《食品科学》：北京工商大学刘野教授等：不同加工工艺对菜籽油副产物中蛋白风味特性的影响

油菜（Brassica napus L.）是全球第二大油料作物，其加工工艺除传统炒籽工艺外，微波、烘烤、气流膨化、脉冲电场等新型物理预处理技术日益受到关注。菜籽饼粕作为加工副产物，蛋白质含量高达38%～46%，不仅是动物饲料中重要的植物蛋白来源，更是应对大豆蛋白资源短缺、开发可持续植物蛋白的理想替代资源。此外，油菜籽蛋白富含赖氨酸和含硫的必需氨基酸，且富含多种生物活性肽，同时具备良好的持油、乳化等功能特性。因此，系统阐明加工工艺对菜籽粕蛋白风味特性的影响机制，对保障蛋白质供应安全、推动副产物增值利用具有重要意义。

菜籽蛋白提取工艺常涉及强碱、高温或有机溶剂处理，易导致蛋白质变性、功能性质受损，并伴生不良风味与色泽加深等问题。目前，盐基提取是获得可食用油菜籽蛋白最广泛工业化的方法。梅钰琪等发现使用0.2 mol/l CaCl 2 溶液在pH 5.5条件下进行提取，结合超滤纯化，可获得纯度高于85%、植酸和多酚含量分别低至0.63%和0.35%且色泽浅、异味轻的蛋白产品。菜籽蛋白的风味调控是当前食品科学领域的研究热点，旨在克服其固有的不良风味，提升其在食品中的应用潜力。不良风味主要来源于硫代葡萄糖苷及其降解产物（如异硫氰酸酯和腈类）和芥酸等抗营养因子，以及蛋白质自身结构和加工过程中产生的挥发性化合物。在菜籽加工过程中，脱溶剂/烘烤是去除溶剂、降低硫代葡萄糖苷等热敏性抗营养因子的关键步骤，但过度热处理易引发氨基酸降解及蛋白质消化利用率下降。相比之下，微波预处理作为高效非热加工技术，可通过影响多不饱和脂肪酸、糖类、氨基酸及硫代葡萄糖苷等风味前体物质，显著降低菜籽油中腈类和异硫氰酸酯等不良风味物质的含量。而传统炒籽工艺虽在制油中广泛应用，但其高温作用可能导致菜籽粕蛋白质结构与功能特性发生不可逆改变。因此，在兼顾脱毒效果与保持蛋白品质的前提下，优选预处理工艺及探索新型预处理方法具有重要意义。

现有研究多聚焦于单一加工方法对菜籽粕整体成分或菜籽油风味的影响，鲜见不同加工工艺对菜籽粕蛋白风味特性影响的系统性比较与综合评价。特别是不同工艺条件如何精准调控菜籽粕蛋白的分子结构等物化性质，进而改变其对特定风味活性物质的结合、掩蔽或释放能力，这种“加工-结构-风味”之间的构效关系亟待深入阐释。 北京工商大学食品与健康学院的 杨旖旎、 刘野*和 中国农业科学院油料作物研究所的 赵冉 等人 对比分析冷榨、炒籽和微波3 种不同工艺预处理，结合菜籽蛋白组成及电子鼻、电子舌和顶空固相微萃取法比较不同工艺条件下菜籽蛋白的感官差异，考察蛋白质物理特性和感官评价等相关指标，揭示其对菜籽蛋白风味特性的影响规律，旨在为开发新型菜籽蛋白产品提供理论依据和技术支持，推动菜籽饼粕资源的高值化利用。

1

不同预处理方法对菜籽蛋白提取率和颜色的影响

如图2A所示，3 种菜籽蛋白提取率最高的是LCRP（35.90%），其次是MRP（19.35%），RRP最低（18.05%）。该结果表明，预处理工艺对菜籽蛋白的提取率具有显著影响。未处理的油菜籽在低温条件下进行压榨，最大程度地避免了蛋白质的热变性，使蛋白质分子保持了天然的构象和良好的溶解性，在后续盐提过程中，这些未变性的蛋白能够更有效地溶解到水相中，从而被高效提取。相比之下，微波和炒籽这两种加工工艺的蛋白提取率均大幅降低，揭示了微波物理场和炒籽热加工诱导蛋白变性是导致提取率下降的核心机制。

