《Critical Reviews in Food Science and Nutrition》：Processing strategies for pulse protein ingredients: a comprehensive review of current and emerging extraction, recovery, and drying methods
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本文系统评述了豆类蛋白加工中的关键单元操作（提取、回收、干燥）对蛋白得率、功能特性（如溶解性、乳化性、起泡性、凝胶性）及营养品质（如体外消化率IVPD）的影响。文章重点比较了传统方法（如碱提酸沉AE/IEP、喷雾干燥）与新兴技术（如酶辅助提取EAE、超声波辅助提取UAE、膜过滤UF、等电沉淀IEP）的优劣，强调了从蛋白产量、功能驱动及可持续性多角度优化工艺的重要性，并探讨了副产物（如淀粉纤维残渣、乳清组分）的高值化利用策略，为开发下一代植物基蛋白配料提供了全面指导。
基本提取参数
豆类蛋白的加工始于提取，其条件深刻影响最终产品的得率与品质。核心参数包括固液比（SLR）、温度、时间及提取介质化学性质（如pH、盐浓度）。较高的固液比（如1:5至1:10）通常有利于工业化生产的经济性，但过高的浓度会导致浆料粘度增加，不利于蛋白质溶出和质量传递。相反，较低的固液比（如1:15至1:25）能提高蛋白质提取率，但会显著增加用水量和后续液体副产物的处理负担。
提取介质的pH是另一个关键杠杆。豆类蛋白（主要是清蛋白和球蛋白）在极端pH条件下溶解度最高。传统的碱性提取（pH 8-11）能通过增强静电斥力有效促进蛋白溶解，但过高的碱度（如pH > 11）可能导致蛋白质变性、聚集、必需氨基酸（如赖氨酸）的降解以及美拉德反应引起的色泽变深。有趣的是，酸性提取（pH ~2-3）或水提取（自然pH）等替代方案正受到关注，它们能更好地保留对功能特性有益的天然清蛋白组分。
温度和时间同样需要精细调控。适度加热（40-60°C）通常能提高提取速率，但温度超过60-70°C可能引发淀粉糊化，增加粘度，并导致热敏性蛋白变性。提取时间多数研究设定在30分钟至3小时，蛋白质溶出通常在初期（如30分钟内）达到平台期，过长的提取时间反而可能因蛋白质长时间暴露于不利环境而引发聚集或与酚类等物质形成复合物，降低得率。
盐的添加通过“盐溶”效应促进球蛋白的提取，但高盐浓度（如>0.75 M NaCl）则可能引发“盐析”效应。离心分离步骤的参数，如转速和时间，也直接影响分离效率。研究表明，较高的离心速度（如5,000-15,000 × g）能改善相分离，但过长的离心时间可能导致沉降组分蛋白组成的改变（如球蛋白更易沉降）。
当前与新兴的提取策略
提取策略可分为化学法、生物法和物理法。化学提取法中，碱性提取（AE） 是目前最主流的方法，但其可能损害蛋白质功能特性。酸性提取和水提取能获得色泽更浅、功能性（如溶解性）不同的蛋白，但得率通常低于AE。盐提取则侧重于利用离子强度调控蛋白溶出。
生物提取法，特别是酶辅助提取（EAE），显示出巨大潜力。利用碳水化合物（如纤维素酶、木聚糖酶）预处理可以破坏细胞壁结构，提高蛋白可及性。而蛋白酶的使用则能通过有限酶解提高提取率并改善功能（如溶解性、乳化活性）。例如，使用碱性蛋白酶（如Alcalase?）可在较短时间内（如1小时）实现高达90%以上的蛋白提取率。然而，酶解程度需要精确控制，过度水解会损害蛋白质的乳化性和泡沫稳定性。
物理提取法主要利用能量场破坏细胞结构。超声波辅助提取（UAE） 通过空化效应有效提高提取效率和速率，并能改善某些功能特性（如起泡性）。但过长的超声处理时间或过高的功率可能导致蛋白质变性聚集。水动力空化（HDC） 作为一种更具规模化潜力的技术，在 pilot 规模研究中显示出比传统方法更高的蛋白得率。微波辅助提取（MAE） 和深共熔溶剂（DES）提取是新兴方法，前者加热快速但易造成受热不均，后者作为绿色溶剂能提取出结构改变较小、色泽好的蛋白，但其在食品法规中的认可度和规模化可行性仍是挑战。
