豌豆蛋白凝胶的创新制备工艺：为食品配方解锁多元质地新可能

《Applied Food Research》：PEA PROTEIN GELS CROSSLINKED WITH TRANSGLUTAMINASE WITH MULTIPLE TEXTURES FOR FOOD FORMULATIONS

随着素食市场的发展，开发优质植物基食品至关重要。研究人员以豌豆蛋白为原料，研究不同预处理（热处理、超声处理）结合转谷氨酰胺酶（TGase）制备豌豆蛋白凝胶的工艺。结果表明不同工艺能制得特性各异的凝胶，可用于多种食品，为植物基食品开发提供了新方向。

　　在当今追求健康与环保的时代，素食主义逐渐兴起，植物基食品市场呈现出蓬勃发展的态势。据相关数据显示，素食和纯素饮食能够显著降低个人的碳足迹，为应对气候变化贡献力量。然而，目前植物基食品在品质上仍存在诸多问题，尤其是在模拟动物蛋白的质地方面，与传统肉类和乳制品存在较大差距。这不仅影响了消费者的食用体验，也限制了植物基食品市场的进一步拓展。例如，植物蛋白的凝胶形成能力有限，导致产品质地不佳，难以满足消费者对口感的需求。因此，开发新型植物基食品，改善其质地和结构，成为食品领域亟待解决的重要问题。

为了攻克这些难题，来自国外的研究人员开展了一项关于豌豆蛋白凝胶的深入研究。该研究聚焦于通过不同的预处理方式，结合转谷氨酰胺酶（TGase），制备具有多种质地的豌豆蛋白凝胶，以满足不同食品配方的需求。研究成果发表在《Applied Food Research》上，为植物基食品的发展提供了重要的理论支持和实践指导。

在这项研究中，研究人员运用了多种关键技术方法。首先是凝胶制备技术，设计了三种不同的工艺过程（P1、P2、P3）。P1 是将豌豆蛋白和 TGase 机械混合后，依次进行 50°C 孵育和 80°C 热处理；P2 是先将豌豆蛋白在 80°C 加热溶解，再加入 TGase；P3 则是对豌豆蛋白进行超声处理后，再按 P1 的步骤操作。其次，采用了蛋白溶解性分析、微观结构观察（共聚焦激光扫描显微镜 CLSM 和扫描电子显微镜 SEM）、流变学测量、单轴压缩测试、析水分析以及傅里叶变换红外光谱（FTIR）分析等技术，对凝胶的各项性能进行全面评估。

研究结果如下：

• 豌豆蛋白溶解性分析：所有处理在 pH 4 - 5 时溶解度最低，碱性条件下溶解度增加。P2 在 pH 3 及 pH 6 以上溶解度优于 P1，P3 在 pH 3 及 pH 7 以上溶解度最高。这表明不同预处理对豌豆蛋白在不同 pH 条件下的溶解性影响显著。
• 视觉外观：未添加 TGase 时无法形成凝胶自支撑结构。P1 和 P2 添加 TGase 后形成自支撑结构，P3 凝胶在低 TGase 浓度时呈液态，高浓度时呈奶油状。P1 凝胶多孔易碎，P2 凝胶质地更均匀紧实。
• 微观结构：CLSM 显示，添加 TGase 前，P1 形成颗粒状网络，P2 和 P3 有连续蛋白网络且 P3 聚集体尺寸分布广。添加 TGase 后，所有处理的蛋白网络结构更明显，浓度增加效果更显著。P1 网络较差，P2 更均匀，P3 则因豌豆蛋白浓缩物中的纤维等形成异质网络。SEM 分析 P2 样品发现，TGase 浓度增加使蛋白网络更致密，孔隙数量增多。
• 流变学测量：P1 中酶交联迅速，G'^'始终高于 G''，80°C 时 G'^'进一步增加。P2 中所有浓度的 G'^'也高于 G''，低浓度时 G'^'和 G'' 增加更大，高浓度时因粘度影响酶作用。P3 中 G'^'和 G'' 在分析前 30 分钟大幅增加，冷却使酶失活，维持凝胶稳定性。
• 单轴压缩：P1 凝胶无法断裂，P2 凝胶有明显断裂点。P2 中 0.5% TGase 的凝胶杨氏模量最低、断裂应变最高，更易变形；随着 TGase 浓度增加，凝胶变硬变不易变形，但浓度对机械性能影响较小。
• 析水分析：P1 凝胶保水能力低于 P2，P2 中 1% 和 1.25% TGase 的凝胶保水效果最佳，这与酶促相互作用和蛋白网络孔隙结构有关。
• 蛋白质构象变化：FTIR 分析表明，P1 和 P2 处理在 3000 - 3500 cm^-1区域振动更强烈，酰胺 A 键波数位移，说明氢键增强。所有样品在其他相关区域也有相应变化，证实酶处理改变了蛋白质二级结构。
• 可能的食品应用：P1 的 0% TGase 样品可用于制作酱料和奶酪，P2 中高浓度 TGase（如 1.25%）的凝胶适合制作类似coalho奶酪的产品。

研究结论和讨论部分指出，TGase 在形成自支撑凝胶中起关键作用，0% 浓度时无法形成凝胶。P2 工艺结合热处理和酶作用，对豌豆蛋白凝胶的性能提升最为有效，其先将蛋白加热至 80°C 促进溶解，再在 50°C 进行酶促反应，形成的凝胶性能更优。P1 中蛋白未充分溶解，80°C 时酶活性受限；P3 中超声空化虽增强蛋白溶解性，但降低了在 TGase 存在下的凝胶化能力。不同工艺制备的凝胶具有不同质地，可广泛应用于多种食品的制造，包括酱料、肉类和乳制品替代品等，为植物基食品的创新发展提供了更多可能性。这一研究成果对于推动植物基食品行业的发展，满足消费者对高品质植物基食品的需求具有重要意义，有望为未来食品产业的可持续发展开辟新的道路。