微波处理的快速热效应与炒籽处理的传统渐进式加热均会导致菜籽蛋白分子结构展开、疏水基团暴露，并进一步发生聚集反应，形成不溶性聚集体。这些变性的蛋白聚集体在盐提过程中难以溶解，在最终阶段无法被有效回收，导致提取率显著下降。这意味着微波物理场下，高频电磁场诱导水分子快速旋转的加热方式对细胞结构的破坏在一定程度上降低了因热变性导致的提取难度。然而，与冷榨处理的低温优势相比，蛋白质在加工过程中的变性对提取率的负面影响仍是主导因素。

由菜籽蛋白的色度值可知，RRP的L*值最高（78.21），表明其蛋白粉颜色最浅、最亮；LCRP次之（72.74）；MRP的L*值显著最低（70.43）（图2B），表明其蛋白粉颜色最深、最暗。不同预处理菜籽蛋白a*值均为正数，表示颜色偏向红色。MRP的a*值最高（9.30），显著高于LCRP（6.02）和RRP（7.54），表明其红色调最强。b*值也均为正数，表示颜色偏向黄色。3 组间的b*值差异相对较小，但冷榨菜籽蛋白的b*值略高（25.96），表明色调偏黄。Zhang Rui等发现采用pH 6.5、150 mmol/L MgCl2的弱酸性盐溶液提取的蛋白，其颜色显著浅于传统碱提取的蛋白，L*值在65.6～88.6之间，本实验结果符合这一规律。

微波工艺导致蛋白颜色最深、红度值最高，主要归因于美拉德反应和焦糖化反应。微波处理是一个高效、穿透式的瞬时热效应过程，通过极化分子的高频振动，为菜籽粕中的还原糖与氨基酸/蛋白质之间的美拉德反应提供了快速且均匀的反应条件。该反应会生成类黑精等褐色聚合物，导致产品颜色加深（L*值下降）、红色调增强（a*值显著升高），与微波后产生浓郁“坚果香”“焦香”的风味形成过程一致。炒籽工艺产生最浅的颜色，L*值最高，表明其颜色最白。这是由于其主要作用是在较低的起始温度下通过渐进的热传导使酶（如黑芥子酶、多酚氧化酶等）逐步失活，并在适度的热处理时间内使蛋白质适度变性。尽管微波加热速度快，但炒籽工艺通过渐进式的热传导，其美拉德反应程度更易精准受控，生成的褐色物质相对更少，从而比微波更好地保持了原料的天然色泽。因此，在通过钝酶改善风味的同时，炒籽工艺能更稳定地维持蛋白质的天然结构特性。冷榨工艺温度最低，几乎不发生热诱导的美拉德反应。其产品的颜色主要来源于原料本身固有的色素（如叶黄素等导致b*值略高）以及在压榨过程中可能发生的轻微酶促褐变。因此，其L*值与微波组无明显差异，但a*值显著低于炒籽组，颜色状态更接近天然。菜籽蛋白的色度问题主要由酚类化合物引起，而通过采用温和的提取条件（如弱酸性盐提取）、结合乙醇预处理、脱壳和膜过滤等工艺，可以显著改善其颜色，获得浅色、更符合食品工业需求的蛋白产品。

2

分子质量和氨基酸组成分析

在油菜籽中清蛋白和球蛋白是主要的储存蛋白。本实验采用SDS-PAGE分析了3 种菜籽蛋白，不同工艺提取到的蛋白质有显著差异，总共发现了5 个主要的条带，均在37 kDa以下。较低分子质量的多肽和亚基通常具有更高的溶解性和更好的消化吸收性，这对于食品和营养应用具有重要意义。例如，鹰嘴豆蛋白经过加热和高压均质联合处理后，其溶解度显著提高，这归因于大的不溶性蛋白质聚集体的解离和重排。

