不同物理化学修饰方法对黄豌豆分离蛋白结构与功能特性的影响及机制研究

本研究针对黄豌豆蛋白(YPP)在食品工业中应用受限的问题，通过碱性溶解-等电点沉淀法提取蛋白后，采用超声(20 kHz)、pH偏移(pH 12)、热处理(90°C)及其组合方法进行修饰。FTIR分析显示修饰引起蛋白二级/三级结构变化，显著提升表面疏水性(p<0.05)并降低硫醇含量。技术功能特性(乳化性、起泡性、溶解性等)显著改善，为开发环保型植物蛋白原料提供新策略。

　　

随着消费者对清洁标签和可持续食品需求的增长，植物蛋白的改性技术成为研究热点。黄豌豆蛋白(YPP)因其营养丰富、低致敏性和环境友好等特点，被视为大豆蛋白的理想替代品。然而，YPP在酸性(pH <4.5)和中性条件下的低溶解度、乳化性和起泡性严重限制了其在食品工业中的应用。传统化学修饰方法虽能改善功能特性，但存在毒性风险和环境污染问题。为此，曼尼托巴大学的研究团队在《Food Hydrocolloids》发表论文，系统评估了物理化学修饰方法对YPP结构和功能特性的影响。

研究采用碱性溶解-等电点沉淀法提取YPP，通过超声(20 kHz, 2 min)、pH偏移(pH 12)、热处理(90°C, 20 min)及其组合进行修饰。主要技术包括：傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析二级结构变化，动态光散射测定Zeta电位，Ellman法检测硫醇含量，以及乳化活性指数(EAI)、泡沫稳定性(FS)等功能特性评价。

【3.1 结构构象变化】FTIR显示所有处理均引起酰胺I带(1600-1700 cm^-1
)位移，其中热处理使α-螺旋含量最高增加至32.09%。二级结构分析表明β-折叠含量在pH偏移处理后显著增加至37.62%。

【3.2 表面特性】pH偏移-超声联合处理(ALK-AU)使表面疏水性提升3.8倍，而总硫醇含量从40.99 nmol/mg(未处理)降至17.88 nmol/mg，表明修饰促进了二硫键形成。

【3.3 亚基组成】SDS-PAGE显示处理组在非还原条件下出现>220 kDa新条带，证实蛋白聚集现象。

【3.5 热特性】差示扫描量热(DSC)显示处理使变性温度从127.87°C(未处理)降至90.14°C，表明结构稳定性改变。

【3.7 功能特性】pH偏移-超声处理使溶解度在pH 7时提升2.1倍；乳化活性指数(EAI)在pH 3时提高78%；超声处理使持油能力(OHC)增加67%，而持水能力(WHC)保持稳定。

结论指出，单一物理化学修饰(特别是超声和pH偏移)能有效改善YPP功能特性，但组合处理未显现协同效应。该研究为开发清洁标签的植物蛋白配料提供了理论依据，其创新性在于首次系统比较了多种物理化学修饰方法对YPP结构-功能关系的调控机制。研究证实超声处理通过空化效应破坏分子内氢键，而pH偏移通过静电排斥促进蛋白解离，这两种方法在改善乳化性和溶解性方面最具应用潜力。这些发现对推动植物蛋白在替代乳制品、肉制品等领域的应用具有重要实践价值。