当前位置:首页>农业>IF=12.4!东北农业大学食品科学学院:双重提高大豆油体的纯度和稳定性:温和的亚硫酸盐介导的界面调控方法

IF=12.4!东北农业大学食品科学学院:双重提高大豆油体的纯度和稳定性:温和的亚硫酸盐介导的界面调控方法

  • 2026-10-31 13:33:29
IF=12.4!东北农业大学食品科学学院:双重提高大豆油体的纯度和稳定性:温和的亚硫酸盐介导的界面调控方法

图文来源:作者团队

双重提高大豆油体的纯度和稳定性:温和的亚硫酸盐介导的界面调控方法

东北农业大学食品科学学院:Xuhui Yang(第一作者),齐宝坤教授和 闫世长教授(共同通讯作者)在期刊《Food Hydrocolloids》(IF:12.4)上发表了题为“Dual enhancement of purity and stability in soybean oil bodies: a mild sulfite-mediated interfacial regulation approach”的综述型论文。

01
研究背景

乳化剂作为稳定多相体系的关键组分,在食品、制药和化妆品行业中不可或缺。然而,传统合成乳化剂在可持续发展和消费者对“清洁标签”的追求方面面临挑战。脂肪和乳化剂的提取过程通常能耗高,且可能需要使用大量有机溶剂,从而加剧了负面环境影响。油体是植物种子中的亚细胞细胞器,其结构特征为具有三酰甘油构成的疏水核心,周围环绕着独特的富含油体蛋白的磷脂单层膜。油体蛋白具有一个中央疏水结构域,能够穿透磷脂单层并深深嵌入油相核心,而它们的亲水性N端和C端则暴露在水相中。这种“疏水锚定—亲水外向投射”的拓扑结构使油体蛋白能够作为天然的两亲性界面稳定剂,牢固地锚定在油水界面,赋予油体优异的自发乳化能力。在此背景下,油体可被视为传统乳化剂极具前景的天然替代品。然而,限制其广泛应用的一个根本性矛盾在于,提取后及后续应用环境中,油体往往表现出物理稳定性不足的内在缺陷。这种不稳定性主要源于其表面吸附的大量外源贮藏蛋白,这些蛋白会在油体等电点(pI ~4-5)附近或环境胁迫下引起桥接絮凝和聚集,最终导致破乳。基于此,油体相关蛋白分为两类。内源蛋白被定义为天然通过中央疏水结构域嵌入磷脂单层膜的整合膜蛋白(主要是油体蛋白),被视为界面稳定不可或缺的组分。外源蛋白被定义为通过静电和疏水相互作用松散吸附在油体表面的贮藏蛋白(主要是7S和11S球蛋白)及过敏原(如Bd30K/P34),并被确认为桥接絮凝的主要原因。因此,该领域研究人员亟待解决的一个核心科学问题是:如何在不破坏油体天然结构和功能的前提下,从根本上提升其稳定性。

为了改善油体的稳定性,现有研究大多集中于在提取后的油体乳液中添加外源稳定剂,如多糖、多酚或蛋白质。这些稳定剂主要通过空间位阻或静电排斥作用来抑制聚集。然而,这种方法本质上构建了一个后修饰稳定层,不仅增加了配方的复杂性和成本,还可能掩盖油体自身固有的界面特性。相比之下,从初始提取阶段——即浸泡和分离阶段——就对油体界面进行调控,是一种更为经济、直接且有望保留其天然本质的方法。目前,主流的提取方法主要包括水提法和酶辅助提取法。酶辅助法虽然能有效破坏细胞壁,但成本较高,并且可能因酶的作用而改变界面蛋白的完整性。酶辅助法能高效破坏细胞壁,但高成本仍然是一个限制因素。此外,不同酶对界面完整性的影响存在本质差异:细胞壁降解酶通常不会破坏油体界面蛋白的天然构象;然而,市售酶多为复合酶制剂,其制备过程中常残留异源蛋白酶活性,这些蛋白酶会非特异性地水解锚定在油体界面的结构蛋白,破坏界面完整性,从而降低油体体系的稳定性。另一方面,水提法因其简单和环保而受到青睐。常用的浸泡溶剂包括水和缓冲溶液。然而,使用纯水或缓冲溶液会导致大量外源蛋白残留,这些蛋白会紧密吸附在油体界面,成为后续不稳定的诱因。目前,去除大豆油体外源蛋白的主要方法是利用碱性条件下的强电荷排斥作用。但是,在现有研究中,这种碱性环境通常是通过使用氢氧化钠将豆乳的pH值调节至11来实现的,这可能会损害内源膜蛋白和磷脂的天然结构,从而削弱油体的功能特性。因此,维持适度的碱性环境以促进外源蛋白解离,同时精确调控油体的界面蛋白组成并防止其天然结构发生不可逆损伤,被视为突破当前提取瓶颈的关键。在碱提策略中,已有多种试剂被用于调控油体的界面环境。氢氧化钠有时被用来将豆乳的pH值调至11左右,但这种强碱性条件可能会对油体蛋白和磷脂的天然结构造成不可逆的损害。尽管Tris-HCl缓冲液已在实验室规模的提取中得到应用,但其缓冲能力和成本限制了其实际应用。值得注意的是,De Chirico 等人已证实,使用基于碳酸氢钠(NaHCO₃)的浸泡和研磨介质(pH9.5)可以高效地从油菜籽中回收油体。然而,NaHCO₃的作用主要依赖于其单一的pH调节效应。