如图3所示，菜籽球蛋白（12S）条带在15～35 kDa处清晰可见，分别对应完整的异二聚体以及解离的α-多肽（26.7～37.1 kDa）和β-多肽（18.3～22.9 kDa），这与此前文献报道中球蛋白的主要分子质量范围高度吻合。清蛋白（2S）是低分子质量蛋白质（＜15 kDa），大多数出现在12.5～14.5 kDa，归因于两个多肽（4.5 kDa和10 kDa）通过完整的二硫键连接在一起。28.7 kDa和32.5 kDa的条带可以与解离的球蛋白（α-多肽）连接，其他两个条带（18.8 kDa和17.7 kDa）可以与β-多肽连接。此外，在所有蛋白质产物中还观察到与55 kDa异二聚体相对应的条带。3 种蛋白质样品在条带组成上高度相似，但LCRP明显比其他两种加工处理过的蛋白条带更宽。清蛋白成熟亚基的12.5～14.5 kDa主条带在3 种样品中稳定存在，强度最弱的是RRP。微波和炒籽工艺诱导了蛋白质发生聚集，影响了其溶解性和提取率，但保留了蛋白质可被检测的基本亚基结构。

如表1所示，总共测定了17 种氨基酸的含量。LCRP中检测到的含量显著高于MRP与RRP。LCRP的总氨基酸含量约为MRP的2.28 倍，RRP的3.53 倍，与蛋白提取率的结果（LCRP＞MRP＞RRP）保持一致，证明温和的低温压榨处理能最大程度地保留蛋白质的完整性。相反，微波处理中的分子间摩擦生热和炒籽过程中的外源升温热效应不仅导致蛋白质变性、提取率下降，也引发了氨基酸的热降解，尤其是对热敏感的限制性氨基酸，如赖氨酸在MRP和RRP中的含量分别降至LCRP的38.8%和24.8%。同时，赖氨酸作为谷物蛋白中常见的限制性氨基酸，在LCRP中含量最高（44.6 mg/g）。此外，含硫氨基酸（蛋氨酸和胱氨酸）以及亮氨酸等必需氨基酸在LCRP中也保持最高水平，这表明冷榨工艺更好地保留了菜籽蛋白的全面营养价值。

谷氨酸和天冬氨酸是重要的呈味氨基酸，与食物的“鲜味”密切相关。如表1所示，LCRP的谷氨酸和天冬氨酸含量分别为170.48 mg/g和49.27 mg/g，远高于MRP和RRP。这是由于在热加工过程中，这两种氨基酸是美拉德反应的关键底物。MRP与RRP中谷氨酸和天冬氨酸含量的显著降低，一方面直接导致了其呈味能力的下降，另一方面也说明这些氨基酸在微波和炒籽过程中被大量消耗，参与了风味物质（如吡嗪、醛类等）的形成，为菜籽油贡献了浓郁的焙烤香气。

3

不同前处理对菜籽蛋白风味的影响

3.1 电子鼻分析

对不同预处理工艺下的菜籽蛋白进行主成分分析，结果如图4所示，PC1方差贡献率为78.6%，PC2方差贡献率为11.6%，累计方差贡献率为90.2%。通过电子鼻传感器的响应值分析，W1W（对硫化物、萜烯类敏感）和W3C（对氨类、芳香族化合物敏感）传感器的响应值最为突出，这初步揭示了硫化物和芳香类物质是构成菜籽蛋白特征气味的关键组分。通过对比发现，尽管预处理工艺不同，但3 种蛋白的气味特征具有一致性。这表明预处理工艺并未从根本上改变菜籽蛋白气味的整体属性与轮廓，其差异主要体现为气味响应强度的强弱。

LCRP在W5S（对氮氧化合物与醇醛类敏感）传感器的响应值最高（1.135），而MRP最低（1.074）。醛类物质（如己醛、戊醛、壬醛）是油脂哈败的标志性风味物质。酮类则通常带有果香或霉味。LCRP响应值最高表明冷榨工艺可能保留了更多由脂质氧化产生的醛类等“青草味”成分，或某些含氮杂味物质。而微波和炒籽可能促进了这些物质的挥发或进一步反应，导致其含量下降。硫化物与萜烯类（W1W、W2W敏感性）是区分工艺的关键指标。对于W2W（对芳香族成分、有机硫化物极敏感）传感器，其响应值依次为MRP（1.322）＞RRP（1.204）＞LCRP（1.192）。据文献报道，炒籽和微波处理能够有效钝化黑芥子酶，从而抑制硫苷向异硫氰酸酯等刺激性硫化物的转化。然而，热处理（尤其是微波）可通过非酶途径促进含硫氨基酸的降解及相关反应，生成硫醇、硫醚等挥发性含硫化合物。因此，尽管LCRP中酶活性较高，但由于缺乏充足的反应条件（如水分和充分的底物接触）以及热反应驱动，其挥发性含硫化合物的生成受到限制，导致W2W传感器响应相对较低；而微波处理则通过热效应显著增强了含硫挥发物的生成，从而表现出最高响应。

