钙螯合对喷雾干燥酪蛋白富集粉末理化特性及复水行为的调控机制研究

为解决酪蛋白胶束富集粉末(MCI)复水困难问题，研究人员通过添加柠檬酸三钠(TC)进行钙螯合改性，系统探究了喷雾干燥过程中钙螯合对酪蛋白结构及粉末功能性的影响。结果表明，60 mM TC处理的粉末(TCC-60)呈现球形光滑形态，α-螺旋结构增强，复水接触角降至40°（300秒内），TCC-40粉末30分钟内完全溶解，显著优于传统MCI粉末。该研究为开发高复水性酪蛋白基功能性食品提供了新策略。

　　

研究背景与意义
酪蛋白胶束富集粉末(Micellar Casein Isolate, MCI)作为高蛋白乳制品原料，在临床营养品、酸奶和蛋白棒等领域应用广泛。然而，其胶束间强相互作用导致的复水困难成为制约功能发挥的瓶颈。传统解决方案如酶交联或物理改性往往成本高昂或效果有限，而钙螯合剂通过调控胶束结构展现出潜在优势。但喷雾干燥过程中的热效应是否会影响钙螯合酪蛋白的结构与功能，此前尚未明确。

研究设计与方法
华南农业大学团队在《Journal of Food Engineering》发表的研究中，采用柠檬酸三钠(Trisodium Citrate, TC)（10-100 mM）处理20% MCI溶液，通过喷雾干燥制备钙螯合酪蛋白(TCC)粉末。通过激光粒度仪、zeta电位分析仪测定溶液特性，结合扫描电镜(SEM)观察粉末形貌，傅里叶变换红外光谱(FTIR)解析二级结构，并采用接触角测试和溶解实验评估复水性能。

研究结果

1. 溶液特性与粉末形态
   TC添加使酪蛋白簇粒径减小，zeta电位绝对值升高（P<0.05）。80-100 mM TC导致溶液粘度过高不适于喷雾干燥。TCC粉末粒径从MCI的37.779±1.407 μm降至最低12.815±0.660 μm（TCC-60），且呈现球形光滑表面，而其他组则出现凹陷。

2. 蛋白质结构变化
   10-40 mM TC处理的TCC粉末α-螺旋含量高于MCI对照组，β-转角仅轻微增加。电泳分析揭示κ-酪蛋白与β-乳球蛋白(β-lg)间存在二硫键交联。

3. 复水性能突破
   TCC（10-60 mM TC）润湿性显著改善，接触角300秒内降至40°。TCC-40粉末30分钟内完全溶解，复水效率远超传统MCI。

结论与展望
该研究证实钙螯合能有效解构酪蛋白胶束，通过调控TC浓度（最佳60 mM）可获得粒径小、表面光滑且α-螺旋保留率高的喷雾干燥粉末。二硫键交联的形成与静电排斥增强共同促进了复水性能提升。这一发现为开发高性能酪蛋白基食品配料提供了理论依据，尤其适用于需快速复水的临床营养制剂和即食蛋白产品。未来研究可进一步探索TC与其他螯剂的协同效应及工业化放大生产的可行性。