植物蛋白与乳蛋白复配杂化再制干酪的物理特性与微观结构研究

为解决植物基干酪在质地、熔融性和风味等方面与传统乳基干酪的差距问题，研究人员开展mung bean protein isolate (MPI)与hemp protein isolate (HPI)分别与rennet casein (RC)复配的杂化再制干酪(HPCAs)研究。通过SDS-PAGE、FTIR、CLSM等技术发现，30%以上植物蛋白添加会降低β-sheet含量、增加无规卷曲结构，且MPI基干酪拉伸性(93.8 mm)显著优于HPI基(41.53 mm)。该研究为优化植物基乳制品替代品提供理论依据。

　　

随着消费者对植物基食品需求的增长，开发具有传统乳制品感官特性的植物基干酪成为研究热点。然而，现有市售植物基干酪主要依赖淀粉和植物油模拟质地，蛋白质含量低且功能特性不足。尤其难以复现乳基干酪关键的熔融拉伸特性，这与其微观蛋白质网络结构密切相关。为此，新西兰梅西大学等机构的研究人员在《Food Hydrocolloids》发表研究，系统分析mung bean protein isolate (MPI)和hemp protein isolate (HPI)与rennet casein (RC)复配杂化再制干酪(HPCAs)的构效关系。

研究采用SDS-PAGE分析蛋白质组成，傅里叶变换红外光谱(FTIR)检测二级结构，共聚焦激光扫描显微镜(CLSM)和透射电镜(TEM)观察微观结构，并结合流变仪、质构仪等测定功能特性。样本队列包含不同比例(0-100%)的MPI/HPI与RC复配体系。

【Protein composition】
SDS-PAGE显示MPI主要含60-25 kDa的vicilin-like球蛋白亚基，在还原/非还原条件下无差异，表明其缺乏二硫键；HPI则含48 kDa edestin和33 kDa白蛋白，还原条件下出现新条带，证实存在分子间二硫键。这为二者功能差异提供分子基础。

【Secondary structure】
FTIR分析发现，随着植物蛋白比例增加，β-sheet含量从纯RC的45%降至30%MPI的32%，无规卷曲结构从15%增至25%。HPI体系变化更显著，30%HPI的β-sheet降低至28%，与MPI体系差异显著(p<0.05)。

【Microstructure】
CLSM显示RC形成连续均质网络，而30%MPI添加产生双相结构——RC形成连续相，MPI聚集体(10-50 μm)分散其中；相同比例的HPI则形成更粗糙的多孔网络。TEM进一步证实MPI聚集体尺寸(200-500 nm)小于HPI(1-2 μm)，这解释其更好的拉伸性。

【Functional properties】
流变学显示MPI体系具有更高储能模量(G')，30%MPI的G'为12 kPa，显著高于30%HPI的8 kPa。质构分析表明MPI基干酪硬度更接近RC对照组。熔融性测试显示HPI体系更优(70%HPI熔融率达48%)，而MPI体系拉伸性突出(30%MPI达93.8 mm)，这与蛋白质聚集尺寸直接相关。

研究结论指出，植物蛋白类型和比例通过改变二级结构(β-sheet/无规卷曲比例)和微观相分离行为，显著影响杂化干酪功能特性。MPI因较小的聚集体尺寸和表面疏水性，更利于形成均匀分散体系，赋予产品优异拉伸性；HPI则因二硫键介导的更大聚集体，促进熔融性但劣化质地。该发现不仅阐明植物-乳蛋白相互作用机制，更为精准设计特定功能特性的杂化干酪提供理论指导，对推动下一代营养与感官均衡的植物基乳制品开发具有重要意义。