一种新颖的全内核脱脂技术，可同时生产高品质食用油和富含蛋白质的完整内核

《Food Chemistry》：A novel whole-kernel defatting technology for simultaneous production of high-quality edible oil and protein-rich intact kernel

　　

摘要

传统油料加工以油脂提取为核心，富含蛋白质的饼粕则被视为低附加值副产品。本研究报道了一种采用正戊烷的全粒脱脂（WKD）技术，可同时获得高品质花生油和高蛋白完整籽粒。经七个提取循环后，WKD去除了超过99%的油脂，并保留了98.8%的籽粒完整性，效果优于超临界CO?和正己烷。所产油脂中的维生素E、植物甾醇和白藜芦醇含量均高于传统压榨油，且氧化稳定性更优。脱脂籽粒保留了其天然蛋白质构象，氮溶指数达到86.6%。在等热量饮食的小鼠实验中，以脱脂籽粒替代生花生的小鼠体重增长降低超过2.4倍，且肝脏脂质沉积显著减轻。该技术每吨生花生的毛利润为633.7美元，是传统压榨法的3.5至5.9倍，并成功应用于油茶籽和核桃等其他油料作物。本研究提出了一种无低附加值饼粕的可持续高价值油料加工新模式。

引言

预计到2050年，全球对植物油和植物蛋白的需求将增长50%以上，主要驱动力为人口增长以及向植物基饮食的转型（FAO, 2021; Mekouar, 2023; Willett et al., 2019）。花生（Arachis hypogaea L.）是最重要的油料作物之一，全球年种植面积约为3000万公顷，贡献了全球约8%的植物油产量（Mekouar, 2023; USDA, 2018）。花生籽粒含油率超过40%，其中不饱和脂肪酸占80%，油酸含量尤为突出（Savage & Keenan, 1994; Toomer, 2017）。花生蛋白质含量超过25%，氨基酸组成均衡，必需氨基酸谱平衡（Boukid, 2021; Toomer, 2017）。在微量营养素方面，花生富含多种功能性成分，包括植物甾醇、维生素E、白藜芦醇和精氨酸（Arya et al., 2015; Francisco & Resurreccion, 2008; Russo & Siani, 2012; Savage & Keenan, 1994; Toomer, 2017）。临床试验证实，每日摄入植物甾醇可有效预防冠心病（Ostlund, 2002; Soupas et al., 2004）。精氨酸是花生蛋白的特征性氨基酸，其含量高于大豆，是一氧化氮的前体物质，有助于延缓衰老（Arya et al., 2015; He et al., 2024; Kurhaluk, 2023）。花生蛋白酶解衍生的短肽也具有降血压活性（Yu et al., 2007）。此外，白藜芦醇和维生素E等脂溶性活性成分不仅提升了花生油的营养价值和氧化稳定性，还能抑制血小板聚集，有助于预防心肌梗死和脑梗死（Barouh et al., 2021; Ostlund, 2002; Shen et al., 2007; Violi et al., 2021）。这些功能性成分协同作用，使花生在延缓衰老和预防心血管疾病方面具有显著的健康益处。

全球约55%的花生产量用于油脂生产，当前的提取技术主要包括热榨、冷榨和溶剂提取（Mahfoud et al., 2023; Wang, 2018）。热榨是在高温蒸煮（通常超过120 °C）后进行机械压榨，油得率相对较高，并带有浓郁的焙烤香气（Yang et al., 2025）。然而，该工艺导致甾醇和维生素E的损失超过15%，且焙烤温度升高会增加黄曲霉毒素B₁的风险。高温处理不仅造成营养素的显著损失，还会引起蛋白质变性，使得饼粕只能作为低价值饲料使用，无法进一步高值化利用（Ma et al., 2017）。相比之下，冷榨在低温条件下（通常低于60 °C）操作，依靠机械压力，能有效防止蛋白质热变性。通过该方法获得的油脂色泽最浅，酸价和过氧化值最低，且微量营养素保留率更高（Idrissi et al., 2022; Ma et al., 2017; Ma, Lai, et al., 2024; Montiel et al., 2025）。冷榨饼粕的氮溶指数（NSI）远高于其他工艺（Kain & Chen, 2010），为高值蛋白质利用提供了可能（Boukid, 2021; Zhao et al., 2023）。然而，冷榨也存在明显局限性，包括油得率较低、残余含油率约为6.5%，且缺乏热榨油特有的焙烤风味（Dun et al., 2018; Ma, Zhang, et al., 2024; Rathod et al., 2025; Savoire et al., 2012）。溶剂提取采用正己烷等有机溶剂，油得率极高，适用于大规模工业生产，但所产油脂的甾醇含量通常低于压榨油，且后续的高温脱溶过程会导致热敏性营养素的大量损失，同时引起严重的蛋白质变性和溶剂残留风险（Mahfoud et al., 2023; Zaaboul et al., 2017），该技术通常用于提取热榨或冷榨饼粕中的残余油。除上述主流技术外，水酶法提取（Dunford, 2022; Gao et al., 2024; Wang et al., 2025; Zhu et al., 2025）、亚临界流体提取（Mahfoud et al., 2023）和物理辅助技术（Chemat et al., 2020; Li et al., 2023）等新兴方法因环保性和高效性而受到关注，但面临酶成本高等实际挑战；亚临界流体提取等绿色技术虽在保留油脂品质方面前景广阔，但在规模化、加工时间和经济可行性方面仍需突破。这些技术的发展为油料加工奠定了坚实基础，但其共同局限性在于难以同时实现高效油脂提取和蛋白质资源的完整保留。因此，迫切需要开发在油脂提取和蛋白质功能性之间取得平衡的新加工方法，以提高油料作物的高值化利用水平。

