《Sustainable Food Technology》：Fractionation and characterization of marine macroalgae proteins
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本文系统研究五种海藻（红藻、绿藻、褐藻）通过干法分级（粉碎-筛分）和奥斯本分级法（Osborne fractionation）的蛋白富集效果，发现粒径分级虽未显著改变蛋白含量，但褐藻（F. vesiculosus）水相提取率最高（32.12 gprotein/100 galgae）。凝胶渗透色谱（GPC）和傅里叶变换红外光谱（FTIR-ATR）证实不同粒径级分中蛋白分子构象与碳水化合物共存，为海藻蛋白在食品工业中的应用提供理论依据。
引言
随着全球人口增长和环境问题加剧，蛋白质来源正从动物性向植物性转变。海藻作为海洋植物，具有低环境足迹（如无需灌溉和农药）和必需氨基酸丰富的特点，但其蛋白含量（最高约15%）低于大豆（35%）等作物，需通过加工提高蛋白利用率。本研究选取五种海藻（红藻P. palmata、G. verrucosa、C. crispus，绿藻U. lactuca，褐藻F. vesiculosus），通过粉碎和粒径分级获得不同级分（粗、中、细），并结合奥斯本分级法（水、盐溶液、乙醇、碱液顺序提取）分析蛋白溶解特性、营养组成及分子特征，旨在为海藻蛋白在新型食品开发中的应用提供支持。
材料与方法
材料：实验所用海藻由葡萄牙ALGAPlus等机构提供，均为干燥粉碎片状（1.5–10 mm）。
营养表征：蛋白含量通过凯氏定氮法（氮转换因子：红藻×4.59，绿藻×5.13，褐藻×5.38）测定；碳水化合物通过酸水解-HPLC分析；脂质采用改良Bligh & Dyer法；灰分和水分依据NREL标准方法。
粉碎与分级：使用厨房机器人粉碎后，通过筛网（1.6 mm、1 mm、0.45 mm、0.1 mm）分为粗、中、细三级，其中P. palmata因分级效率低增加1.6 mm筛网。
奥斯本分级：依次用水、0.5 M NaCl、70%乙醇、0.1 M NaOH提取蛋白，离心后合并上清液，定量提取率和蛋白含量。
蛋白表征：采用凝胶渗透色谱（GPC）分析分子量分布，傅里叶变换红外光谱（FTIR-ATR）检测官能团及蛋白二级结构。
结果与讨论
1. 粒径分布与分级效率
海藻经粉碎后，G. verrucosa和F. vesiculosus的生物量均匀分布于中、细级分（各约40%），而P. palmata和C. crispus的粗级分占比高达74–95%，细级分仅2–5%，表明后者更难通过干法分级富集蛋白。
2. 营养组成分析
海藻蛋白含量差异显著：F. vesiculosus最高（17.76%dw），C. crispus最低（6.77%dw）。所有样本碳水化合物占比超40%（主要為细胞壁多糖），脂质低于5%。粒径减小未普遍提高蛋白含量，仅G. verrucosa和F. vesiculosus的细级分蛋白略有上升（如F. vesiculosus细级分达20.88%），而U. lactuca各级分无显著差异，可能与绿藻细胞壁结构（缺乏褐藻的藻酸盐等增强性多糖）更易破碎有关。
3. 显微镜形态观察
显微图像显示，粉碎未引起细胞壁破裂，但P. palmata和F. vesiculosus的细胞结构差异解释了其蛋白含量变化。与豆类干法分级不同，海藻细胞壁的多糖-蛋白复合结构可能阻碍蛋白释放，需更强力破碎手段。
4. 奥斯本分级提取率
蛋白主要溶于水相：F. vesiculosus全藻水提率最高（32.12 gprotein/100 galgae），P. palmata粗级分最低（10.42 g）。红藻（G. verrucosa、P. palmata）因含亲水性藻胆蛋白，水提蛋白占比显著；褐藻F. vesiculosus的碱提级分在细粒径中蛋白含量升高（6.76 g），表明粒径减小增加溶剂接触效率。但所有提取物蛋白纯度均低于原料，提示蛋白可能以糖蛋白形式与多糖紧密结合。
5. 蛋白分子特性
GPC表明，红藻水提物呈单一峰（藻胆蛋白特征），碱提物为多分散峰（可能为聚集体）；褐藻F. vesiculosus水提物在细级分中分子谱变化，提示粒径影响蛋白构象。FTIR-ATR证实所有样本存在酰胺I带（1690–1600 cm?1）和II带（1575–1480 cm?1），且碱提级分中碳水化合物相关峰（如C–O伸缩振动1200 cm?1）更强，印证多糖-蛋白共存。
结论
海藻蛋白的可持续开发需结合其理化特性。本研究通过干/湿分级联用，明确海藻蛋白亲水性主导（水提率最高），且粒径分级虽未显著富集蛋白，但改变蛋白分子构象。未来需优化提取工艺（如控制温度、pH）以突破糖蛋白复合结构限制，推动海藻蛋白在食品工业中的应用。
