《Biocatalysis and Agricultural Biotechnology》：Alternative process for defatting and dephenolisation of deoiled sunflower cake and its effect on protein quality
编辑推荐：
单步骤脱脂去酚化工艺可简化太阳花饼蛋白 isolate 提取，P1（传统两步法）与P2（甲醇一步法）在结构、功能及流变特性上无显著差异，但P2产率更高（89.07% vs 88.04%）且热稳定性更好。SEM显示表面粗糙度改善，TGA证实P2热稳定性提升，SDS-PAGE和LCMS分析表明两种蛋白组分及氨基酸组成一致。
Ramanpreet Kaur|Gargi Ghoshal|Sanchita Chauhan
作者：S.S. Bhatnagar博士，旁遮普大学化学工程与技术研究所，昌迪加尔
摘要
本研究旨在缩短葵花籽粕的脱脂和脱酚过程，使蛋白质分离的提取变得快速简便。为了减少处理时间，采用单步法并仅使用一种溶剂进行脱脂和脱酚（方法P2），而标准方法则需要两个步骤（方法P1）。对比了方法P1和P2所得蛋白质的结构、功能及流变特性，但未发现显著差异。方法P1的蛋白质提取率为88.04%，方法P2为89.07%。两种方法所得蛋白质的扫描电子显微镜（SEM）图像均显示表面粗糙，这可能是由于多酚被去除所致。热重分析（TGA）结果显示方法P1的重量损失更多，因为方法P2具有更高的热稳定性。SDS-PAGE分析表明两种方法所得蛋白质均含有α和β亚基的11S球蛋白以及酸性（α）和碱性（β）多肽。液相色谱-质谱（LCMS）分析显示两种方法所得蛋白质含有相似的必需氨基酸，但性质上没有差异。因此，可以得出结论：单步法（方法P2）可用于从葵花籽粕中提取蛋白质，从而使整个过程更加简单快捷。
引言
葵花（Helianthus annuus）是一种重要的油料作物，因其高品质的油脂和膳食纤维而全球广泛种植，对人类健康具有重要意义（Khan等人，2015年）。它是最具经济价值的油料作物之一，在全球范围内排名第四，仅次于大豆、油菜和红花（Enebe & Babalola，2018年）。油饼/粕是提取油脂后的副产品，是全球产量最大的工业副产品之一（Sivaramakrishnan和Gangadharan，2009年）。据2024年数据预测，全球葵花籽粕的产量约为17.3万吨（OAA，新德里，印度历史数据系列；USDA，IN2024-0005，2024年4月9日）。近年来，关于葵花籽副产品利用的研究有所增加，但由于缺乏关于其生理和营养价值的全面数据，这些副产品的利用率仍然较低（Karefyllakis等人，2019年）。
葵花籽粕，也称为去壳葵花籽粕或去皮葵花籽粕，是加工葵花籽时产生的副产品之一。在营养价值方面，葵花籽粕排名第四，仅次于油菜籽粕、棉籽粕和大豆粕（Adeleke & Babalola，2020年）。最终产品的质量取决于葵花籽的加工方式——可以使用整粒籽、去壳籽或去皮籽。葵花籽粕含有丰富的蛋白质（包括含硫氨基酸半胱氨酸和甲硫氨酸），以及异亮氨酸、亮氨酸、色氨酸、缬氨酸、丙氨酸和苯丙氨酸等必需氨基酸；还有维生素和矿物质（如烟酸、磷、生物素、硫胺素、核黄素和泛酸），这些成分有助于肌肉的发育和生长（Laguna等人，2018年）。
葵花籽粕占总质量的36%（Malik & Saini，2018年），葵花籽本身含有大量蛋白质（30–50%）。根据脱壳效果和油脂提取工艺的不同，籽粕中的总蛋白质含量可达到66%（Ivanova等人，2013年）。大部分葵花籽粕不会被浪费，可以作为几乎所有动物的可燃能源或相对廉价的饲料（Dabbour等人，2019年）。由于其高营养价值、易获取性和低廉价格，葵花籽粕还可用于多种工业过程。例如，葵花籽粕富含蛋白质（27–63%）、油脂（1.0%–5.6%）和多酚（2–5%），以及灰分（6–9.5%），使其在制药、化工和食品领域具有广泛应用潜力（Wildermuth等人，2016年）。然而，由于葵花籽粕中含有大量纤维、可溶性糖、提取过程中残留的溶剂以及多酚，其在人类饮食中的使用受到限制（Grasso等人，2019年）。不过，通过将葵花籽粕加工成蛋白质浓缩物或蛋白质分离物，可以大幅减少这些不利成分的含量（Villanueva等人，1999年）。
