动态高压微流化处理中压力与循环次数协同调控紫苏籽蛋白的结构与功能特性

本研究针对植物蛋白功能局限性问题，通过动态高压微流化（DHPM）技术系统探究压力（100-200 MPa）与循环次数（3/6次）对紫苏蛋白（PPI）结构及功能的影响。结果表明DHPM可显著提升蛋白溶解度（48.45%→83.23%），改善乳化、发泡性能及流变特性，为植物蛋白在食品工业中的应用提供新策略。

　　

在可持续发展和健康饮食的全球趋势下，植物蛋白替代动物蛋白的需求日益增长。然而，植物蛋白普遍存在溶解度低、功能特性差等瓶颈问题，严重制约其在食品工业中的应用。传统化学改性方法可能引入安全隐患，物理改性技术因此成为研究热点。动态高压微流化（Dynamic High-Pressure Microfluidization, DHPM）作为一种新兴的非热物理改性技术，通过机械力作用改变蛋白质结构，但其参数优化机制尚不明确。

为系统解析DHPM处理参数对植物蛋白的影响，来自国家食品技术创业与管理学院的研究团队以紫苏（Perilla frutescens）籽蛋白（PPI）为模型，创新性地同步考察压力（100/150/200 MPa）和循环次数（3/6次）的协同效应。该研究发表于《Innovative Food Science》，首次揭示DHPM双变量调控对蛋白结构-功能关系的深层机制。

研究采用扫描电镜（SEM）观察微观形貌，结合紫外光谱、荧光光谱等技术分析二级结构变化，通过流变仪测定粘弹性，并系统评估乳化活性、持油能力等功能指标。实验材料来自喜马拉雅山麓种植的紫苏种子，经冷压脱脂后提取蛋白。

扫描电子显微镜
SEM图像显示，DHPM处理使PPI从大块状聚集体解离为薄片状结构。200 MPa-6次处理时出现再聚集现象，表明过度处理可能引发蛋白重排。

结构特性分析
DHPM诱导β-折叠向无规卷曲转化，表面疏水性最高提升2.1倍。150 MPa处理使游离巯基含量增加47%，证实机械力导致蛋白部分解折叠。

功能特性提升
溶解度提升至83.23%，乳化活性指数提高136%。200 MPa处理样品的热变性温度升高8.3°C，抗氧化活性提升2倍，证实DHPM可同步增强多种功能。

流变学行为转变
流变测试发现100 MPa-3次处理使PPI从弱凝胶态（G'>G"）转变为液态（G">G'），表观粘度下降76%，这种可控流变特性为不同食品体系应用提供可能。

该研究证实DHPM通过机械力（层流剪切、空化效应等）精准调控蛋白结构，建立"压力-循环次数-功能特性"的定量关系。特别值得注意的是，150 MPa-3次处理在溶解度、乳化性等关键指标上达到最佳平衡，而200 MPa处理更适合需要高热稳定性的应用场景。研究为植物蛋白的绿色改性提供理论依据，其参数优化模型可直接指导功能性配料开发。

成果的创新性体现在三方面：首次系统研究DHPM双变量协同效应；建立紫苏蛋白结构-功能关系图谱；提出"适度解折叠-功能增强"的作用机制。这些发现不仅适用于紫苏蛋白，对大豆、豌豆等植物蛋白的改性也具有普适参考价值，为清洁标签食品开发开辟新途径。