性改变。该研究证明了未分级压榨饼粉在全基质条件下也可通过适当改性获得可调控的凝胶特性，为其在食品配料中的应用提供了依据。
结论翻译：所评价的处理对脱脂Sacha inchi压榨饼的组成、蛋白质结构、抗营养谱和流变行为产生了差异化改变。酶法水解使体外蛋白消化率显著提升（67%～69%，对照为18%），水解度（2.1%～8.8%）证实所有酶处理均处于有限水解区间，但酶间的效果差异并非与水解程度成比例；
