《Food Chemistry》：Green enzyme–ultrasound-membrane extraction of rapeseed protein: Enhancing purity and reducing Antinutritional factors
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本研究针对菜籽粕中蛋白提取率低、抗营养因子(ANFs)残留多的问题，开发了一种集成酶解、超声与膜过滤的绿色高效提取策略。结果表明，酶法预处理(EP)与超声辅助碱提(USAAE)结合可获得最高蛋白纯度(75.25%)，同时显著降低植酸(PA)和硫代葡萄糖苷(GLS)含量。该研究为从农业副产品中获取高价值、安全的植物蛋白提供了一种可持续的解决方案，具有产业化潜力。
随着全球对可持续植物蛋白需求的日益增长，挖掘油料作物加工副产物的价值成为食品科学研究的热点。菜籽粕(RSM)作为油菜籽榨油后的主要副产物，其蛋白质含量可高达30-50%，且氨基酸组成均衡，是极具潜力的人类食品和动物饲料蛋白质来源。然而，其产业化应用之路却长期被抗营养因子(ANFs)所阻碍。这些ANFs主要包括植酸(PA)、硫代葡萄糖苷(GLS)和多酚类化合物，它们不仅会降低蛋白质的生物利用度和消化率，还会引发不良的色泽（如暗绿色或棕色）以及苦涩味，严重影响了产品的营养价值和感官品质。传统上，工业界主要采用碱提取和酸沉淀法来提取菜籽蛋白，但这种方法获得的蛋白质纯度低，且对ANFs的去除效率不佳。为了攻克这个难题，研究人员转而寻求更绿色高效的提取技术，酶辅助提取(EAE)和超声辅助提取(UAE)便是其中的代表。本研究团队提出了一种创新的策略：将酶解、超声预处理与后续的膜过滤技术进行系统集成，旨在同时实现高蛋白纯度与低ANFs含量，从而为菜籽粕的高值化利用开辟新路径。
研究人员开展了一系列提取技术研究，其核心流程和关键技术包括：首先对菜籽粕粉末进行不同组合的预处理（包括酶解预处理、超声预处理及其联合应用），随后进行碱提取，最后利用振动辅助式膜过滤系统进行纯化。关键方法包括：酶解预处理 (EP)：采用经过混合设计优化的商业酶混合物（1.35% Viscozyme?和 0.65% α-淀粉酶），在pH 5.0、50°C条件下处理210分钟。超声预处理 (USP)：使用超声处理器在20 kHz、100%振幅下连续处理15分钟，同时通过水浴将温度维持在约15°C以防止蛋白质热变性。膜过滤：使用配备0.04 μm MicroPES?平片膜的振动过滤单元，对碱提取后的上清液进行过滤，有效去除低分子量杂质。研究评估了不同组合策略（如EP后接超声辅助碱提取USAAE，或USP后接酶辅助碱提取EAAE等）对蛋白质纯度及ANFs（总多酚TPC、PA、GLS）含量的影响，并与传统方法进行对比。
3.1. 酶法优化与初步提取结果概述
研究人员通过混合设计优化了酶配方，发现包含Viscozyme?和α-淀粉酶的混合酶制剂表现出最佳效果，初步实验获得的水溶性蛋白质纯度高达59.30%。研究指出，单一纤维素酶的效果有限，而复合酶通过协同作用更有效地破坏了蛋白质-多糖复合基质。结合后续的膜过滤，最终蛋白质纯度提升至72-75%。
3.2. 不同提取策略下蛋白质纯度的比较
所有集成化提取策略均显著提高了蛋白质纯度，是原料菜籽粕的约2倍。其中，酶预处理结合超声辅助碱提取(EP+USAAE)获得了最高的蛋白质纯度，达到75.25%。尽管不同处理组合之间在统计学上没有显著差异，但数值趋势显示协同作用带来了轻微提升。研究认为，膜过滤是获得高纯度的关键，它有效去除了小分子肽、盐和残留酶。与超声波相比，酶法成本较高，但从经济和环境角度考量，超声波辅助提取可能更具工业应用优势。
3.3. 蛋白质中抗营养因子的比较
3.3.1. 多酚含量与抗氧化活性的比较
所有处理均显著提高了蛋白质提取物中的总多酚含量(TPC)，其中超声预处理后直接碱提取(USP+AE)组的TPC最高。尽管多酚通常被视为ANF，但其残留也赋予了蛋白质提取物固有的抗氧化活性。不过，DPPH自由基清除活性在各组间无显著差异，推测可能是由于样品抗氧化能力超过了检测方法的线性范围。
3.3.2. 加工策略对植酸含量的影响
酶预处理后碱提取(EP+AE)策略对植酸的去除效果最佳，较原料降低了30.28%，这归因于在pH 5.0的条件下，内源植酸酶的活性被激活。尽管超声波处理本身也有降解植酸的作用，但二者结合(EP+USAAE)并未优于单独的酶处理。
3.3.3. 加工策略对硫代葡萄糖苷降解的影响
所有提取策略均使GLS含量降低了95%以上，远低于欧盟设定的食品用部分脱脂油菜籽粉的限量标准。这种大幅降低主要归因于加工过程中细胞破裂激活了内源的芥子酶，从而水解了GLS。虽然不同处理组间的GLS残留量无统计学差异，但单独的酶处理在数值上表现略优。
本研究证明，通过整合酶解、超声和膜过滤技术，可以成功地从菜籽粕中提取出高纯度、低抗营养因子的蛋白质。膜过滤是关键步骤，能有效去除小分子杂质，而酶处理在降低植酸方面效果显著，超声处理则有助于保留多酚类物质。尽管不同策略在蛋白质纯度上效果接近，但综合考虑去除ANFs的效果、成本和可扩展性，酶预处理(EP)策略表现出最佳的平衡，它实现了较高的蛋白质纯度，同时有效降低了植酸和GLS。这项研究为菜籽粕等农业副产物的绿色、高值化利用提供了一套可行的技术方案，所获得的蛋白质提取物不仅纯度高，而且安全性得到提升，有望作为功能性食品或动物饲料中的优质蛋白质来源。未来研究可进一步在扩大试验中验证其经济可行性，并通过结构分析等手段深入研究加工过程对蛋白质功能特性的影响。