尽管葵花籽蛋白的蛋白质浓度很高，但由于其中含有较高的酚类化合物，其实际利用率较低。绿原酸是葵花籽粕中的主要多酚成分。多项研究表明（González-Pérez和Vereijken，2007年），酚类化合物与蛋白质之间的化学相互作用会改变蛋白质的溶解性、保质期、稳定性和消化性，以及感官特性（由于酚类化合物氧化导致颜色变深）。尽管存在这些不利影响，绿原酸仍具有抗炎、抗氧化、抗血栓、抗过敏和抗肥胖等生物活性。因此，可以从葵花籽粕中提取绿原酸，用于制造药品、化妆品和食品添加剂（Neves和Alonso，2021年）。目前有多种方法可用于分离葵花籽蛋白和去除其中的酚类化合物，主要包括：（i）使用水-有机溶剂混合物（Venktesh & Prakash，1993；Pomenta和Burns，1971）；（ii）使用酸、盐或还原剂的水溶液（Sastry和Rao，1990；Rahma和Rao，1981；Sastri和Subramanian，1984）；（iii）非蛋白质分子和色素的沉淀（Bau等人，1983）；（iv）膜过滤（O’Connor，1971；Kaur & Ghoshal，2022）。
从脱脂后的葵花籽粕中提取蛋白质时，需要经过两个步骤：首先使用己烷通过索氏提取法进行脱脂，然后再用水和有机溶剂混合物去除多酚（Malik & Saini，2017）。这一过程较为繁琐。因此，本研究的目的是通过结合脱脂和脱酚步骤来简化流程。为此，将在索氏提取过程中使用甲醇进行脱脂和脱酚，随后再用于蛋白质提取。所得蛋白质将与采用上述标准方法脱脂和脱酚后的蛋白质进行比较。
材料
本研究使用的葵花籽（PSH 2080）购自印度旁遮普省卢迪亚纳的旁遮普农业大学。所用化学品均为分析级。
籽粕的制备
种子中的杂质通过手动方法去除。油饼是通过压榨机（Goyum 20）机械压榨种子得到的。所得籽粕分为两部分，其中一部分首先使用正己烷通过索氏装置进行溶剂提取。
化学分析
表1展示了方法P1和P2所得蛋白质分离物的基本组成。两种蛋白质分离物的结果相似：P1的含水量为3.75%，P2为2.93%；两者脂肪含量均极低，仅为0.1%（因为蛋白质是从脱脂后的籽粕中提取的）。P1的灰分含量为1.04%，P2为0.98%；两种蛋白质的粗纤维含量均为0.5%。P1和P2的蛋白质含量分别为88.04%和89.07%。
结论
方法P1和P2所得的葵花籽蛋白在结构、流变和功能特性上没有显著差异。两种蛋白质的蛋白质含量相近，分别为88.04%和89.07%；脂肪含量均很低，仅为0.15%。XRD分析表明P1的结晶度高于P2，且P1的晶体尺寸更大。两种蛋白质的SEM图像均显示表面粗糙，这可能是由于多酚被去除所致。
作者贡献声明
Sanchita Chauhan：负责撰写、审稿与编辑、数据可视化、验证及监督工作。Gargi Ghoshal：负责撰写、审稿与编辑、数据可视化、验证、监督、实验设计、概念构思。Ramanpreet Kaur：负责撰写初稿、数据可视化、软件应用、资源准备、方法设计、数据分析及概念构思。
未引用参考文献
Adesina, 2018; AOAC, 2006; Arogundade等人, 2016; Bautista Palomas等人, 1999; Carré和Pouzet, 2014; Dabbour等人, 2020; Fekria等人, 2012; ISO 14502-1, 2005; Kottapalli等人, 2020; Kudre等人, 2013; Malik等人, 2017c; Náthia-Neves和Alonso, 2021; Shahbaz等人, 2018; Sharma和Saini, 2021; Suba??等人, 2020; Tang, 2008; Tang和Ma, 2009; Wang和Damodaran, 1991; Wanjari和Waghmare, 2015.资助情况
本研究未获得任何资助。
利益冲突声明
作者声明：他们没有已知的可能影响本文研究结果的财务利益或个人关系。
致谢
Ramanpreet女士感谢昌迪加尔旁遮普大学S.S. Bhatnagar博士提供的财政支持。