LCRP特征气味表现为硫化物、氨类和芳香族化合物含量最高，整体气味轮廓更偏向于原料的原始特征，但可能伴随更强的刺激性硫味和青草味。微波与炒籽工艺能有效降低硫化物和部分不良氧化风味物质的含量。特别是微波工艺，在多数传感器上显示出最低的响应值，表明其整体挥发性风味强度可能更为柔和、协调。同时微波过程中美拉德反应生成的美味香气掩盖了不良气味。本研究充分证实，电子鼻能够有效反映不同预处理菜籽蛋白风味间存在显著差异。

3.2 电子舌分析

如图5所示，3 种不同工艺对菜籽蛋白味觉特性有显著影响，能够有效反映菜籽蛋白的风味差异。PC1方差贡献率为67.4%，PC2方差贡献率为25.6%，累计方差贡献率为93.0%。从整体上看，3 种菜籽蛋白的味觉响应值在多数指标上较为接近，这表明其基本味觉特征具有一定的相似性。然而，通过细致比较可以发现，MRP在多个指标上呈现出与冷榨和炒籽样品不同的趋势，尤其是在苦味（SCS）和鲜味（NMS）的响应上。鲜味（NMS）与甜味（ANS）通常与天冬氨酸和谷氨酸等呈味氨基酸的含量呈正相关。LCRP的鲜味（NMS：2.99）和甜味（ANS：5.21）响应值均为最高，这与其在氨基酸分析中最高含量的Glu和Asp结果相印证。相比之下，微波和炒籽样品因美拉德反应消耗了部分呈味氨基酸，导致其鲜味响应略有降低。苦味是植物蛋白常见的不良味觉，通常与疏水性氨基酸和苦味肽有关。MRP的苦味响应值最高（SCS：8.41），而LCRP的苦味最低（SCS：7.63），可能是微波导致蛋白过度变性，暴露出更多的苦味肽或疏水性氨基酸。3 种蛋白在咸味和酸味上的差异较小，表明预处理工艺对这两种基本味觉的影响不大。涩味通常与多酚类化合物与口腔蛋白质结合有关。MRP的涩味（CPS：4.11）最低，这可能与热加工导致多酚类物质发生聚合、降解或被美拉德反应产物包埋有关。LCRP的涩味响应最高，可能与其保留了更多原始的多酚类物质相关。

电子舌分析表明，预处理工艺显著影响了菜籽蛋白的味觉品质，尤其是苦味和涩味等关键负面属性。冷榨工艺有效保留了蛋白的鲜味和甜味，其响应值均高于加工组。微波处理则导致形成苦味，且鲜、甜味响应降至最低，表明微波的热效应对蛋白的呈味品质具有一定的负面影响。而炒籽工艺表现出相对均衡的滋味特征。

3.3 顶空-固相微萃取-GC-MS分析

如表2所示，LCRP（66 种）、RRP（69 种）和MRP（81 种）3 种不同菜籽蛋白在气味特征上有显著区别，其中共鉴定出挥发性化合物111 种，包括醛类（18 种）、醇类（12 种）、呋喃类（12 种）、酮类（11 种）、酯类（11 种）、烯烃类（7 种）、吡啶类（3 种）、吡嗪类（10 种）、腈类（6 种）、氰化物类（2 种）、酸类（10 种）和其他类（9 种）。

