利用包装内冷等离子体调控大豆分离蛋白分子结构及界面特性以稳定皮克林乳液的研究

本研究针对大豆分离蛋白(SPI)乳化性能不足的问题，通过包装内冷等离子体(ICP)技术对SPI进行1-20分钟改性处理。发现5分钟处理可显著提升SPI表面疏水性(2406.15 vs 1638.90)、降低粒径(221.76 nm vs 246.16 nm)，并改善zeta电位(-36.82 mV vs -30.66 mV)，最终获得更小乳液液滴(2.79 μm)和更高稳定性，为食品/保健品领域提供了新型非热加工改性方案。

　　

研究背景
在食品科学与营养领域，植物基替代蛋白的开发正成为全球热点。大豆分离蛋白(SPI)作为最重要的植物蛋白，占全球膳食蛋白质供应的四分之一以上，但其固有的紧密球状结构和较高β-折叠含量导致乳化性能远逊于动物蛋白。传统化学改性方法存在安全风险，而热加工易破坏营养成分。冷等离子体(CP)技术因其非热、环保的特性，在微生物灭活领域已广泛应用，但其对食品大分子的修饰潜力尚未充分挖掘。

研究机构与方法
来自印度的研究人员在《Innovative Food Science》发表研究，采用多针屏障放电ICP系统(60 kV输出)，以大气空气为介质，对SPI进行1/5/10/20分钟处理。通过FTIR分析二级结构变化，动态光散射测定粒径和zeta电位，结合表面疏水性、流变学等表征，系统评估了ICP处理对SPI结构-功能关系的影响及其在皮克林乳液稳定中的应用效果。

研究结果
FTIR和二级结构分析
5分钟处理使SPI的α-螺旋含量降低8.2%，无规卷曲增加12.5%，1633 cm^-1
处酰胺I带强度显著增强，证实等离子体诱导的氧化修饰改变了蛋白质构象。

表面特性与粒径分布
最优5分钟处理使表面疏水性提升47%(2406.15 vs 1638.90)，粒径减小9.9%(221.76 nm vs 246.16 nm)，zeta电位绝对值增加20%(-36.82 mV vs -30.66 mV)，归因于肽键断裂和氨基酸残基氧化。

乳液性能
5分钟ICP-SPI制备的乳液液滴直径仅2.79 μm，较对照组降低34%，且具有更低的乳析指数和更高的弹性模量。而20分钟处理因过度氧化导致蛋白聚集，反使乳液稳定性下降。

结论与意义
该研究首次阐明大气环境ICP处理时间与SPI结构-功能特性的剂量效应关系，证实中等时长(5分钟)处理能精准调控蛋白质解折叠程度，通过协同增强表面疏水性与静电斥力，显著提升皮克林乳液稳定性。这一非热改性技术为开发清洁标签植物蛋白配料提供了新思路，在功能性食品和营养递送系统领域具有重要应用前景。研究同时警示过度处理(>10分钟)会导致蛋白过度聚集，为工业化参数优化提供了关键阈值参考。