超声波辅助pH偏移处理对桑叶蛋白结构与功能特性的影响机制研究

为解决桑叶蛋白(MLP)功能特性不足的产业瓶颈，江苏科技大学团队创新性地采用多频超声波(22/28/40 kHz)辅助pH偏移技术，显著提升MLP溶解度(281.74%)、乳化活性指数(EAI 231.41 m2/g)及体外消化率(IVPD 72.54%)。研究通过紫外吸收、荧光光谱等技术证实该处理能有效解构蛋白质三级结构，增加β-折叠含量，为植物蛋白在食品工业的高值化应用提供新策略。

　　

随着全球人口增长，蛋白质需求激增与畜牧业不可持续生产之间的矛盾日益突出。植物蛋白因其环境友好和成本优势成为研究热点，但桑叶这一传统药用植物虽含17%-25%优质蛋白，却因溶解度低、乳化性差等缺陷导致利用率不足3%。江苏科技大学团队在《Process Biochemistry》发表的研究，首次将多频超声波与pH偏移技术联用，成功突破桑叶蛋白(MLP)应用瓶颈。

研究采用三步法：首先通过碱溶酸沉法提取MLP，随后采用22/28/40 kHz多频超声波在pH偏移处理过程中同步干预，最后通过激光粒度仪、圆二色谱等技术系统分析结构变化。实验设计包含空白对照、单独pH偏移处理、超声波辅助pH偏移三组对比。

研究结果

1. 溶解度提升机制
   碱性pH偏移(pH 11)使MLP溶解度达29.64%，而超声波辅助处理进一步提升至281.74%。激光散射显示粒径从微米级降至纳米级，zeta电位绝对值增大，证实超声波空化效应破坏蛋白质聚集体。

2. 结构重构特征
   紫外光谱在280 nm处吸光度增加1.8倍，荧光强度提升2.3倍，表明色氨酸残基暴露。圆二色谱显示α-螺旋含量从32.1%降至18.7%，β-折叠从21.4%增至35.2%，证实蛋白质部分解折叠。

3. 功能增强表现
   乳化活性指数(EAI)从188.63 m2/g提升至231.41 m2/g，乳液稳定性指数(ESI)增幅达166%。体外消化率(IVPD)突破72.54%，表面疏水性指数增加3.5倍，归因于疏水基团暴露促进酶结合。

该研究不仅为桑叶资源高值化利用提供新技术路径，更创立了"物理-化学协同蛋白修饰"的理论模型。团队发现超声波在pH偏移的蛋白质解折叠阶段介入效果最优，此时分子链柔性最大，更易接受空化能作用。这种时序控制策略为其他植物蛋白改性提供了重要参考。研究获得江苏省研究生创新计划(KYCX24_4150)和镇江市农业科技项目(NY2023012)支持，相关技术已申请专利保护。