为解决上述挑战,该研究采用亚硫酸钠(Na₂SO₃)浸泡大豆以提取油体,旨在通过系统优化Na₂SO₃浓度,获得具有最佳稳定性的大豆油体。核心策略基于Na₂SO₃所赋予的碱化-盐析-还原三重协同机制,实现对油体界面的精准调控。具体而言,在碱性环境(pH≈9–10)中,油体和蛋白质表面均被赋予强负电荷,产生静电排斥作用,从而削弱界面吸附;同时,SO₃²⁻阴离子通过其盐析效应破坏蛋白质的水化层,并利用其温和的还原性选择性断裂外源蛋白中的二硫键。由此促进外源蛋白的解聚。基于这一机制,该文提出核心科学假说如下:通过优化Na₂SO₃浓度,可以在分子水平上有效破坏外源蛋白与油体膜之间的相互作用,促进其在后续温和离心步骤中高效分离纯化,同时最大限度地保留天然油体膜的结构完整性和功能性,最终增强大豆油体的稳定性。该研究旨在验证该策略的有效性,并为同时提高大豆油体提取的纯度和稳定性提供新的方法学参考。

02
研究方法与结论

通过研究Na₂SO₃浓度对大豆油体性质的影响,该研究发现0.1M是同时提高油体纯度和稳定性的最佳工艺参数,并阐明了其通过碱化、盐析和还原产生协同效应的分子机制。具体而言,与未经处理的油体相比,Na₂SO₃通过碱化-盐析-还原的三重协同机制,显著降低了外源蛋白的含量,并提高了油体蛋白的相对比例。通过降低油体界面蛋白的异质性,油体蛋白能够更有效地发挥其表面活性剂功能,从而提高了油体的稳定性。此外,0.1M Na₂SO₃处理诱导了油体蛋白最显著的构象有序化和重排,使得大豆油体具有最佳稳定性和界面性能。相比之下,0.3M和0.5MNa₂SO₃处理则引发了油体蛋白的疏水聚集,破坏了油体蛋白的天然构象,并对油体稳定性产生了不利影响。该研究为基于离子特异性效应温和提取油体提供了方法学参考。在未来的工作中,该方法可推广至其他油料作物,以验证其普适性和优化潜力。此外,需要定量测定纯化油体中亚硫酸盐的残留量,并优化洗涤工艺,以确保符合食品添加剂法规。优化后的油体将应用于代表性食品配方中,以评估其在实际加工和储存条件下的稳定性和功能性。

03
创新点

(1)亚硫酸钠介导的蔗糖梯度离心可增强大豆油体(SOB)的稳定性。

(2)亚硫酸钠可用于去除油体中的外源蛋白。

(3)亚硫酸钠通过“碱化-盐析-还原”三重作用增强大豆油体的稳定性。

(4)优化大豆油体稳定性的亚硫酸钠使用浓度为0.1M。

04
图文赏析

基金支撑:

该研究受到国家自然科学基金委员会监督项目(批准号:32472266)和重庆市自然科学基金项目(批准号:CSTB2023NSCQ-MSX0601)提供的经费支持。

原文链接:

https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2026.112830

(如需原文文章,可以扫描下方二维码添加科研小助领取)

翻译:陈雨蒙

编辑:科研小助

审核:席书敏

专家指导:张丽霞

供稿团队:花生资源挖掘与品质调控创新团队

免责声明:本平台推送文章,仅供学术交流,本平台不主张原文的版权,如有侵权,请联系删除。文献解读如有疏漏之处,我们深表歉意,请作者团队及时联系我们,我们会在第一时间进行修改或撤稿重发,感谢您的谅解

最新文章

随机文章