水合作用介导的共组装实现了亚麻籽所有成分的充分利用

时间：2026年6月6日

来源：Food Hydrocolloids

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孙彦文|刘向阳|刘新月|韩万军|杨伟|刘远发国家食品科学与资源重点实验室，食品科学与技术学院，功能性食品国家工程研究中心，谷物发酵技术国家工程实验室，江苏省食品安全与质量控制协同创新中心，江南大学，中国江苏省无锡市蠡湖路1800号，214122摘要亚麻籽具有极高的营养价值，但其加

孙彦文|刘向阳|刘新月|韩万军|杨伟|刘远发

国家食品科学与资源重点实验室，食品科学与技术学院，功能性食品国家工程研究中心，谷物发酵技术国家工程实验室，江苏省食品安全与质量控制协同创新中心，江南大学，中国江苏省无锡市蠡湖路1800号，214122

摘要

亚麻籽具有极高的营养价值，但其加工过程中存在壳层坚硬和易氧化的问题。本研究开发了一种基于水合作用的共组装策略，以实现亚麻籽各成分的充分利用的同时保持其营养价值。通过控制固液比（1:4–1:6，w/w）进行湿法研磨，并随后进行冷冻干燥，制备出了具有独特层次结构的共组装亚麻籽粉（CAFPs）。与传统干法研磨的亚麻籽粉（RF和OF）相比，CAFPs的粒径减少了四倍，包封效率提高了2.5倍（47.7–52.5%），并且具有更好的复水性能。流变学分析表明，复水后的CAFPs形成了具有界面凝胶特性的粘弹性网络，而对照组样品则结构脆弱且不稳定。分子对接实验发现亚麻籽球蛋白与胶质单糖之间存在氢键和疏水相互作用，这为观察到的共组装现象提供了机制上的解释。尽管CAFPs的氧化稳定性与烤制后的样品相当，但其在物理稳定性、溶解性和胶体功能方面的显著提升使其成为食品应用中的多功能成分。本研究确立了“破坏-再组装”的先进加工范式，将亚麻籽从一种难以利用的原料转化为功能性乳液前体。

引言

亚麻籽（又称亚麻仁）来源于亚麻植物（Linum usitatissimum L.），富含多种必需营养素，包括高质量的蛋白质、脂质（尤其是必需的ω-3脂肪酸ALA）、碳水化合物（如亚麻胶）、维生素和矿物质（S. Zhang等人，2023年）。大量研究表明，食用亚麻籽具有多种健康益处，可降低心血管疾病、糖尿病和某些癌症的风险，并对炎症控制和神经系统健康有积极作用（Bekhit等人，2018年）。然而，亚麻籽的壳层主要由纤维素、半纤维素和木质素等不溶性纤维组成，导致直接食用时口感较差（Shim, Gui, Arnison, Wang, & Reaney, 2014年）。因此，开发能够充分利用亚麻籽各成分的加工技术具有重要意义。

在以往的研究中，亚麻籽通常通过机械方法直接研磨成粉末并添加到食品中作为强化剂。Kuijsten等人采用研磨和粉碎作为亚麻籽处理的预处理步骤，发现这种方法不仅提高了亚麻籽肠内脂质的生物利用率，还降低了生产成本（Kuijsten, Arts, van't Veer, & Hollman, 2005年）。许多关于将亚麻籽粉添加到烘焙食品中的研究显示，其对产品体积和结构有显著影响（Codina, Istrate, Gontariu, & Mironeasa, 2019年；Pareyt, Finnie, Putseys, & Delcour, 2011年）。例如，当亚麻籽粉的添加量达到15%（w/w）时，面包的体积从2.85 cm³·g^-1降至2.32 cm³·g^-1（Marpalle, Sonawane, & Arya, 2014年；Wirkijowska等人，2020年）。Marpalle等人认为，这种体积减少是由于亚麻籽中的不溶性纤维破坏了面筋网络并具有较高的吸水性所致。Mousavi等人将亚麻籽粉添加到酸奶中，观察到酸奶的硬度、粘性、咀嚼性、凝聚性和持水能力增加，而粘附性降低（Mousavi, Heshmati, Garmakhany, Vahidinia, & Taheri, 2019年）。同样，Ardabilchi Marand等人也发现亚麻籽强化提高了酸奶的粘度。这种粘度的增加促进了酪蛋白凝胶网络的重组和强化，从而抑制了脱水收缩和乳清析出（Ardabilchi Marand, Amjadi, Ardabilchi Marand, Roufegarinejad, & Jafari, 2020年）。然而，传统的亚麻籽加工方法存在固有的局限性：干法研磨会破坏细胞结构，释放出游离油，导致颗粒聚集、分散性差和脂质快速氧化（Čukelj等人，2017年；Marpalle, Sonawane, LeBlanc, & Arya, 2015年）。分馏或去壳过程会丢弃营养价值较高的壳层成分，从而降低整体产量和产品的复杂性（Bekhit等人，2018年）。