正戊烷具有优异的理化性质，包括低沸点（36.1 °C）、非极性和不溶于水。这些性质使其成为一种温和而高效的提取剂，有别于其他溶剂。利用这些性质，我们开发了一种以正戊烷为溶剂的全粒脱脂（WKD）技术，能够在保留花生籽粒外观完整性的同时高效提取油脂。在本研究中，我们优化了工艺参数，量化了油脂提取效率，并比较了该技术所得油脂与传统工艺（热榨和冷榨）在脂肪酸、白藜芦醇、甾醇、生育酚及其他营养素保留方面的差异。采用拉曼光谱、扫描电子显微镜、X射线计算机断层扫描和理化分析等手段，阐明了脱脂籽粒的结构保持机制及其相关的蛋白质功能优势。此外，利用高脂饮食诱导的肥胖小鼠模型，验证了该工艺所产油脂和脱脂籽粒的体重调节和降脂效果。最后，通过成本分析、溶剂残留检测和规模化验证，证明了该技术的经济可行性和食品安全合规性。本研究通过工艺创新、理化表征和功能验证，为油料作物的高值化利用提供了新的技术框架。

章节摘要

材料

花生籽粒（Arachis hypogaea L.）购自河南省。油茶籽（Camellia oleifera）和核桃仁（Juglans regia）分别来自湖南省和新疆维吾尔自治区。所有籽粒均经挑选，去除受损、霉变或未成熟籽粒，并于4 °C密封袋中储存。正己烷（纯度≥97%）、正戊烷（纯度≥99%）和超临界CO?（纯度99.9%）用作提取溶剂。脂肪酸分析、微量营养素定量及品质相关的试剂

提取效率与花生籽粒完整性

传统油脂提取工艺面临固有的矛盾：高提取效率往往以牺牲籽粒结构完整性和营养成分为代价，从而限制了富含蛋白质残渣的增值利用。为克服这一局限性，本研究评估了三种具有不同理化性质的溶剂在花生全粒提取中的应用，分别为正己烷（传统溶剂）、超临界二氧化碳

讨论

本研究的核心贡献是开发了以正戊烷为溶剂的全粒脱脂（WKD）技术。该技术能够在获得高油得率的同时，完整保留花生籽粒的宏观形态、细胞结构和天然蛋白质构象。正戊烷的选择对于实现油脂和蛋白质部分的双重高值化回收至关重要。其非极性性质使其能够选择性地溶解三酰甘油，并最大限度地减少共提取

结论

综上所述，本研究开发了一种基于正戊烷的全粒脱脂（WKD）技术，在实现高效油脂提取的同时，有效保留了脱脂籽粒的天然结构完整性和生理功能。该方法能够同时生产高品质食用油脂和高功能性脱脂籽粒原料，解决了传统工艺中长期存在的油脂品质与蛋白质功能性之间的技术矛盾

国内和国际法规

不适用。

CRediT作者贡献声明

洪昆强：写作——审稿与编辑，写作——初稿撰写，可视化，监督，资金获取，概念构思。李子欣：写作——审稿与编辑，写作——初稿撰写，验证，方法论，调查研究，形式化分析，数据管理。付晓萌：写作——审稿与编辑，写作——初稿撰写，可视化，方法论，调查研究，形式化分析。方思明：写作——审稿与编辑，监督，概念构思。何东平：写作——

发表同意书

不适用。

伦理审批与参与同意

所有动物实验均经机构动物护理和使用委员会批准（项目编号YSYDWLL-2024517），并符合ARRIVE指南要求。所有实验均按照美国国家研究委员会《实验室动物护理和使用指南》进行。

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财务利益或个人关系。

致谢

本研究获得以下机构的资助：山东省重点研发计划（2024TZXD009）、中国博士后科学基金（2025 T180720）、湖南省自然科学基金青年基金（2025JJ60198）、教育部工业发酵微生物重点实验室项目计划、中国工业微生物天津重点实验室（2025KF04）、武汉工程大学科研基金（2023RZ081）。

洪昆强|李子欣|付晓萌|方思明|何东平