金属离子对大豆蛋白纳米纤维热稳定性的增强机制及其在食品加工中的应用

针对大豆蛋白纳米纤维(SPNF)在高温环境下易降解的问题，研究人员通过引入Na+和Ca2+探究其对纤维热稳定性的影响。研究发现100 mM Ca2+能显著延缓β-折叠结构转化，维持凝胶网络至60小时，热降解温度提升至341°C，为高温食品加工提供了理论支撑。

　　

大豆蛋白作为重要的植物蛋白来源，其纳米纤维(SPNF)在食品工业中展现出优异的凝胶性和界面活性，但高温环境下的结构不稳定性严重制约其应用。近期发表于《Food Hydrocolloids》的研究揭示了金属离子对SPNF热稳定性的调控机制，为解决这一技术瓶颈提供了新思路。

研究团队采用酸热处理(pH 2.0, 85°C)构建SPNF体系，通过动态流变仪、ThT荧光标记、圆二色谱(CD)等技术系统监测了0-72小时内的结构演变。特别关注了Na⁺和Ca²⁺对纤维网络的影响，发现：

【Aggregation behavior and rheological properties】
Na⁺体系在36小时即发生凝胶网络崩溃，储存模量(G')骤降；而100 mM Ca²⁺体系维持凝胶状态至60小时。粒径分析显示Ca²⁺组聚集速率较对照组降低47%，证实二价离子的交联效应。

【Morphological evolution】
透射电镜(TEM)显示Na⁺组纤维60小时内完全断裂为颗粒状聚集体，而Ca²⁺组保留完整线性结构。原子力显微镜(AFM)定量表明Ca²⁺使纤维高度分布维持在2.1±0.3 nm，接近初始状态。

【Structural characterization】
FTIR检测发现Ca²⁺延缓了β-折叠向β-转角转化，氢键含量保留率达68%。热重分析(TGA)显示100 mM Ca²⁺组热降解温度达341°C，较对照组提高29°C，这与离子螯合增强的分子间作用力相关。

该研究首次阐明Ca²⁺通过稳定β-折叠核心结构和氢键网络来增强SPNF热稳定性，为开发耐高温植物蛋白材料提供了理论依据。研究建立的金属离子调控策略可拓展至其他食品蛋白体系，对功能性食品开发和食品3D打印技术具有重要指导价值。