赤豆蛋白替代蛋清蛋白的起泡特性解析：泡沫衰变机制中的理化与界面行为研究

为解决蛋清蛋白(EWP)存在的沙门氏菌污染、禽流感风险及环境问题，研究人员系统比较了赤豆蛋白(API)、大豆蛋白(SPI)与EWP的起泡性能。通过多尺度分析发现，API在4-83°C范围内展现出与EWP相当的泡沫厚度和排水性，其β-折叠构象增强和界面重排特性显著优于SPI。该研究为植物基蛋白在充气食品中的应用提供了新思路。

　　

随着全球对蛋清蛋白(EWP)需求的增长，其潜在的沙门氏菌污染、禽流感传播风险以及畜牧业带来的环境问题日益凸显。与此同时，消费者对植物基蛋白的需求激增，但现有植物蛋白如大豆蛋白(SPI)在起泡性能上始终难以媲美EWP。这一矛盾促使科学家们寻找兼具功能性和安全性的新型蛋白替代品。赤豆作为东亚传统食材，其富含硫氨基酸和疏水性芳香族氨基酸的特性引起了研究者注意，但相关功能研究尚属空白。

韩国高校联合研究团队在《Food Hydrocolloids》发表的研究中，首次系统评估了赤豆蛋白(API)的起泡性能。研究通过比较API、SPI与EWP在不同温度条件下的泡沫特性，结合CLSM、Zeta电位、流变学分析和FTIR等技术，揭示了API优越的泡沫稳定机制。结果显示，API形成的泡沫结构更接近EWP的精细球形，其界面重排能力与热诱导β-折叠构象转变是性能优势的关键。

关键技术方法包括：1) 蛋白质提取与表征；2) 泡沫厚度(FT)和排水量(FD)测定；3) 双荧光CLSM界面分析；4) 表面疏水性(H₀)和游离巯基(–SH)检测；5) 流变学界面刚度测试；6) FTIR二级结构解析；7) 实际应用测试(蛋白糖饼干)。

Foaming properties of API compared to EWPs and SPI
在25°C条件下，API的初始FT达33.5mm，显著高于SPI(28.2mm)且接近EWP(35.8mm)。高温(83°C)处理时，API的FD率仅为38%，而SPI高达62%。CLSM显示API泡沫具有更小的气泡直径(平均89μm vs SPI的142μm)和更均匀的分布。

Interfacial behaviors and physicochemical characteristics
Zeta电位分析表明API界面电荷密度(-28.4mV)介于EWP(-32.1mV)和SPI(-25.7mV)之间。双荧光CLSM证实API能快速形成厚度均匀的界面膜(2.8μm)。其较低的H₀(420 vs SPI的580)和较高–SH含量(6.2μmol/g vs SPI的4.1μmol/g)共同促进了界面膜弹性模量提升(API 15.2Pa·s vs SPI 9.8Pa·s)。

Structural transitions under thermal conditions
FTIR分析发现加热后API的β-sheet含量增加12.3%(与EWP+13.1%相似)，而SPI反而减少8.7%。这种构象转变与API优异的热稳定性直接相关，在83°C仍能保持75%的初始泡沫体积。

Practical application in meringue cookies
在实际应用中，API面糊比重(0.48g/cm³)显著低于SPI(0.61g/cm³)，空气混入率提高27%，成品质地更接近EWP对照组。

该研究首次阐明API通过三重稳定机制：1) 7S球蛋白的柔性结构促进界面吸附；2) 硫氨基酸增强分子间二硫键网络；3) 热诱导β-折叠构象转变。这些发现不仅为植物蛋白设计提供了分子层面的指导，更推动食品工业向可持续方向转型。论文中提出的"界面刚度-构象转变"协同作用模型，为后续开发高性能植物蛋白开辟了新路径。作者特别指出，API在东亚地区的广泛种植基础，使其具备产业化应用的独特优势。