在干燥的亚麻籽中，脂质和其他成分分别占种子重量的45%和55%（w/w）。亚麻籽油富含单不饱和脂肪酸和多不饱和脂肪酸，尤其是ALA（约55%，w/w）、亚油酸（约14%，w/w）和油酸（约18%，w/w）（Daun等人，2003年；Singh, Mridula, Rehal, & Barnwal, 2011年）。然而，在研磨过程中，种子结构被破坏，使油脂更容易暴露于氧气中，后续加工过程中还会受到热和光的影响，从而加速脂质氧化（Chen, Ratnayake, & Cunnane, 1994年）。Cukelj等人发现，亚麻籽粉的粒径、表面积和孔隙率显著影响脂质氧化，因为这些因素会影响油脂与氧气的接触面积（Čukelj等人，2017年）。Marpalle等人报告称，储存于30°C下的亚麻籽面包在2天内过氧化值（PV）增加了2 mmol·kg^-1。这种增加是由于烘焙过程中油脂膜受损，导致油脂与氧气直接接触（Marpalle等人，2014年；Waszkowiak, Mikołajczak, Gliszczyńska-Świgło, & Niedźwiedzińska, 2019年）。现有的包封技术只能提供部分解决方案，且存在一定的局限性：喷雾干燥会使脂质暴露在高温下（Anwar & Kunz, 2011年）；复杂的共凝聚过程需要严格的pH控制，并且需要分馏成分（Pang等人，2025年）；单独使用冷冻干燥得到的结构较为脆弱，抗氧化保护效果有限（Anwar & Kunz, 2011年）。这些方法通常依赖于分离出的成分，而不是利用亚麻籽本身的多组分结构。

因此，本研究的主要目标是在充分利用亚麻籽的过程中，尽量减少生物活性成分（如ω-3脂肪酸、黄酮类化合物、多酚类）的损失。主要方法是先破坏亚麻籽的结构，然后再重新组装分散的营养成分，形成新的有序结构。亚麻籽天然含有脂质、胶质（粘液质）、蛋白质和膳食纤维，这些成分适合用于制备食品乳液或微胶囊。亚麻籽蛋白分离物的乳化活性与乳清蛋白分离物相当（约43.1 mN·m^-1对比约44.5 mN·m^-1（Karaca, Low, & Nickerson, 2011年）。Kaushik等人通过60°C下的脱粘处理制备了亚麻籽蛋白分离物，其乳液稳定性指数（ESI）为375.5 m²·g^-1，高于其他测试的蛋白质（如大豆蛋白、乳清蛋白和明胶）（Kaushik等人，2016年）。此外，亚麻籽壳富含碳水化合物，特别是亚麻胶，可作为有效的增稠剂和乳化剂，用于制备食品乳液或微胶囊（Gutiérrez等人，2009年）。

在本研究中，首先对亚麻籽进行预处理，然后通过胶体研磨和超细粉碎进行共组装，最后通过冷冻干燥得到共组装亚麻籽粉（CAFPs）。具体来说，来自内蒙古的棕色亚麻籽首先经过烘烤，然后采用三种不同的固液比（1:4、1:5和1:6（w/w）进行湿法研磨。随后对CAFPs的外观、色度、微观结构和粒径进行了表征。将CAFPs溶解在去离子水中后，观察了其微观结构，并测量了平均滴径、ζ电位、体积和界面流变性质以及物理稳定性。本研究将为亚麻籽在食品工业中的高效和健康利用提供新的见解。

章节片段

材料

用于实验的棕色亚麻籽购自中国江苏省的中药天目湖制药有限公司。这些种子于2023年机械收获，储存于4°C下10天后进行破碎和去壳。在加工前，去除了发霉、受损或变形的种子。所有辅助化学品均由北京总部的中国药化试剂有限公司提供，这些化学品均经过严格的质量控制程序。

RF、OF和CAFPs中的主要营养成分

亚麻籽含有多种营养成分，加工过程中有效保护这些成分对于保持其营养价值至关重要（S. Zhang等人，2023年）。图1(b–i)展示了RF、OF和CAFPs之间的营养成分差异。与RF和OF相比，CAFPs的油分和水分含量发生了显著变化。RF中的油分为40.0% ± 2.1%（w/w），而CAFPs的油分含量在37.06%到38.12%（w/w）之间。

结论

本研究开发了一种基于水合作用的共组装策略，以实现亚麻籽各成分的充分利用。通过湿法研磨（固液比1:4–1:6）和冷冻干燥制备的CAFPs保留了亚麻籽的大部分营养成分，并显著提升了其功能性能：粒径减少了四倍，包封效率提高了2.5倍（47.7–52.5%），溶解性也得到了改善。复水后的CAFPs形成了稳定的胶体网络，表现出独特的粘弹性行为。