利用旋风分离技术从萨查印奇（Sacha inchi）压榨残渣中回收可持续蛋白质：功能与结构特性研究

《Future Foods》：Sustainable protein recovery from Sacha inchi press cake using cyclone separation: Functional and structural characterization

　　压榨饼干法分级后蛋白质富集及功能特性研究。采用旋风分离技术对Sacha inchi压榨饼进行分级，得到四个组分（F1-F4），发现F3和F4蛋白质含量分别提升至56.62%和57.12%，但氨基酸评分较低（0.04）。功能特性显示F3泡沫稳定性显著提高（96.83%），而乳化活性略有下降（76.52%）。该工艺在低能耗下实现蛋白质选择性富集，但需结合湿法处理优化功能特性。

　　这项研究探讨了通过气旋干法分离技术对Sacha inchi压饼进行处理，以提高其作为可持续植物蛋白原料的潜在价值。Sacha inchi是一种富含多不饱和脂肪酸（PUFAs）的油料作物，主要生长在亚马逊盆地，但近年来也在泰国北部等地种植。压饼作为冷压油提取后的副产品，通常占种子质量的约56%，其蛋白质含量可高达60%，并含有丰富的必需氨基酸，如赖氨酸、亮氨酸和组氨酸。然而，由于干法处理的限制，这种副产品的蛋白质浓缩和功能特性尚未得到充分利用。因此，研究团队对压饼进行了研磨和筛分（≤250 μm），随后采用气旋分离技术将其分为四个不同的组分（F1–F4），以评估其在营养成分、生物活性化合物和工艺功能特性方面的变化。

研究发现，尽管气旋分离技术在某些方面提高了蛋白质含量，但整体提升幅度有限。起始材料（SC-RM）中的蛋白质含量为53.06%，而在F3和F4中分别提高至56.62%和57.12%。然而，F3的产量（32.56%）明显高于F4（8.91%），表明在产量与纯度之间存在权衡。同时，研究还发现，F3在泡沫稳定性方面有所改善，从88.89%提升至96.83%，但其起泡能力却从11.38%下降到3.95%。这种变化可能与颗粒尺寸分布和溶解性有关，因为较小的颗粒在酸性或碱性条件下可能更容易形成稳定的泡沫，但起泡能力则可能受到其他物理化学特性的限制。

在乳化活性和稳定性方面，F3和F4的数值分别从87.70%和78.87%下降至76.52%和70.09%。这表明，虽然气旋分离技术可以改善某些功能特性，但同时也可能对乳化能力产生负面影响。然而，F3在凝胶化特性方面表现出色，其最低凝胶浓度（LGC）从SC-RM的18%降低到10%，这表明其在形成凝胶方面具有更高的效率。此外，F3的总酚类物质含量（TPC）从SC-RM的28.31 mg GAE/g增加到29.14 mg GAE/g，而FRAP值（反映抗氧化能力）从64.04 μmol FeSO?/g增加到79.94 μmol FeSO?/g。这表明气旋分离技术在提高抗氧化活性方面具有潜力，特别是在电子转移机制方面。

在营养成分分析中，研究发现F3的蛋白质含量虽然有所提高，但其氨基酸评分（AAS）仍然较低，仅为0.04，这表明其蛋白质质量仍需进一步优化。此外，F3的必需氨基酸（EAA）含量虽然略高于SC-RM，但远低于大豆和鸡蛋的参考值，其中蛋氨酸（Met）的含量尤其低，仅为0.67 mg/g蛋白质。这种氨基酸缺乏可能是Sacha inchi蛋白质在某些食品应用中的限制因素，例如需要高质量蛋白质的食品配方。

从微观结构分析来看，F3的颗粒尺寸更小且更均匀，这可能与其较高的蛋白质含量有关。扫描电子显微镜（SEM）图像显示，F3的颗粒表面更光滑，结构更紧密，这可能有助于提高其溶解性和功能性。此外，傅里叶变换红外光谱（FTIR）分析显示，F3的蛋白质二级结构更有序，这可能与其增强的热稳定性有关。热分析（DSC和TGA）进一步证实了这一点，F3的热变性峰温度更高，且其热分解起始温度延迟，表明其在高温处理中表现更稳定。

尽管F3在某些功能特性上有所改善，如泡沫稳定性和凝胶化能力，但其起泡能力和乳化活性相对较低。这可能与其颗粒尺寸和表面电荷的变化有关，这些因素会影响蛋白质在界面的吸附和胶体膜的形成。因此，研究建议在某些特定的应用中，如需要泡沫稳定的饮料或烘焙产品，F3可能是更优的选择。而对于需要高乳化活性的食品，可能需要进一步优化处理条件，或采用混合干湿处理方法以提高其功能性。

此外，研究还发现，气旋干法分离技术虽然能够有效提高某些功能特性，但在蛋白质纯度和功能特性之间的平衡仍然存在挑战。例如，F4的蛋白质含量虽然最高，但其产量较低，这可能影响其在实际生产中的经济性。因此，未来的研究应集中在优化处理参数，如进料水分、颗粒尺寸分布和气流速度，以提高蛋白质的回收率和功能特性。同时，结合温和的湿法处理步骤，如pH调节或静电分离，可能有助于进一步提高蛋白质的纯度和功能性能。

研究还指出，气旋干法分离技术在不使用溶剂或水的情况下，能够有效保留Sacha inchi压饼的抗氧化活性，这使其成为一种环保且可持续的蛋白质提取方法。然而，这种技术在某些情况下可能无法显著提高蛋白质的营养价值，特别是在必需氨基酸的含量和平衡方面。因此，未来的研究应考虑与其他蛋白质来源的结合，如通过酶解处理或与其他植物蛋白的混合，以提高Sacha inchi蛋白质的整体营养价值。

综上所述，气旋干法分离技术为Sacha inchi压饼的高附加值利用提供了新的可能性，但其在提高蛋白质质量和功能特性方面仍需进一步优化。研究结果表明，F3在某些功能特性上表现出色，如泡沫稳定性和凝胶化能力，但其起泡能力和乳化活性较低。因此，该技术在特定食品应用中具有潜力，但在其他应用中可能需要进一步改进。此外，该研究还强调了干法分离技术在环保和可持续性方面的优势，为未来植物基蛋白质的开发提供了新的思路。