《Food Chemistry》:One-step pH shifting for simultaneous protein extraction and bioactive encapsulation from oilseed meals
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•一步pH变化法从油料饼粕中制备了蛋白质复合物。•银杏提取物通过疏水相互作用和氢键相互作用实现了包埋。•结合作用重塑了蛋白质构象、胶体稳定性和表面性质。•这些复合物展现出增强的抗氧化活性及应用潜力。引言花生和大豆是全球最重要的油料作物之一,因其含油率高和广泛的农艺适应性,成为
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一步pH变化法从油料饼粕中制备了蛋白质复合物。
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银杏提取物通过疏水相互作用和氢键相互作用实现了包埋。
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结合作用重塑了蛋白质构象、胶体稳定性和表面性质。
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这些复合物展现出增强的抗氧化活性及应用潜力。
引言
花生和大豆是全球最重要的油料作物之一,因其含油率高和广泛的农艺适应性,成为食用植物油和植物蛋白的主要来源。榨油后产生的饼粕是该产业的主要副产品,富含蛋白质、膳食纤维及其他营养成分,因此被广泛用于动物饲料。近年来,对饼粕来源植物蛋白的回收与利用日益受到关注,尤其是大豆分离蛋白(SPI)和花生分离蛋白(PPI)。然而,由于功能多样性有限和附加值较低,这些蛋白质目前仍主要被视为低成本大宗原料。即使经过提纯制备为分离蛋白,其工业应用仍受限于其固有的技术功能特性。因此,开发一种简单且经济的策略以同时改善蛋白质功能性和拓宽应用场景,对于油料饼粕的高值化利用至关重要(Yao等,2023)。
饼粕来源植物蛋白已作为生物活性化合物的载体被广泛研究,包括多酚(Tamsen等,2025)、精油(Chen等,2021)和类黄酮(Yang等,2025),这得益于其均衡的氨基酸组成、高消化率和良好的生物安全性。其载体功能主要基于非共价相互作用,如疏水缔合、氢键和静电吸引,这些作用使生物活性分子能够与蛋白质表面或疏水区域结合(Wang & Xu,2025)。各种包埋策略已被开发以稳定生物活性物质并调控其释放动力学(Ahmed等,2026),涵盖喷雾干燥、复杂共沉淀和基于纳米技术的平台。例如,以麦芽糊精/阿拉伯胶混合物为壁材制备的喷雾干燥微胶囊实现了>94.81%的包埋效率,并有效保护了蜂王浆免受氧化降解(Gül,2025)。同样,通过可控美拉德反应制备的蛋白质-多糖偶联物展现出优越的乳化能力和界面稳定性,适用于靶向递送(Chaiwong等,2025)。然而,大多数现有方法需要分别进行提取、纯化和生物活性负载步骤,增加了工艺复杂性,并可能导致蛋白质和生物活性物质反复承受热或机械应力。因此,一种将蛋白质回收与生物活性物质掺入相结合的一体化策略,可以在简化加工的同时提高油料蛋白质的附加值。
pH变化法是一种有吸引力的策略,可通过可逆的展开和再折叠来改变蛋白质构象和功能性(Tang等,2020)。该过程引起的构象变化还可能促进蛋白质与生物活性化合物之间的非共价相互作用,为蛋白质提取与生物活性物质掺入的同步进行提供了契机(Song等,2025)。与喷雾干燥和复杂共沉淀等传统包埋方法不同,pH变化法可以在单一水相过程中耦合这些功能。这种一体化策略可以简化加工工艺并避免使用有机溶剂。基于此,我们假设生物活性化合物的负载可以直接整合到大豆饼粕和花生饼粕蛋白质回收所使用的碱提取-酸沉淀过程中,从而一步制备功能增强的蛋白质复合物。
银杏叶是一种富含类黄酮(Liu等,2022)、萜类内酯(Abouheif等,2022)、有机酸(Biernacka等,2026)和原花青素(Zhang等,2025)的植物来源,这些成分已被证实与抗氧化及其他生物活性有关(Liang等,2026)。因此,银杏叶提取物(GLE)有望成为掺入蛋白质基功能成分的理想生物活性化合物来源。然而,尚不清楚生物活性物质的掺入是否能直接与水相中的饼粕蛋白质提取和结构重组耦合,以及这种整合如何影响蛋白质的组成、结构和功能性。
因此,本研究以天然银杏叶作为生物活性化合物来源,以大豆饼粕和花生饼粕作为蛋白质基质,开发了一种一步pH变化策略以制备功能增强型蛋白质。本研究的创新之处在于将蛋白质提取、结构重塑和原位生物活性物质掺入整合到单一水相过程中,从而消除了提取后的单独负载步骤。通过利用油料蛋白质在碱性溶解过程中的固有构象柔性,我们证明外源性生物活性物质可以在等电点沉淀过程中原位包埋于再折叠的蛋白质基质中,消除了提取后的包埋步骤,显著降低了工艺复杂性和成本。系统研究了所得产品的组成、结构特征和功能性质。通过将蛋白质回收、构象调控和生物活性物质掺入整合到不使用有机溶剂的单一水相过程中,本研究旨在为油料饼粕的高值化利用和低成本功能蛋白成分的高效生产提供一条可行途径。
分节摘要
材料
YP-A系列低温豆粕产品由裕王集团(中国)提供。该产品干基粗蛋白含量≥55%,NSI≥80%,水分含量≤10%,粗脂肪含量≤2%,灰分含量≤6%。脱皮脱脂花生饼粕购自河北麦凯米尼矿产品有限公司(中国)。根据供应商信息,其近似组成为:粗蛋白50–53%;粗脂肪≤1.8%;水分6.5–8.0%;灰分,
生物活性成分分析
采用高效液相色谱-串联质谱仪在正离子和负离子模式下对银杏叶提取物的化学图谱进行了表征。正离子模式下共检测到49种化合物,负离子模式下检测到103种化合物,其中两种模式均检测到8种化合物。两种电离模式之间的重叠支持了化合物鉴定的稳健性,表明联合分析策略增强了化合物
结论
本研究表明,在GLE存在下进行水相pH变化法改变了回收的大豆和花生蛋白质分级的理化性质和抗氧化活性。随着GLE添加量的增加,总酚含量(TPC)一般呈升高趋势,为酚类物质掺入回收蛋白质分级提供了定量证据,而两种蛋白质体系表现出不同的浓度依赖性结构响应。大豆蛋白质表现出相对稳定的构象变化,
CRediT作者贡献声明
张楠:原稿撰写、验证、数据整理。李敬红:数据整理。赵明辉:形式分析。陈卓:方法学。李涵宇:审阅与编辑、监督、经费获取。姚新苗:审阅与编辑。张华江:审阅与编辑。
撰写过程中生成式AI及AI辅助技术的声明
在本文撰写过程中,作者使用了ChatGPT 5.0进行语言润色。在使用该服务后,作者(张楠和李涵宇)根据需要审阅和编辑了内容,并对已发表文章的内容承担全部责任。
利益冲突声明
作者声明不存在可能影响本文所报告工作的已知竞争性经济利益或个人关系。
致谢
本研究得到黑龙江省自然科学基金(YQ2025C012)、中国博士后科学基金(2025M772977)、国家自然科学基金(32502257)以及新时代龙江优秀硕士和博士论文资助基金的支持。
张楠|李敬红|赵明辉|陈卓|李涵宇|姚新苗|张华江