酪蛋白-异麦芽寡糖美拉德偶联物：提升清洁标签乳制品乳化性能的创新策略

本研究针对酪蛋白(CN)在复杂食品体系中环境敏感性高、功能受限的问题，通过湿热美拉德反应制备了酪蛋白-异麦芽寡糖(IMO)偶联物。研究发现CI53样品接枝度最高达36.39%，显著改善了CN的溶解性(提升10.24%)、乳化稳定性(提升21.02%)和持油性(提升139.06%)。该研究为开发清洁标签的天然蛋白基乳化剂提供了理论依据和技术支持。

　　

在追求健康饮食的今天，消费者对"清洁标签"食品的需求日益增长，希望食品配料表简单明了，避免使用化学合成添加剂。乳制品作为重要营养来源，其加工过程中常需要添加乳化剂来保持体系稳定。然而，传统的合成乳化剂与清洁标签理念相悖，开发天然高效的乳化剂成为食品工业的重要课题。

酪蛋白(CN)作为牛奶中的主要蛋白质，因其丰富的营养和良好的功能特性被视为潜在天然乳化剂。但天然酪蛋白主要以胶束形式存在，对环境因素（如pH值、离子强度、温度等）高度敏感，这限制了其在复杂食品体系中的应用。为了解决这一难题，天津科技大学的研究团队在《Journal of Dairy Science》上发表了一项创新研究，他们通过美拉德反应将酪蛋白与异麦芽寡糖(IMO)结合，成功开发出性能优异的清洁标签乳化剂。

为了开展这项研究，研究人员采用了多种关键技术方法。他们通过湿热法在不同质量比下制备CN-IMO偶联物，利用邻苯二甲醛(OPA)法测定接枝度，通过十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、紫外-可见光谱(UV-vis)和荧光光谱等技术系统分析了偶联物的结构特征。功能性质方面，研究人员测定了样品的溶解度、乳化活性指数(EAI)、乳化稳定性指数(ESI)、持水性(WHC)、持油性(OHC)、表面疏水性和接触角等指标。

接枝度测定和褐变强度分析表明，随着CN-IMO比例的增加，接枝度先升高后降低，CI53样品达到最大值36.39%。褐变程度和中间产物的变化趋势与接枝度一致，证实了美拉德反应的有效进行。

SDS-PAGE分析显示，美拉德反应产物条带强度减弱并向高分子量区域移动，表明形成了共价交联的高分子复合物。CI53显示出最高的分子量，与其最高接枝度相符。

粒径和ζ电位结果表明，与天然CN相比，美拉德反应修饰样品的平均粒径减小，CI53的粒径最小(207.57±1.90 nm)。ζ电位绝对值先增加后减少，CI21表现出最高的负ζ电位(-30.38 mV)，表明体系稳定性增强。

FTIR分析发现，与天然CN相比，CN-IMO偶联物的酰胺I带和酰胺II带特征峰发生位移，表明CN与IMO之间形成了共价键，产生了阿马多里重排产物。

UV-vis光谱分析显示，所有CN-IMO偶联物在275 nm处的吸光度均降低，说明美拉德反应引起结构变化，使原本暴露的发色团埋入蛋白质内部。

内在和同步荧光光谱结果表明，美拉德反应后所有偶联物的荧光强度显著降低，最大发射波长发生红移，表明糖基化增强了色氨酸微环境的极性。同步荧光光谱进一步证实，糖基化使色氨酸环境亲水性增强，而酪氨酸残基部分嵌入更疏水的区域。

溶解性和乳化性分析发现，CI53表现出最高的溶解性(24.03%±0.38%)和乳化活性(77.56%±0.06%)。美拉德反应显著增强了乳化性能，但过高的IMO比例会降低乳化能力。

持水性和持油性测定显示，天然CN具有最高的持水性(6.27±0.22 g/g)，而CI53表现出最高的持油性(5.57±0.27 g/g)。持油性的增加可能与美拉德修饰蛋白样品粒径减小、比表面积增大有关。

疏水性和接触角分析表明，所有CN-IMO偶联物的表面疏水性均低于天然CN，接触角随IMO比例增加而减小。CI12的接触角最小(39.23°)，说明寡糖偶联引入了亲水羟基，增强了表面亲水性。

该研究通过系统分析证实，美拉德反应可有效改善酪蛋白的功能性质。特别是CI53样品（CN与IMO质量比为5:3）在接枝度、溶解性、乳化性和持油性等方面表现最优。这些功能改进使CN-IMO偶联物能够提供与人工添加剂相当甚至更优的性能，同时符合清洁标签要求。

这项研究的创新之处在于首次系统研究了酪蛋白与低分子量寡糖（异麦芽寡糖）的美拉德偶联物，并深入探讨了不同接枝比例对结构和功能性质的影响。与多糖相比，寡糖具有较低的立体阻碍和较高的反应性，能够实现更精准的糖基化，增强界面功能。

研究结果表明，通过控制糖基化程度可以定制蛋白质性能，这为开发高性能天然乳化剂提供了新思路。CN-IMO偶联物作为清洁标签的天然乳化剂，在乳饮料、蛋白强化配方和其他乳化食品体系中具有广阔应用前景。它们不仅能够替代化学合成添加剂，简化配料表，提高消费者接受度，而且符合清洁标签乳制品加工的原则。

这项研究为开发清洁标签的天然蛋白基乳化剂提供了重要的理论和实践依据，标志着向更可持续、更健康的食品加工方式迈出了重要一步。随着消费者对食品成分透明度和天然性的要求不断提高，这类基于生物高分子修饰的清洁标签配料技术将在未来食品工业中发挥越来越重要的作用。