中国农业科学院农产品加工研究所王强团队：高水分挤压结合酶法改性可显著降低花生蛋白致敏性

近日，中国农业科学院农产品加工研究所王强研究员团队在国际著名学术期刊Food Chemistry（IF=7.514）在线发表了题为“Effect of high-moisture extrusion and addition of Transglutaminase on major peanut allergens content extracted by three step sequential method”的最新研究成果。该团队在高水分挤压制备植物基肉制品科学与技术研究方面开展了系列研究，此成果是在研究花生蛋白高水分挤压纤维结构形成机理与品质调控基础上，在植物基肉制品营养品质改良提升方面的有益探索。中国农业科学院农产品加工研究所博士留学生Shah Faisal为论文第一作者，王强研究员为通讯作者。

植物基肉制品产业发展对于有效缓解因人口增加带来的动物肉短缺、改善居民营养健康、减少环境污染等具有重要意义，并将成为碳达峰和碳中和的新先锋。市售植物基肉制品以大豆蛋白、小麦蛋白、豌豆蛋白等植物蛋白为主要原料，但存在豆腥味、纤维结构和质地仍需改进等问题。我国是世界花生第一生产大国，花生蛋白是世界第三大植物蛋白来源，花生中蛋白质含量26%-32%，消化系数达90%，无胀气因子，无豆腥味，含精氨酸，具有抗衰老等功能特性。王强研究团队前期通过工艺改进和装备创新，突破了花生蛋白难以形成纤维结构的难题，制备的高水分挤压花生蛋白质地与动物肉接近。本研究以花生蛋白为原料，通过三步提取法，对高水分挤压过程中各区段水溶性蛋白、SDS提取水不溶性蛋白、SDS+DTT提取水和SDS不溶性蛋白进行分析，研究高水分挤压和TG酶改性结合对花生蛋白致敏性的降解效果。

结果表明，高水分挤压处理可以显著降低所有可提取蛋白中过敏原的含量，在水溶性蛋白提取物中大部分主要过敏原降低到非常低的水平。使用SDS缓冲液和 SDS+DTT 缓冲液的顺序提取打破非共价相互作用和二硫键，显著提高了高水分挤压处理挤出物中蛋白质的可提取性（5.56 至 18.75 mg/100mg）。由于蛋白质的聚集、重排、更多二硫键的形成以及氢键和二硫键之间的相互作用减少，高水分挤压显著降低了蛋白质的溶解度/萃取率（24.76 至 5.56 mg/100mg）。对不可溶性蛋白提取物的分析导致额外量的过敏原蛋白的回收，尤其是在SDS+DTT 提取阶段。该结果表明分析水溶性和水不溶性蛋白提取物的重要性，或开发用于总蛋白和过敏原蛋白分析的新型/改进的提取方法的重要性。在所有 3 阶段蛋白提取物中过敏原均显著减少，其中Ara h 1 减少最多约为91.64%，而 Ara h 2 (61.14%)、Ara h 3 (54.97%) 和 Ara h 6 (59.61%) 也显著减少。高水分挤压诱导蛋白质结构的重排、蛋白质的降解和聚集，以及蛋白质-蛋白质相互作用的改变，从而导致过敏原含量的减少。该研究为改善高水分挤压制备植物基肉制品工艺条件，降低过敏源提供了方法和借鉴。

项目资助：

本研究得到了国家重点研发计划（2021YFC2101402）、中国农业科学院科技创新工程项目（CAAS-ASTIP-2020-IFST）和国家自然科学基金（32172149, U21A20270, 31801487）的资助。

图1 三步法提取不同挤压区段花生蛋白样品SDS-PAGE 凝胶图像：(A)水溶性蛋白; (B) SDS提取水不溶性蛋白; (C) SDS+DTT提取水和SDS不溶性蛋白

图2 原料和高水分挤压处理的蛋白质印迹图像（基于单克隆抗体）

通讯作者：

王  强

二级研究员/博士生导师

国际食品科学院院士

中国农业科学院农产品加工研究所副所长

九三学社中央农林委委员

王 强，博士，二级研究员，博士生导师，国际食品科学院院士，中国农业科学院农产品加工研究所副所长，九三学社中央农林委委员，“国家花生产业技术体系”加工研究室主任。全国优秀科技工作者，全国首批农业科研杰出人才，全国科技助力精准扶贫先进个人，入选国家“百千万人才工程”并获“有突出贡献中青年专家”荣誉称号，享受国务院特殊津贴，农业部“粮油加工技术与工程”创新团队首席，中国农业科学院领军人才、山东省泰山领军人才，中国粮油学会花生食品分会会长，中国食品学会功能食品分会副理事长，Journal of Integrative Agriculture食品栏目执行主编，NPJ Science of Food编委、Foods客座主编。

长期从事粮油加工与营养健康领域科学研究，首次构建了花生加工适宜性评价技术，筛选出加工专用品种，解决了我国花生混收混用、产品品质差的瓶颈问题；颠覆了传统压榨技术与方法，建立了国内第一条花生低温制油与蛋白联产生产线，开发出高品质系列新产品，推动了花生加工业的高质量发展；在国际上首次提出高水分挤压过程中蛋白纤维结构形成的“分层叠变”新理论，创建了基于高水分挤压的植物基肉制品颠覆性加工技术，革新设计了智能化加工装备和可视化平台，引领了产业发展方向。主持“十三五”国家重点研发计划专项（基础研究类）、国家自然科学基金、863、公益性农业行业科研专项等国家项目40余项，以第一完成人获得2014年国家技术发明二等奖、2013和2019中华农业科技奖一等奖、2015年中华农业科技奖“优秀创新团队类”、2012年ICC最高学术奖、2014年中国专利优秀奖、2017年中国商业联合会科学技术奖特等奖、2019年中国农业农村十大新装备，授权发明专利90余项（其中国际专利12项），软著12项，制修订国家和行业标准9项，出版著作12部（英文专著3部），发表学术论文330余篇，其中SCI论文120篇、JCR一区57篇，培养硕博研究生、博士后及外国留学生100多人。

第一作者：

Shah Faisal

博士留学生

Shah Faisal，中国农业科学院农产品加工研究所2017级博士留学生，课题为花生过敏原检测及加工技术减少过敏原机制研究，目前已在Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety、Food Chemistry等期刊上发表学术论文多篇。