核桃粕是核桃加工产生的富蛋白副产物，是开发植物蛋白资源的重要原料。采用绿色低共熔溶剂提取策略替代传统碱溶酸沉法，通过优化提取方式，协同提升蛋白回收效率与加工性能，有助于拓展核桃粕蛋白的利用途径，推动核桃加工副产物高值化利用。
中国科学院兰州化学物理研究所天然药物与化学测量研究中心食品化学与安全检测课题组在核桃粕蛋白提取与凝胶性能调控方面取得新进展。研究人员采用氯化胆碱—甘油低共熔溶剂提取核桃粕蛋白，在提高蛋白纯度和回收率的同时，深入揭示了低共熔溶剂微环境对蛋白构象的调控机理，通过调控蛋白构象与分子间相互作用，改善其热诱导凝胶性能，为核桃粕蛋白的提取与功能开发提供了新思路。
研究人员以氯化胆碱和甘油为组分构建含水低共熔溶剂体系，获得低共熔溶剂提取核桃分离蛋白（DWPI）。与传统碱溶酸沉法获得的核桃分离蛋白（AWPI）相比，DWPI的蛋白纯度由78.28%提高至86.76%，蛋白回收率由41.68%提高至47.30%。研究发现，低共熔溶剂提取能在提高蛋白纯度和回收率的同时，有效调控蛋白的构象与聚集状态。DWPI的平均粒径（753.8 nm）显著小于AWPI（1015.9 nm），内源荧光最大发射波长（λmax=353 nm）与原料蛋白（354 nm）几乎一致，表明低共熔溶剂提取过程最大程度地保留了蛋白的天然三级结构。得到的蛋白粒径分布相对集中，二硫键含量较高，表明蛋白保持了更为紧凑的构象，其三级结构受扰动程度较小，提示其过度展开和预聚集程度较低。上述结构特征可能有利于蛋白在后续加热过程中的构象重排与分子间缔合，从而促进凝胶网络形成。
图1.不同提取方式核桃蛋白的理化与光谱特征对比
在蛋白浓度为10%（w/v）、相同热处理条件下，DWPI在pH 2和pH 11时均可形成自支撑凝胶，表现出优于AWPI的成胶能力。流变学分析显示，两种DWPI凝胶的储能模量均高于损耗模量，具有以弹性响应为主的凝胶特征。微观结构观察进一步揭示，pH 11条件下形成均一致密的凝胶网络，而pH 2条件下则形成多孔但力学稳定的网络结构，展现出pH自适应的网络构建能力。其中，pH 2凝胶具有较高的储能模量和屈服应力，pH 11凝胶则表现出较好的弹性及压缩后恢复能力，为通过pH调节获得不同力学特征的核桃蛋白凝胶提供了依据。
图2.pH 2与pH 11制备 DWPI凝胶的多尺度结构与性能分析
分子间作用力分析和微观结构观察进一步表明，疏水相互作用和二硫键在凝胶网络形成中发挥重要作用。研究人员从分子层面阐明了低共熔溶剂提取通过调控蛋白构象进而影响凝胶网络形成的作用机理，低共熔溶剂提取形成的蛋白结构状态，有利于加热过程中构象重排、相互作用位点暴露及分子间缔合，促进连续三维凝胶网络的构建。该研究建立了提取方式、蛋白结构状态与凝胶性能之间的联系，表明在提取环节调控蛋白构象是改善核桃粕蛋白加工功能的有效途径，为开发绿色高效的植物蛋白提取与加工技术、拓展核桃粕蛋白在食品工业中的应用提供了理论依据和技术支撑。
相关工作以“Tailoring protein conformation to improve gelation behavior of walnut meal protein via deep eutectic solvent extraction”为题发表于Food Hydrocolloids。硕士生师全英为论文第一作者，郑晓渊助理研究员和曾凡逵研究员为共同通讯作者。
上述研究得到国家马铃薯产业技术体系和甘肃省现代寒旱特色农业薯产业技术体系的支持。
