油质体是存在于油籽中的亚细胞结构,用于储存细胞内的三酰甘油(TAGs)。一层磷脂膜嵌入三种表面活性蛋白(油质蛋白(oleosin)、钙质蛋白(caleosin)和甾醇质蛋白(steroleosin)中,保护着三酰甘油的核心(Nikiforidis, 2019)。位于界面的N端和C端的两亲性结构域以及插入三酰甘油核心的疏水中心是油质体稳定性的关键成分(Bourgeois et al., 2019)。油质蛋白是一种分子量在15至26 kDa之间的疏水蛋白,它完全覆盖了亚细胞器的表面,以保持其结构完整性,同时还有一些称为钙质蛋白和甾醇质蛋白的辅助蛋白(Hsieh & Huang, 2004; Vermachova et al., 2011)。油质蛋白具有独特的结构:其中心部分是疏水性的,可以深入渗透到三酰甘油的核心,而其伞状亲水部分则覆盖在油质体的表面。这种独特结构使其能够有效抵御外部压力,从而保持油质体的稳定性和完整性(Purkrtova et al., 2008; Karefyllakis, Goot et al., 2019)。钙质蛋白是一种分子量在27至35 kDa之间的表面蛋白,其疏水序列较短,亲水区域较长(Frandsen et al., 2001)。钙质蛋白的N端含有一个钙离子(Ca2+)结合位点,暴露在水中(Naested et al., 2000),但其二级结构容易受到介质极性的影响,从而改变其界面性质(Lin et al., 2002)。甾醇质蛋白是一种相对较大的蛋白,与油质体的表面膜相关,分子量超过36 kDa。它具有与钙质蛋白相似长度的疏水锚定域,并且有一个延伸至细胞质的较长亲水区域(Lin et al., 2002)。此外,在芝麻油质体中发现了两种甾醇质蛋白异构体,分别称为甾醇质蛋白-A和甾醇质蛋白-B(Lin & Tzen, 2004),而在花生油质体中发现了分子量为40 kDa的甾醇质蛋白-B(Zaaboul et al., 2018)。这些结构特征解释了油质体为何能成为高度稳定的胶体颗粒。
由于其特殊的结构,油质体可以更容易地分散在水相中,无需使用高能量乳化剂或额外的乳化剂即可形成天然的水包油(O/W)乳液(Iwanaga et al., 2007)。油质体的大小范围为0.2至2.5 μm,形状为球形(Nikiforidis, 2019)。在不同的pH值和温度范围内,油质体都能保持其物理稳定性。它们的膜可以防止核心油脂的氧化。由于这些特性,油质体已被用于个人护理产品中作为天然成分,同时其在制药领域的应用也日益受到关注(Aliyari et al., 2025)。此外,油质体还因其作为天然乳化剂、脂肪替代品和营养载体的潜力而在食品领域受到重视。它们被应用于蛋黄酱、牛奶替代品、酸奶、冰淇淋、咖啡增白剂、沙拉酱等食品中,并可掺入植物基肉类替代品、植物基牛奶、植物基奶酪和糕点中(Nikiforidis et al., 2014; Karefyllakis, Goot et al., 2019)。尽管有这些优势,但其商业化应用仍很大程度上依赖于大规模提取油质体的有效性。
自1993年以来,人们已经成功通过水提取法从油菜籽和大豆等油籽中提取出油质体(Tzen et al., 1993)。该过程通常包括四个步骤:浸泡、均质化、过滤和离心。这种提取方法的基本原理是利用机械破碎和软化来加速油质体与其他成分的分离;油质体的提取率通常在40%到90%之间(Abdullah et al., 2020)。尽管在实验室规模上有大量研究报道,但在中试规模上采用传统水提取方法的研究尚未开展。其中一个可能的限制是较长的浸泡时间(16-24小时),这会增加生产成本、总体处理时间,并浪费水资源,同时促进微生物生长,从而限制了工业化的规模(Loman et al., 2018)。