混合提取策略（如UAE与EAE联用、UAE与脉冲电场PEF联用）常能产生协同效应，实现更高的提取效率和更优的产品功能。
当前与新兴的回收策略
提取后的蛋白需要从提取液中分离和浓缩，此即回收过程。回收方法显著影响蛋白产品的纯度、组成和功能。
等电沉淀（IEP） 是应用最广的回收技术。通过调节pH至蛋白等电点（pI，通常pH 4-5），使蛋白净电荷为零而发生聚集沉淀。IEP操作简单，能获得高纯度（>80%）的蛋白分离物，但其主要缺点是选择性沉淀球蛋白，而水溶性的清蛋白会损失在乳清中，导致总蛋白回收率降低，并可能改变最终产品的氨基酸组成和功能特性。
膜过滤，特别是超滤（UF），是一种物理分离方法。通过选择特定分子量截留（MWCO，如10-50 kDa）的膜，可以保留蛋白质而允许小分子物质（如糖、盐、灰分）透过。UF的优点是能同时回收清蛋白和球蛋白，从而获得更完整的蛋白谱和通常更高的溶解性。结合渗滤（DF）可进一步提高产品纯度。其主要挑战是膜污染和运行成本。
透析原理与UF类似，但依赖于浓度梯度而非压力驱动，实验室规模应用较多，因其耗时耗水，难以大规模应用。
胶束沉淀（MP） 适用于盐提取后的回收。通过稀释降低离子强度，使蛋白形成胶束而沉淀。MP条件温和，有助于保持蛋白的天然结构，所得产品纯度高，并能有效去除一些抗营养因子（如 Raffinose 家族寡糖）。但其需要大量的稀释水，且沉淀时间较长。
回收方法的选择需要在得率、纯度、功能性和过程可持续性（如水、化学品消耗）之间进行权衡。
当前与新兴的干燥策略
干燥是制备稳定蛋白粉末的最后关键步骤，其对粉末的理化性质（如溶解性、流动性）和蛋白结构有重要影响。
喷雾干燥是工业标准。其连续操作，效率高，能产出流动性好的细粉。入口温度（Tin, 通常130-200°C）和出口温度（Tout, 通常80-100°C）是关键参数。虽然高温可能引起部分蛋白变性和美拉德反应，但短暂的停留时间（数秒）使得喷雾干燥蛋白的功能性（如乳化性、起泡性）在许多情况下与冻干产品相当甚至更优。
冷冻干燥被认为是最温和的干燥方法，能最大限度地保留蛋白质的天然结构和功能，尤其能产生多孔结构，利于快速复水。但其过程能耗高、时间长、成本昂贵，且得到的片状产物需要二次粉碎，限制了其工业应用。
真空干燥和烘箱干燥属于批次操作，温度较低（40-60°C），但干燥时间极长（24-72小时）。长时间的温和加热可能导致蛋白变性程度甚至高于喷雾干燥，且易造成产品结块、复溶性差，功能性质通常不如喷雾或冷冻干燥。
新兴干燥技术如折射窗干燥（RW Drying） 和超声接触干燥试图在效率与产品质量间找到平衡。RW干燥时间短，产品质量接近冻干。超声接触干燥则能在低温下加速干燥过程，对蛋白功能性质影响小。这些技术显示出潜力，但尚未大规模应用于蛋白配料生产。
技术就绪度与未来方向
从实验室走向规模化生产，技术的就绪度（TRL）是关键。目前，AE/IEP结合喷雾干燥的工艺链（TRL 7-9）最为成熟。酶辅助提取（EAE, TRL 7-9）和膜过滤（UF, TRL 7-9）也已实现商业化应用。一些物理提取技术（如UAE, HDC）和新兴干燥技术（如RW干燥）仍多处于 pilot 规模（TRL 4-6）或实验室研究阶段（TRL 1-3）。
未来的工艺开发需要更具整体性的视角，将技术经济分析（TEA）和生命周期评估（LCA）纳入考量，平衡产量、功能特性、营养品质、环境影响和成本效益。功能驱动而非单纯产量驱动的工艺优化将成为新范式。
豆类蛋白加工副产物的利用
实现豆类蛋白加工的可持续性和经济性，必须对副产物进行高值化利用。主要副产物包括：不溶性残渣（富含淀粉和膳食纤维），可直接作为食品配料或进一步分离出淀粉和纤维组分；乳清组分（IEP后产生的上清液），富含清蛋白、肽、酚类等生物活性物质，可通过膜过滤等技术回收，获得具有优异功能特性（如高溶解性、起泡性）的蛋白成分；超滤渗透液，含有矿物质、寡糖等，其价值有待进一步挖掘。
通过闭环设计，将副产物转化为新的食品配料或营养保健品，能显著提升整个加工过程的价值和可持续性。
