《Foods》：Microwave Pretreatment of Peanuts Modulates Oil Body Emulsion Stability: Mechanism and Application as a Source Modification Strategy for Efficient Demulsification
Nan Hai and
Fusheng Chen
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本文综述了微波预处理（0–900 W）对花生油体乳液（POBE）稳定性的调控机制及其对水酶法提油效率的提升作用。研究表明，较高功率（≥540 W）的预处理可显著降低POBE稳定性，其机制在于改变了界面组成与蛋白构象，为通过原料前处理增强提油效率提供了理论依据。
引言
水酶法提油（Aqueous enzyme extraction, AEE）是一种通过酶解细胞壁和油体界面屏障来释放油脂的环保技术。然而，在AEE过程中形成的稳定花生油体乳液（Peanut oil body emulsion, POBE）是制约高效油脂回收的主要挑战。过往研究多聚焦于后处理的破乳技术，而通过针对性预处理策略来降低POBE稳定性的研究同样关键。本研究将重点转向阐明微波预处理对POBE稳定性的多尺度破坏机制，为通过靶向界面工程增强提油效率提供一种可控的预处理策略。
材料与方法
本研究选用豫花37号花生仁，通过水酶法提取POBE。核心实验是使用不同功率（0, 90, 270, 540, 720, 900 W）的微波对花生仁预处理3分钟，随后进行酶解、离心和冻融破乳，以获得POBE和油脂。研究系统地评估了POBE的宏观指标，包括提取产率和冻融破乳率，以及其在贮藏、离心和热处理下的稳定性。微观层面，则分析了POBE的胶体特性，包括流变行为、粒径分布、ζ-电位和微观结构（光学显微镜和共聚焦激光扫描显微镜CLSM观察），并测定了其水分、油脂、固形物、蛋白质和磷脂含量。此外，通过分离界面蛋白质，利用SDS-PAGE、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、内源荧光光谱和表面疏水性测定等方法，深入揭示了界面蛋白质的组成、结构和功能特性变化。
结果
3.1 微波预处理对POBE特性的影响
3.1.1 POBE产率与冻融破乳率
与未处理样品相比，微波预处理显著提高了POBE的提取效率和破乳效率。在720 W的最佳处理条件下，POBE产率和破乳率分别比对照组提高了16.82%和46.32%，表明乳液稳定性显著降低。
3.1.2 宏观稳定性与乳化指数（CI）
在贮藏、离心和热处理后，高功率微波预处理（≥540 W）的POBE出现了显著的相分离，其乳化指数显著升高，直观表明其物理稳定性下降。
3.1.3 流变特性
所有POBE均表现出剪切稀化的非牛顿流体特性。随着微波功率增加，POBE的表现粘度显著下降。动态频率扫描结果显示，处理样品的弹性模量（G‘）和粘性模量（G“）均低于对照组，表明界面组分的网络结构变得更为脆弱和松散，弹性减弱，从而降低了乳液的整体稳定性。
3.1.4 粒径分布与ζ-电位
微波预处理后，POBE的粒径分布主峰明显向大粒径方向移动，平均粒径增大。同时，ζ-电位的绝对值从对照组的35.93 mV显著下降至900 W处理组的25.57 mV。这表明液滴间的静电斥力减弱，促进了液滴的聚集或聚并。
3.1.5 微观结构与油滴尺寸分布
光学显微镜和CLSM图像直接观察到，经高功率微波（≥540 W）处理后，POBE液滴尺寸明显增大，并出现大量聚集。基于CLSM图像的油滴粒径分析进一步证实，随着微波功率增加，≤ 10 μm的小油滴比例下降，大油滴比例上升，证明了油滴的聚并现象。
3.2 微波预处理对POBE组成的影响
微波处理显著改变了POBE的组成。随着微波功率增加，乳液中的油脂和磷脂含量上升，而水分、固形物和蛋白质含量下降。在720 W时，油脂含量从72.50%升至90.33%，磷脂含量从0.19%升至0.39%。同时，界面蛋白浓度（Γpr）从7.78 mg/m2降至4.27 mg/m2。这些变化表明，微波处理促使蛋白质从界面解吸附，同时促进了磷脂的释放和吸附，从而改变了界面膜的组成。
3.3 微波预处理对界面蛋白质结构的影响
3.3.1 SDS-PAGE分析
SDS-PAGE结果显示，微波预处理并未改变界面蛋白质的主要条带组成，但高功率处理（≥540 W）导致95 kDa处的特征蛋白条带减弱，并在凝胶顶部出现高分子量聚集条带，表明蛋白质发生了降解和聚集。
3.3.2 FTIR光谱与二级结构分析
FTIR光谱显示，微波处理并未产生新的特征吸收峰。但对酰胺I带的定量分析发现，经≥540 W微波处理后，界面蛋白的α-螺旋和β-转角含量减少，而β-折叠和无规卷曲含量增加。这表明蛋白质分子结构发生了去折叠和重构变性，有序构象被破坏。
3.3.3 内源荧光与表面疏水性分析
内源荧光光谱的最大发射波长发生红移，且荧光强度随微波功率增加而增强，表明色氨酸（Trp）残基暴露于极性更高的微环境中，蛋白质三级结构发生显著变化。表面疏水性测定结果与此一致，界面蛋白的表面疏水性随微波功率增加而显著升高。这意味着微波的热效应使蛋白质分子去折叠，暴露出更多内部的疏水基团，增强了蛋白质分子间的相互作用和聚集倾向。
3.4 微波预处理降低POBE稳定性的机制
综合上述研究结果，微波预处理降低POBE稳定性的核心机制在于其对油水界面组成和性质的改变。微波的熱效應導致界面蛋白发生构象变化，α-螺旋和β-轉角結構減少，向無規卷曲轉變，分子去折疊。同時，內部疏水基團暴露，表面疏水性增加，引發蛋白質分子間的疏水相互作用，導致部分蛋白質聚集並從界面沉澱脫落。這使得界面蛋白質含量和吸附量減少，界面膜变薄，其机械强度和空间位阻效应被削弱。此外，界面电荷密度降低，ζ-电位绝对值下降，静电稳定作用减弱。这些变化共同导致POBE液滴更容易发生聚集和聚并，宏观稳定性下降，从而在水酶法提油过程中更容易被破乳，提高了油脂提取效率。这种失稳效应在功率≥540 W时尤为显著，并在720 W后趋于稳定。
结论
微波预处理，特别是功率≥540 W的处理，能有效调控花生油体乳液的界面特性，诱导其失稳。这主要归因于微波引发界面蛋白构象去折叠、疏水基团暴露和后续聚集，从而减少了界面蛋白的吸附，削弱了界面膜的机械强度和静电稳定作用。同时，POBE的组成也发生重组，油脂和磷脂含量增加。这些多尺度的变化共同提高了水酶法提油的破乳率和油脂提取效率。本研究阐明了微波诱导乳液失稳的机制，为通过原料预处理来优化水酶法提油工艺提供了理论基础。
