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为解决植物蛋白水溶性低、功能特性受限问题，研究人员探究高静水压（HHP）对芝麻分离蛋白的影响。发现 400 MPa 处理可提升溶解性、表面疏水性等，样品呈现牛顿型或剪切变稀行为。该研究为蛋白功能改良提供新路径。
在食品工业追求绿色高效加工的浪潮中，植物蛋白因兼具健康与可持续性成为焦点。然而，芝麻蛋白作为优质植物蛋白源，却受限于水溶性差、乳化及发泡能力弱等缺陷，其分子结构中紧密的 α- 螺旋和 β- 转角结构，以及较低的表面疏水性，导致在食品体系中功能表现不足。如何在不引入化学试剂的前提下，通过物理手段精准调控蛋白结构，成为拓展其应用场景的关键科学问题。
土耳其科研人员围绕这一挑战，开展了高静水压（High Hydrostatic Pressure, HHP）对冷榨芝麻粕中分离蛋白的结构、技术功能特性及流变学行为的系统性研究。该研究成果发表于《Food Hydrocolloids》，为植物蛋白的非热加工改性提供了重要理论依据。
研究团队采用的核心技术方法包括：
- SDS-PAGE 电泳：分析蛋白分子量分布及亚基组成变化；
- 傅里叶变换红外光谱（FTIR）：测定二级结构（α- 螺旋、β- 折叠等）的相对含量；
- 粒径与 ζ 电位测定：评估蛋白颗粒聚集状态及表面电荷稳定性；
- 流变学测试：考察不同压力处理后蛋白体系的黏度、剪切变稀行为及凝胶特性；
- 功能特性分析：检测溶解度、持水 / 油能力（WHC/OHC）、泡沫能力及乳化稳定性指数（ESI）等指标。
研究结果
1. 蛋白结构变化
SDS-PAGE 结果显示，各压力处理组蛋白条带组成未发生显著改变，但条带强度呈现差异，暗示 HHP 可能通过破坏蛋白亚基间相互作用（如氢键、疏水键）引发构象变化。FTIR 光谱表明，随着压力升高，β- 折叠含量从对照组的 32.1% 增至 400 MPa 处理组的 41.8%，而 α- 螺旋从 28.5% 降至 22.3%，β- 转角结构也呈减少趋势，证实 HHP 诱导蛋白发生去折叠并形成更有序的 β- 折叠聚集结构。
2. 功能特性优化
- 溶解性：400 MPa 处理使溶解度从 54.28% 显著提升至 80.12%，归因于蛋白结构展开后亲水性基团暴露增加；
- 表面特性：游离巯基（-SH）含量从 4.15 μmol/g 蛋白增至 8.21 μmol/g，表面疏水性（H?）从 25.47 升至 41.14，表明蛋白分子柔性增强，界面活性改善；
- 持水 / 油能力：400 MPa 组 WHC 和 OHC 分别达到最大值 5.23 g/g 和 4.81 g/g，泡沫能力及 ESI 指数也在此压力下最优，显示蛋白网络结构对水油的截留能力显著提升。
3. 流变学行为差异
0.1 MPa（对照组）和 600 MPa 处理样品表现出剪切变稀行为，而 200-400 MPa 组呈现牛顿型流体特征，其中 200 MPa 处理组黏度最高（12.5 mPa?s）。压力升高还导致凝胶形成温度降低，400 MPa 处理组凝胶起始温度比对照组下降 8.3℃，表明 HHP 促进蛋白更快形成弹性网络结构，体系弹性模量（G'）显著高于对照组。
研究结论与意义
本研究证实，HHP 通过诱导芝麻蛋白二级结构重塑（α- 螺旋向 β- 折叠转化）、暴露功能性基团（如巯基）及调控颗粒聚集状态，显著改善其溶解性、乳化性、流变学性能等关键技术指标。其中，400 MPa 为最优处理压力，可在保留蛋白营养特性的同时，最大化提升功能属性。该技术为芝麻粕副产物的高值化利用提供了新路径，也为植物蛋白在乳制品替代、肉制品改良等领域的应用奠定了理论基础。研究结果进一步拓展了非热加工技术在蛋白改性中的应用边界，为食品工业绿色制造提供了可持续的解决方案。
