乳清蛋白与大米蛋白水解物复配乳液的构建:界面特性、稳定性及消化行为调控机制

【字体: 时间:2025年06月29日 来源:Colloids and Surfaces B: Biointerfaces 5.4

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  本研究针对动物蛋白资源短缺及环境压力问题,创新性地采用胰蛋白酶水解大米蛋白(RPH)提升其溶解度至92.4%,系统探究了乳清蛋白浓缩物(WPC)与RPH不同质量比(100:0至0:100)复配乳液的理化特性。研究发现25%RPH替代比例可显著提升乳液抗氧化性,75%WPC+25%RPH组脂肪酸释放率优于单一蛋白体系,为动植物蛋白协同应用提供了理论依据。

  

在全球面临蛋白质资源短缺和环境可持续性挑战的背景下,乳制品行业正积极探索植物蛋白对动物蛋白的部分替代方案。乳清蛋白(WPC)虽具有优异的乳化性能,但其生产过程中的碳足迹问题日益凸显。与此同时,大米蛋白(RP)因其低致敏性和均衡氨基酸组成备受关注,但天然状态下极低的水溶性严重制约其应用。这种矛盾现状催生了一个关键科学问题:如何通过生物改性技术提升植物蛋白功能特性,并阐明其与动物蛋白的协同作用机制?

中国的研究团队在《Colloids and Surfaces B: Biointerfaces》发表的研究中,创新性地采用胰蛋白酶水解法制备高溶解度(92.4%)大米蛋白水解物(RPH),首次系统研究了WPC/RPH复配体系(100:0至0:100)的乳化性能。通过多尺度表征发现,25%RPH替代量可平衡乳液稳定性与消化特性,为功能性食品开发提供了新思路。

关键技术包括:胰蛋白酶控制水解制备RPH(水解度2%)、激光粒度分析仪测定乳液粒径、表面疏水性(H0)测定、傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析二级结构、体外模拟消化系统评估脂肪酸释放率。

【材料与方法】
研究选用82%纯度WPC和80%纯度RP为原料,通过优化胰蛋白酶水解条件获得RPH。溶解度测试显示酶解使RP在pH3-9范围内溶解度提升至92.4%,解决了天然RP的应用瓶颈。

【水溶性】
酶解改性使RP溶解度发生质的飞跃,未处理组溶解度不足10%,而RPH在宽pH范围内保持90%以上溶解度,这归因于酶解暴露的亲水基团削弱了蛋白质聚集倾向。

【结论】
WPC/RPH复配呈现浓度依赖性效应:RPH占比增加导致乳液粒径减小(<325 nm)、ζ电位绝对值增大,但过量RPH(>50%)会削弱pH/离子强度稳定性。75WPC:25RPH组表现出最优抗氧化性能,其丙二醛生成量较纯WPC组降低23%。消化特性方面,复配体系脂肪酸释放率较单一蛋白组提升15%-20%,证实动植物蛋白存在协同促进消化作用。

该研究首次揭示了WPC/RPH复配体系的"结构-功能"关系:RPH的引入使蛋白质二级结构β-转角含量增加7.2%,无规卷曲比例升高,这种构象变化增强了界面吸附柔性。研究为开发环境友好型蛋白配料提供了关键技术参数,其建立的"溶解度-界面特性-消化行为"关联模型,对精准设计功能性乳液具有重要指导价值。论文提出的可控酶解-复配协同技术路线,为平衡蛋白质资源的营养、功能与环境效益提供了创新解决方案。

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