大气冷等离子体调控藜麦蛋白功能特性的机制研究及其食品应用价值

本研究针对植物蛋白功能特性不足的问题，通过大气冷等离子体(ACP)处理藜麦蛋白分离物(QPIs)，系统评估了60 kV/5 min(F3)处理可显著提升水溶性(WSI 14.49 g/g)、乳化性(EAI 42.32 m2/g)等指标，发现活性粒子通过部分解折叠和交联作用改变蛋白构象，为植物蛋白在食品工业的应用提供了新思路。

　　

随着植物基食品浪潮兴起，藜麦蛋白因其均衡的氨基酸组成和无麸质特性成为研究热点。然而，与动物蛋白相比，植物蛋白普遍存在溶解性差、功能特性受限等问题，严重制约其在食品工业的应用。传统化学改性方法存在安全风险，而热处理易导致蛋白变性。在此背景下，萨里农业科学与自然资源大学的研究团队创新性地采用大气冷等离子体(ACP)这一非热物理技术，系统研究了不同处理强度(60 kV/5-10 min)对藜麦蛋白分离物(QPIs)技术功能特性的调控机制，相关成果发表于《Food Hydrocolloids》。

研究采用ACP处理结合多尺度表征技术：通过zeta电位分析揭示表面电荷变化，傅里叶变换红外光谱(FTIR)检测官能团变化，共聚焦激光扫描显微镜(CLSM)观察微观结构，并系统测定水合特性(WSI/WAI)、乳化性(EAI/ESI)和起泡性(FC/FS)等指标。实验样本采用伊朗马什哈德公司提供的的的喀喀湖品种藜麦，经脱脂、碱溶酸沉法制备QPIs。

【Quinoa Protein Isolates (QPI) Preparation】
采用氯仿-甲醇(2:1)脱脂后，通过pH10碱提等电点沉淀法制备QPIs，为后续ACP处理提供标准样本。

【Protein hydration properties】
F3处理(60 kV/5 min)使水溶性指数(WSI)提升至14.49 g/g，水吸收指数(WAI)达2.71 g/g，而F4处理(10 min)则因交联形成导致指标下降，证实处理时间存在阈值效应。

【Emulsifying and foaming characteristics】
ACP处理显著改善乳化稳定性(ESI 236.06 min)和起泡能力(FC 39.26%)，F3组表现最优，这与zeta电位绝对值增加所反映的表面电荷修饰密切相关。

【Surface hydrophobicity】
F4处理使表面疏水性达峰值51.58，CLSM图像显示该条件下出现蛋白聚集现象，说明长时间处理会引发结构重排。

【Functional group analysis】
FTIR分析证实ACP未产生新官能团，但通过活性粒子(如活性氧/氮物种)诱导蛋白部分解折叠和选择性降解，从而改变原有基团暴露程度。

研究结论表明，ACP通过物理-化学双重作用精准调控QPIs结构：适度处理(F3)通过活性粒子修饰表面电荷和暴露疏水基团，显著提升乳化、起泡等功能特性；过度处理(F4)则因交联过度导致性能下降。该研究不仅为植物蛋白改性提供了绿色解决方案，更揭示了等离子体活性物种与蛋白质相互作用的动态平衡规律，对开发新型植物基食品配料具有重要指导意义。讨论部分特别指出，ACP处理参数需要根据具体应用场景优化，未来研究应关注活性粒子种类与蛋白氨基酸序列的特异性相互作用机制。