冷榨蛋白的整体风味轮廓含量最高的是醛类（1 450.8 μg/kg）和醇类（865.9 μg/kg）。这两类化合物主要是脂质氧化产物，由于低温条件下未能有效钝化脂肪氧合酶等内源酶，导致不饱和脂肪酸发生酶促氧化，生成大量己醛（206.738 μg/kg）、壬醛（291.217 μg/kg）等具有“青草味”“脂肪味”和“刺鼻味”的化合物。因此，LCRP的气味表现出典型的生青味、豆腥味和一定的刺激性气味。2-甲基-吡啶等吡啶类物质通常带来令人不悦的苦涩味和腥味。同时，呋喃、吡嗪类等美拉德反应产物含量极低，缺乏热加工菜籽蛋白的香气，使得这类化合物气味更为突出。冷榨菜籽蛋白的气味特征主要表现为由硫苷降解产物引起的硫磺/辛辣味，以及脂质氧化产物带来的青草/哈败味。

炒籽蛋白的风味特征由美拉德反应和Strecker降解产物富集形成，其中关键的挥发性成分是呋喃和吡嗪类化合物。炒籽热传导式加热为美拉德反应提供了充分的反应条件，产生大量具有焦香和烤香的呋喃类（414.0 μg/kg）以及具有坚果香和烘焙香的吡嗪类（357.9 μg/kg）化合物。特别是2,5-二甲基吡嗪（坚果香）、2,6-二甲基吡嗪（炒瓜子香）等，贡献了浓郁的烘烤香、坚果香。同时，炒籽工艺有效的钝化了酶类，因此醛、醇等脂质氧化产物含量远低于LCRP。此外，腈类（966.7 μg/kg）和氰化物类（1 141.3 μg/kg）含量较高，由硫苷的热降解产生。其中3-丁烯基异硫氰酸酯（1 066.328 μg/kg）含量较高，具有辛辣味和刺激性气味。研究发现，红外烘焙在相同温度下能产生更多有益的吡嗪类物质（坚果香），同时更好地保留酚类抗氧化物质，表明加工方式对风味形成有重要影响。

微波蛋白中吡嗪类（639.5 μg/kg）、腈类（1 317.5 μg/kg）和醇类（1 082.3 μg/kg）含量最高。由于微波预处理的瞬时热效应能迅速钝化内源酶（如黑芥子酶和脂肪氧合酶），一定程度上抑制了硫苷异味和酶促氧化异味的生成，醛类（724.7 μg/kg）化合物含量显著低于冷榨。同时，瞬时高温条件下发生的美拉德反应生成大量的吡嗪类（639.5 μg/kg）物质，坚果香气最突出。2,5-二甲基吡嗪，通常带来烤香、坚果香。在适度加热时，这些化合物可能产生积极风味，但过量或不当处理会产生焦糊等不良气味。硫苷在芥子酶作用下降解产生，这是菜籽蛋白最特征性的异味来源。MRP中硫苷热降解产生的3-丁烯基异硫氰酸酯含量极高（3 478.382 μg/kg），对整体风味轮廓有一定影响。醇类总量（1 082.3 μg/kg）为三者最高，主成分2-乙基-1-己醇赋予了微波蛋白果香味。微波工艺在彻底消除酶促异味方面效果显著，同时在坚果香等愉悦风味的含量高于炒籽工艺。

4

目标应用场景分析

冷榨工艺具有提取率高（35.90%）、氨基酸组成完整和色泽浅的特征，但风味品质较差（生青味、硫味突出）。因此，该蛋白适用于对蛋白质纯度和营养完整性要求高，且可通过后续加工掩蔽风味的食品体系，如营养强化食品（蛋白粉、营养棒、代餐产品、中老年营养补充剂）、中性风味食品体系（植物蛋白饮料、酸奶替代品、烘焙原料（需配合风味改良剂））以及高价值水产饲料或宠物食品。

微波工艺在风味协调性（坚果香突出、苦味最低）、色泽保持和营养保留之间取得了较好平衡。该蛋白适合直接用于风味敏感型、高附加值食品，如植物基食品（人造肉、素肉、植物基奶酪，其坚果香可模拟烘烤风味）；调味品与复合配料（酱料、汤底、即食料理包）；高端休闲食品（高蛋白零食、能量棒、谷物脆片）。

