《食品科学》：江南大学刘潇博士等：基于干法分离工艺提取豌豆蛋白及其功能性质
日期：2026-01-05 11:26:46 | 作者: 常用浓缩机
随着人们对可持续发展和膳食健康的不断关注，寻求传统食用动物蛋白以外的新型蛋白来源成为新的研究方向。从动物性产品到植物性产品的消费转变对于研发高质量植物性食品提出更高的要求，在植物蛋白资源中，豌豆蛋白因其均衡的营养和相比来说较低的成本受到广泛关注。
在食品工业化生产中，与湿法分离相比，通过粉碎和气流分级进行干法分离更节能，同时能更好地保留蛋白质的天然功能特性。在干法分离过程中，调控粉碎程度和气流分级条件会改变不同组分产物的组成与比例，影响所得蛋白的提取效率及性质。因此，探究干法分离所得不同组分的加工性质具备极其重大意义。
青岛农业大学食品科学与工程学院的贺雅琳、邓阳，江南大学未来食品科学中心的刘潇*等通过探究分离过程中的粉碎程度和气流分级条件对豌豆蛋白产物纯度及提取效率的影响，研究所得各组分的功能和流变学性质，同时与商品化豌豆蛋白对比，明确所得蛋白组分的结构性质，为绿色、高效提取高品质豌豆蛋白提供理论和技术参考。
在研磨过程中，豌豆被磨成粉，以使蛋白质颗粒从豌豆细胞中剥离出来。由图1可知，蛋白组分中均可见小而不规则的蛋白质颗粒，淀粉组分中多含有光滑的球形和椭圆形淀粉颗粒。3 种转速均能很好地将豌豆粉分离成富含蛋白质的细组分和富含淀粉的粗组分。6 000 r/min下得到的蛋白组分中混有部分小的淀粉颗粒，当转速进一步增加时，蛋白细组分中的淀粉颗粒明显减少。这表明提高分级机转速能够减少大颗粒通过，精细的蛋白组分可被进一步富集，且蛋白质含量增加。不同组分的平均粒径（d[4,3]）也证实了此结论，由图2可知，随着转速的增加，蛋白组分和淀粉组分平均粒径均明显降低，这可能是由于低转速无法将小颗粒与大颗粒分离，使小颗粒黏附。转速提高，小颗粒从淀粉大颗粒上脱离，使淀粉颗粒粒径有所减小。另外，转速增加导致淀粉组分中不规则颗粒增多，这归因于非常快速地旋转的分级机中强烈的离心力和剪切力作用，使部分淀粉颗粒形态变得不规则。
由图3可知，相比于豌豆粉蛋白质量分数（23%），气流分级后所得蛋白组分的蛋白含量显著增加，淀粉组分的蛋白含量明显降低。随着分级机转速提高，所有组分的蛋白含量均明显地增加，淀粉含量均明显降低，转速10 000 r/min时，蛋白质量分数达到最大值（54.16%）。这表明较高的转速可以更好地去除豌豆淀粉颗粒，富含蛋白质的细组分被进一步富集。
流变学性质可以反映蛋白质热处理中及热处理后的凝胶化行为。如图4所示，豌豆粉、蛋白组分及淀粉组分的G’和G”变化趋势基本一致，其中蛋白组分G’明显高于淀粉组分和豌豆粉，蛋白组分相较于淀粉组分具有更高G’的热凝胶态。淀粉组分的G’和G”在72 ℃左右迅速增加，而蛋白组分G’和G”在75～95 ℃左右迅速增加。豌豆粉和淀粉组分G’和G”随温度上升迅速增大，原因是两者淀粉含量高，淀粉颗粒吸水膨胀，温度上升发生糊化，因此导致G’和G”增大。而蛋白组分G’和G”增加则由蛋白变性引起，因为蛋白质是其主要成分。蛋白组分G’（2 664.70 Pa）明显高于传统湿法分离得到的豌豆蛋白（1 174.00 Pa），这表明与传统湿法分离相比，干法分离得到的蛋白质具有更丰富的功能。
