pH调控豌豆蛋白-结冷胶复合凝胶的增强机制：聚焦聚集行为与凝胶化机理

《Food Structure》：Reinforcing the pea protein isolate-gellan gum composite gels by pH-shifting pretreatment: Emphasizing pH-modulated aggregation behavior and gelation mechanisms

本文系统研究pH偏移预处理（3-11）对豌豆蛋白分离物（PPI）与结冷胶（GG）复合凝胶的影响，发现pH 5（近等电点）时PPI溶解度最低但凝胶性能最优（凝胶强度189.00±24.06 g，持水性94.3%），pH 7则形成更稳定的网络结构（屈服应力51.0 Pa）。通过傅里叶变换红外光谱（FTIR）和巯基测定揭示β-折叠构象和二硫键对凝胶机制的调控作用，为功能性植物基凝胶食品设计提供理论依据。

　　

^Highlight

^Zeta电位

在pH 3时，PPI的zeta电位为正值（26.3 ± 2.4 mV）。随着pH升高，zeta电位急剧下降，在pH 4.5-5附近跨越零点，这很可能对应PPI的等电点（pI）。超过pI后，zeta电位变为负值，在pH 11时达到-25.6 ± 1.4 mV。GG在整个pH范围内的zeta电位均为负值，这可能是由于大量酸性基团（-COO^-）保持去质子化状态。未加热的PPI-GG混合物的zeta电位曲线介于PPI和GG之间，表明两者之间存在静电相互作用。加热后，PPI-GG复合物的zeta电位绝对值在所有pH值下均有所降低，表明加热诱导的聚集可能屏蔽了部分表面电荷。

^结论

总之，本研究证明PPI-GG复合凝胶的凝胶行为和理化性质高度依赖于pH。在pH 5下形成的PPI-GG复合凝胶表现出更高的储能模量（G'）、损耗模量（G''）、凝胶强度、凝胶硬度、持水性（WHC）和热稳定性。然而，相对较高的tan δ值表明粘性行为贡献显著。粘度和剪切应力曲线进一步支持了凝胶网络内存在结构异质性或弱区。相比之下，在pH 7下形成的凝胶表现出更高的屈服应力和更低的tan δ，表明其网络结构更均匀、更稳定。FTIR光谱显示，在pH 5时β-折叠含量达到最大值，并随着pH远离等电点而逐渐降低。巯基和分子间相互作用的测量表明，二硫键在pH 5和pH 7下均有助于凝胶形成，且在pH 5下作用更为明显。本研究首次全面分析了pH介导的PPI-GG复合凝胶的理化、结构和凝胶性质的转变，阐明了不同pH水平下的潜在凝胶机制，有助于合理设计和开发具有定制功能的凝胶基食品。