炒籽工艺虽导致提取率与赖氨酸保留率显著下降，但产生了浓郁的烘烤香气和较深色泽，适合用于传统发酵食品（如酱油、豆豉、腐乳），其色泽与风味可与传统工艺协调；特色调味料（复合调味粉、火锅底料、烧烤料）；具有焙烤风味的零食（部分膨化食品、饼干）。

从产业化角度看，冷榨工艺虽然在得率和营养保留上占优，但其不良风味导致后续处理成本增加（如吸附脱苦、风味掩蔽），更适合作为大宗蛋白原料，通过规模化生产降低成本。微波工艺虽设备投入较高，但其短时高效、风味协调性好，可直接应用于高附加值食品，减少后续加工环节，整体投资回报潜力较高，尤其适合定位高端的健康食品市场。炒籽工艺设备简单，但因高能耗、低得率制约了大规模生产的经济性，更适用于特色风味产品的小批量、高溢价生产。

5

结论

冷榨、微波和炒籽3 种工艺对菜籽蛋白的理化特性、营养价值和风味品质产生的影响有显著差异性。冷榨工艺最大程度地保留了蛋白质的天然结构与营养价值，但青草味和辛辣刺激味明显；炒籽工艺能通过美拉德反应有效构建浓郁的烘烤香气，但蛋白提取率和必需氨基酸（赖氨酸）较低。微波预处理作为一种高效物理场技术，具有独特优势。在快速热效应高效钝化了脂肪氧合酶和黑芥子酶的前提下，遏制了脂质氧化产物和刺激性硫苷酶解物的生成。同时，高效地促进了美拉德反应中吡嗪类物质的生成，赋予了菜籽蛋白最突出的坚果香气。此外，微波处理还能较好地维持蛋白的浅色泽和低苦味，实现了风味改善与品质维持的协同。

引文格式：

杨旖旎, 赵冉, 毕爽, 等. 不同加工工艺对菜籽油副产物中蛋白风味特性的影响[J]. 食品科学, 2026, 47(10): 239-248. DOI:10.7506/spkx1002-6630-20251105-028.

YANG Yini, ZHAO Ran, BI Shuang, et al. Effects of different processing methods on the flavor characteristics of rapeseed protein isolates[J]. Food Science, 2026, 47(10): 239-248. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-20251105-028.

实习编辑：李帆；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

为对标农业农村部2035年科技规划及“十四五”“十五五”发展方向，推动农产品加工与储运的工程化、智能化、绿色化升级，由湖南省农业科学院、湖南农业大学、北京食品科学研究院、国际食品科技联盟（IUFoST）、中国农业大学、岳麓山工业创新中心、湖南欧美同学会主办，湖南大学、中南林业科技大学、长沙理工大学、湖南中医药大学、湘潭大学、岳麓山实验室、木本油料资源利用全国重点实验室协办，中国食品杂志社、洞庭实验室、湖南省食品科学技术学会、湖南省农产品加工与质量安全研究所、湖南农业大学食品科学技术学院、Springer Nature-《Agricultural Products Processing and Storage》杂志承办的“第二届农产品加工与食品制造国际学术研讨会—创新引领绿色智造，AI赋能科技进步”，将于2026年9月19-20日（9月18日会议报到）在中国 湖南 长沙召开。

长按或微信扫码进行注册

北京食品科学研究院、中国食品杂志社和全国糖酒会组委会将于2026年10月15-17日在江苏省南京市南京国际博览中心举办第115届全国糖酒会食品科技成果交流会。食品科技成果交流会期间举办食品科技成果展，本届科技成果展以我国当前食品产业科技需求为导向，重点邀请“十四五”以来获得国家和省部级重要科研项目支持产出的食品科技新成果、新技术、新产品参展，并针对企业技术需要开展精准对接服务。扫描下方二维码即可申请展位。

为进一步促进动物源食品科学理论的完善与创新，加速科研成果向实际生产力的转化，助力产业实现高质量、可持续发展，由北京食品科学研究院、中国肉类食品综合研究中心、中国食品杂志社与海南大学、海南热带海洋学院、江西农业大学共同举办的“2026年动物源食品科学与人类健康国际研讨会”，将于2026年11月14-15日（11月13日报到）在中国 海南 海口召开。

长按或微信扫码进行注册

会议招商招展

联系人：杨红；电话：010-83152138；手机：13522179918（微信同号）