开发一种有效的方法，用于从牛骨中提取生物活性肽

《LWT》：Development of an effective method for the extraction of bioactive peptides from bovine bones

共振声混合（RAM）技术通过改善大豆分离蛋白（SPI）的构象和表面特性，显著提升其钙诱导凝胶的硬度（达264.53±22.61g）、持水能力（76.49%）及流变学性能。研究显示25分钟RAM处理最佳，使SPIβ-折叠含量增加3%，硫醇基暴露量达峰值，粒径缩小至0.2μm，表面电荷密度提高。微观结构呈现致密多孔网络，水分子分布显示T2a和T2b峰比例变化，证实离子键和疏水相互作用主导凝胶网络。动态光散射和核磁共振（LF-NMR）分析表明，短时RAM处理有效促进SPI unfolding和分子间相互作用，而超时处理（≥30min）因硫醇基耗尽导致蛋白聚集，凝胶性能下降。该技术为环保型蛋白改性提供了新方法。

　　本研究探讨了一种新型的物理处理技术——共振声学混合（Resonant Acoustic Mixing, RAM），其用于改良商用大豆分离蛋白（Soy Protein Isolate, SPI）以增强其凝胶性能，并进一步分析了其背后的机制。SPI作为食品工业中广泛应用的蛋白质成分，因其高营养价值和良好的加工特性，如发泡性、乳化性和凝胶性而备受关注。然而，SPI在极端加工条件下容易发生变性，导致其溶解度和功能性下降，从而限制了其在食品工业中的进一步应用。因此，通过物理、化学和酶法对植物蛋白进行改性，以改善其功能性质成为研究热点。物理处理因其环保性和无需外源化学物质而受到更多关注。

RAM作为一种新兴的混合技术，近年来在食品加工领域逐渐受到重视。与传统的超声波处理相比，RAM具有低能耗、无接触式混合的特点，且在混合过程中不会产生高温和高压问题，这使得其在工业放大方面更具优势。RAM通过共振振动促使材料快速运动和均质化，从而避免了传统混合中可能出现的“死区”现象。此外，RAM还能有效解决超细材料聚集的问题，其微尺度分散效果显著。由于其高效率和良好性能，RAM已被应用于制药、化妆品和大宗粉末混合的生产过程中。本研究进一步验证了RAM在改良SPI方面的潜力，特别是其对SPI凝胶性能的提升作用。

研究发现，随着RAM处理时间的增加，SPI的β-折叠结构逐渐增加，从28%提升至31%，而α-螺旋结构则有所减少，从28%降至26%。这表明RAM处理能够促进SPI的展开，从而进一步暴露其反应性基团。暴露的疏基和疏水基团在形成Ca2?诱导凝胶过程中，有助于形成大量的二硫键，并增强疏水相互作用，从而显著提升了凝胶的硬度、持水能力（WHC）及其他质地特性，如咀嚼性和咀劲性。此外，RAM处理还显著降低了SPI的颗粒尺寸，并提高了其溶解度，使得形成的凝胶结构更加紧密和致密，从而增强了其粘弹性。然而，RAM对非线性流变性质的影响相对较小。

为了进一步揭示RAM处理对SPI结构和凝胶性能的影响，研究中采用了多种分析方法，包括SDS-PAGE、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、自由疏基和总疏基含量测定、内在荧光光谱分析、颗粒尺寸和Zeta电位测量、蛋白质溶解度测定以及表面疏水性分析。这些方法共同揭示了RAM处理在促进SPI结构展开、增强其反应性基团暴露、改善溶解度和表面疏水性方面的重要作用。同时，通过LF-NMR和流变测试，研究还分析了SPI凝胶的水分子分布和非线性流变特性，进一步说明了RAM处理对凝胶形成过程的积极影响。

SEM图像显示，经过RAM处理的SPI凝胶呈现出更为紧密和致密的微观结构，特别是处理时间为25分钟时，凝胶的结构最为理想。这可能是由于RAM处理不仅增加了SPI的表面积，还促进了疏基和疏水基团的暴露，从而增强了二硫键的形成和疏水相互作用，最终形成了具有优良凝胶性能的网络结构。此外，RAM处理还显著提升了SPI凝胶的粘弹性，使其在高温处理和冷却过程中表现出更强的结构稳定性。然而，当处理时间超过30分钟时，SPI的凝胶性能开始下降，这可能与蛋白质过度聚集有关，导致更多的疏基被消耗在形成聚集物中，从而影响了凝胶的形成和结构稳定性。

本研究还通过流变测试分析了SPI凝胶的非线性流变特性。结果表明，RAM处理显著增强了SPI凝胶的粘弹性，但对非线性流变性质的影响较小。特别是在频率扫描测试中，RAM处理后的SPI凝胶表现出较高的储能模量（G′）和损耗模量（G″），表明其具有更强的网络结构和更高的弹性。此外，蠕变恢复测试显示，随着RAM处理时间的增加，SPI凝胶的应变逐渐减小，这进一步证明了RAM处理能够有效增强SPI的结构强度。通过Lissajous曲线分析，研究还发现RAM处理后的SPI凝胶在非线性区域表现出较强的粘弹性特性，但在处理时间超过30分钟时，这种粘弹性特征有所减弱。

综上所述，RAM处理能够在不引入外源化学物质的情况下，有效改良SPI的结构，提升其凝胶性能和功能性。处理时间为25分钟时，SPI表现出最佳的结构和凝胶特性，而超过这一时间则可能导致蛋白质过度聚集，从而影响凝胶的形成和质量。因此，合理控制RAM处理时间对于获得具有优良凝胶性能的SPI至关重要。本研究为RAM作为一种新型物理处理技术在食品蛋白质改性中的应用提供了理论依据和实践指导。未来的研究可以进一步探讨RAM处理对蛋白质消化率和消化产物的影响，以全面评估其在食品工业中的应用潜力。