长时间浸泡会导致油质体的水分含量增加(María Juliana Romero-Guzmán, Vardaka et al., 2020),从而影响其质量、储存稳定性和抗微生物能力。此外,通过传统方法获得的乳液往往由于滴粒大小分布不均匀而导致乳液稳定性较差(Lin et al., 2025),同时脂质和相关稳定蛋白的回收率也会降低,而这些成分对于维持乳液稳定性至关重要。因此,有必要寻找可以通过简单、低成本方法优化提取过程的油籽类型。
在印度食用油行业中,花生被誉为“油籽之王”。2023年至2024年间,印度出口了约68万吨花生,价值约8.6亿美元(Madhusudhana, 2013)。印度的主要市场包括印度尼西亚、越南、菲律宾、马来西亚和泰国(Groundnut | APEDA, n.d.)。花生含有5-10%的水分、20-25%的粗蛋白、30-58%的粗脂肪、2-3%的粗纤维、10-30%的碳水化合物和1-7%的灰分(Jo et al., 2024; Alhassan et al., 2017; Sanni et al., 2023; Kumar et al., 2013; Savage & Keenan, 1994)。花生油籽主要由不饱和脂肪酸组成,其中油酸(C18:1)和亚油酸(C18:2)占总脂肪酸的75-85%(Akhtar et al., 2014)。它还含有饱和脂肪酸,如棕榈酸(C16:0)、硬脂酸(C18:0)和二十二碳酸(C22:0),但这些饱和脂肪酸仅占总脂肪酸的11-17%(Zahran & Tawfeuk, 2019)。由于花生中含有较高比例的单不饱和脂肪,尤其是油酸,因此被认为有助于降低低密度脂蛋白(LDL)胆固醇,改善心血管健康并增强抗氧化状态(Parilli-Moser et al., 2022)。然而,花生最显著的特点是其油质体的组成和行为。
在细胞水平上,大多数花生脂质以油质体的形式储存:这些油质体是含有三酰甘油核心的球形滴粒,周围包裹着一层磷脂膜,膜中嵌入了内在蛋白(油质蛋白、钙质蛋白和甾醇质蛋白)以及吸附的储存蛋白(花生脂质蛋白(arachin)和脂氧合酶。磷脂酰胆碱是主要的磷脂成分,与这些界面蛋白一起形成高度弹性的膜,占油质体界面的约80%,赋予其卓越的胶体稳定性(Liu et al., 2022)。花生油质体通常呈小滴状(约0.5 – 2 μm),在中性pH值下具有负的ζ电位(-30 mV),这使得它们在较宽的pH和离子强度范围内都能形成稳定的水包油乳液(Zhou et al., 2019; Hao et al., 2016)。从营养角度来看,这些油质体富含含有不饱和脂肪酸的中性脂质以及界面维生素E和植物甾醇,因此膜不仅稳定了滴粒,还浓缩了抗氧化剂和生物活性脂质,从而带来了花生消费的心脏保护作用和抗氧化益处(Arya et al., 2016)。然而,蛋白质-磷脂膜对水分、温度、pH值、离子强度以及机械或压力处理敏感,这些因素可能会破坏界面膜,增大滴粒尺寸,促进聚集并加速乳化或氧化(Kapchie et al., 2013)。这些特性表明,预处理可能对花生油质体的稳定性产生显著影响。
目前的研究主要集中在提取后的油质体上(Ding et al., 2020; Aliyari et al., 2025; Ma et al., 2023)。然而,关于涉及热处理和压力辅助等工业相关预处理对油质体影响的研究还不够充分。这一领域的探索不足使得花生成为系统研究时间-温度和压力辅助预处理对油质体特性和稳定性影响的理想对象。这种分析对于改进水提取方法以及开发基于花生油质体的稳定和功能性食品系统至关重要。