豌豆蛋白主要由球蛋白（55%～65%）和清蛋白（18%～25%）组成，其中最丰富的球蛋白为11S 球蛋白和7S球蛋白，清蛋白主要由分子质量26 kDa和6 kDa的清蛋白组成。如图5所示，特征带均显示出豌豆蛋白的主要亚基。商品化豌豆蛋白26 kDa处的清蛋白明显缺失，这表明商品化豌豆蛋白的蛋白质组成不完整，原因是在湿法分离过程中，水溶性清蛋白溶解在上清液中而被丢弃。综上，干法分离能够保留豌豆蛋白的组成结构完整性。
DSC是一种研究生物分子稳定性的成熟技术，峰值温度越大表明蛋白结构稳定性越高，蛋白纯化或加工可能会改变蛋白质结构。由图6可知，商品化豌豆蛋白样品未显示出明显的变性峰，说明该样品在分析之前已经历变性过程，导致其热力学特性发生改变，不再具备原有天然结构的特征峰。为确认首次扫描是否发生不可逆的结构变化，在相同的条件下再次冷却和加热相同样品，结果均未观察到变性峰出现。表明首次扫描对样品结构造成了不可逆影响，2 个样品均已发生完全变性，因此二次扫描时无法再出现变性峰。
如图7所示，2 个样品溶解度变化趋势相近，但不同提取方法所得豌豆蛋白溶解度有着非常明显差异。干法分离得到的蛋白组分溶解性更好，在pH 7时，蛋白溶解度可达86%，而商品化豌豆蛋白溶解度仅为13%。相较于干法分离更温和的提取条件，商品化豌豆蛋白经过碱溶酸沉和喷雾干燥处理，蛋白质二级或三级结构改变，发生变性，并形成较大的多聚体蛋白颗粒，因此导致蛋白质溶解度降低。
本研究采用干法分离制备低变性豌豆蛋白，并通过气流分级从豌豆粉中获取蛋白组分和淀粉组分，对蛋白组分和淀粉组分的微观形貌、平均粒径及流变学性质进行表征和分析。根据结果得出：随着分级机转速的增加，蛋白组分的蛋白含量增加。10 000 r/min所得蛋白组分的蛋白含量最高，淀粉含量最低。在所有蛋白组分中均能观察到小而不规则的蛋白质颗粒，而淀粉组分大多含有球形和椭圆形淀粉颗粒。随着转速的增加，淀粉组分的粒径也显著减小。蛋白组分具有典型的蛋白质流变学特征，淀粉组分具有典型的淀粉凝胶化特征。热处理后，蛋白组分均形成了高G’凝胶，而豌豆粉和淀粉组分形成了更为固态化的凝胶结构，可承受更大的形变。干法分离豌豆蛋白完整保留了26 kDa和6 kDa的清蛋白，蛋白结构完整，商品化豌豆蛋白由于湿法分离的提取方式，水溶性的清蛋白在分离过程中随上清液被丢弃，且天然结构被破坏，造成蛋白变性，发生不可逆聚集，溶解度较差。综上，干法分离能够得到低变性高品质豌豆蛋白，其功能特性与植物性食品中所需的功能特性相匹配，本研究结果可为绿色、高效提取高品质豌豆蛋白提供理论和技术参考。
刘潇，助理研究员，江南大学 未来食品科学中心 。主要是做微生物/植物源新质蛋白资源挖掘与食品化加工、重组与特需食品制造与营养功效评价方面的研究。近年来共发表高水平研究论文30余篇，其中以第一/通信作者发表SCI论文24 篇，参与出版英文专著1部；申请发明专利12 项；主持国家自然科学青年基金、江苏省自然科学青年基金等国家/省部级项目6 项。
本文《基于干法分离工艺提取豌豆蛋白及其功能性质》来源于《食品科学》2025年46卷第10期216-221页，作者：贺雅琳，邓阳，刘延峰，刘潇。DOI:10.7506/spkx0611-068。点击下方阅读原文即可查看文章相关信息。
实习编辑：李雄；责任编辑：张睿梅。点击下方 阅读原文 即可查看全文。图片来源于文章原文及摄图网
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