研究要点

- 富氢水处理30分钟，可实现火麻仁分离蛋白的结构改性。

- 富氢水通过改变ζ电位、粒径与分散性，提升蛋白体系稳定性。

- 富氢水处理将火麻仁分离蛋白的乳化稳定性提升434%。

- 富氢水可改善火麻仁分离蛋白的溶解性、凝胶性及吸水、吸油能力。

- 富氢水技术可规模化应用，是制备优质植物蛋白的可持续工艺。

Özcan FŞ, Elnasanelkasim MA. Green transformation of hemp seed protein: structural modification and functional enhancement with hydrogen-rich water. Int J Biol Macromol. 2026 Apr 1:151797. doi: 10.1016/j.ijbiomac.2026.151797. Epub ahead of print. PMID: 41932478.

当前各类蛋白提取技术聚焦制备高品质、低成本、环保型蛋白，但普遍依赖精密设备，能耗与溶剂消耗量高。分子氢（H₂）作为绿色替代方案应用于蛋白提取，可显著降低环境负担。富氢水凭借低表面张力、高溶解性与快速扩散特性，能强化蛋白提取效果。本研究旨在阐明富氢水改性火麻仁分离蛋白结构与加工功能特性的内在机制，并验证其对蛋白提取率的影响。实验将氢气通入碱性水体，设置15~60分钟梯度提取时长。傅里叶红外光谱、场发射扫描电镜等结构表征显示：30分钟富氢水处理可促使蛋白颗粒显著破碎，蛋白二级结构发生改变，无序结构占比降低。改性后胶体稳定性显著提升：ζ电位降至-33.07±0.61毫伏，粒径缩小至213.73±8.71纳米。多项功能特性同步优化：pH值11条件下溶解度达26.2±1.87%，起泡能力200±3.13%，乳化稳定性273.14±7.04%，最优凝胶浓度为8%，吸油能力2.01±0.02克/克，吸水能力2.23±0.03克/克。同时，蛋白游离巯基含量提升至20.85±0.09微摩尔/克，二硫键含量降至0.61±0.03微摩尔/克；氨基酸组成疏水性增强，与功能特性改善规律相契合。本研究首次证实，富氢水可显著调控火麻仁分离蛋白的微观结构与加工功能特性，有望发展为一种可规模化、绿色可持续、高效的新型蛋白提取工艺。

引言

为降低畜牧养殖造成的环境污染（水污染、温室气体排放等），植物替代蛋白的市场需求持续攀升。同时，循环经济理念下，食品工业副产物资源化利用愈发受到重视。油料作物、谷物、豆类加工残渣中提取的蛋白，兼具低成本、可再生优势；含高硫氨基酸的植物蛋白，营养价值可对标动物源蛋白。此外，这类蛋白经消化水解后，可释放具有抗氧化、抗炎活性的多肽，有助于降低心血管疾病、2型糖尿病、癌症等慢性病发病风险。因此，推广植物蛋白应用，既能践行生态保护的可持续理念，也能助力人体健康养护。

工业大麻凭借丰富的优质油脂、蛋白、碳水化合物、不溶性膳食纤维、维生素及矿物质，受到广泛关注。火麻仁榨油后，残渣中蛋白含量可达50%~60%，主要为麻仁球蛋白（占比60%~80%）与白蛋白（约25%）。目前火麻仁多仅用于榨油，榨油粕多作为饲料或直接废弃，高价值蛋白副产物未能充分开发利用。

火麻仁分离蛋白含人体全部必需氨基酸，易消化、低致敏，性能优于多数普通植物蛋白，氨基酸配比可媲美酪蛋白、乳清蛋白、大豆蛋白，营养价值突出。但蛋白的功能特性需依托高溶解性实现，而火麻仁分离蛋白水溶性差，严重限制其起泡、乳化、凝胶等应用性能，制约了在食品行业的推广。因此，研发改性技术提升其溶解性与功能特性，具备重要研究价值。

现有蛋白增效技术包括酶解、发芽改性、pH调控、高压均质等，但多数技术依赖昂贵精密设备，预处理流程繁琐，能耗高、难以规模化。近年来，行业逐步摒弃有毒溶剂，转向绿色安全的提取方案，亟需开发高效、环保、易量产的火麻仁蛋白加工工艺。

氢分子是最轻的单质，无色无味、无毒且扩散性极强。富氢水可通过纯氢曝气、镁片溶氢、电解、质子交换膜渗氢等方式制备；最简便可靠的方法，是将纯度99.99%以上的氢气以气泡形式通入纯水，直至饱和。敞口容器中，富氢水每3分钟会流失2%~5%氢气，需密封常温保存以保证活性。

氢气溶于水后，会将常规13~16分子缔合的大水分子团，拆解为5~6分子的小分子团水，生物活性更强。富氢水低表面张力、流动性佳、溶解渗透能力优异，可增大溶剂与植物原料的接触面积，高效萃取活性物质。相较传统工艺，富氢水处理无需额外大型设备、高能耗与有毒溶剂，是低成本、环保改性蛋白的优质方案。

目前富氢水已用于抗氧化物质、酚类、黄酮、有机酸、糖类、色素、维生素C等成分的提取，但该技术对蛋白提取效率、蛋白结构及功能特性的改性作用，尚未形成系统研究。本研究以富氢水为核心工艺，探究其对火麻仁蛋白提取的增效作用，并阐明蛋白结构与加工功能特性的改性机理。