高压均质技术对商业豌豆分离蛋白理化特性、流变行为及热凝胶性能的调控机制研究

本研究针对商业豌豆分离蛋白(cPPI)因生产过程中变性聚集导致的热凝胶性能缺陷，系统考察了高压均质(HPH)在50-200 MPa压力下对其理化特性（蛋白分散性、粒径、表面疏水性、游离巯基）、流变行为及热凝胶分子机制的影响。结果表明HPH通过破碎大尺寸不可分散聚集体为可分散小颗粒（D[3,2]从44.0降至0.5 μm），显著提升蛋白分散性（24%→86%），并形成以疏水作用为主导的弹性更强（tanδ降低）、稳定性更高（n′降低）、刚性更大（K′升高）的热凝胶网络，为植物基食品开发提供了关键技术支撑。

　　

在植物基食品蓬勃发展的今天，豌豆蛋白因其低致敏性和丰富氨基酸组成成为大豆蛋白的理想替代品。然而商业豌豆分离蛋白(cPPI)在生产过程中形成的不可分散变性聚集体，严重制约了其热凝胶性能——这是制造素肉、奶酪等食品的关键功能特性。传统认知中，蛋白质热凝胶依赖于变性-聚集的动态平衡（Ferry定律），但cPPI的预变性状态使其凝胶机制截然不同。如何通过物理改性重构这些"顽固"聚集体，成为食品科学领域的重大挑战。

比利时KU Leuven的研究团队在《Innovative Food Science》发表的研究中，创新性地采用高压均质技术(HPH)对cPPI进行改性。研究将8.5% w/w的cPPI分散于模拟食品体系的磷酸盐缓冲液(PBS，含0.25 M NaCl)，通过50/100/200 MPa三级压力处理，结合流变仪、激光粒度仪等先进表征手段，首次系统揭示了HPH对cPPI在食品真实环境中的结构-功能关系调控规律。

关键技术包括：高压均质分级处理（50/100/200 MPa）、表面疏水性测定（ANS荧光探针）、动态流变分析（温度扫描/应变扫描）、粒径分布检测（激光衍射法）以及化学键阻断实验（疏水作用/二硫键/氢键抑制剂体系）。

【蛋白分散性与粒径变化】
HPH使蛋白分散性从24%跃升至86%，表面加权平均粒径D_[3,2]从44.0 μm锐减至0.5 μm。电泳分析发现200 MPa处理显著增加>670 kDa可溶性聚集体，证实HPH将宏观聚集体"拆解"为纳米级功能单元。

【表面特性与化学键演变】
表面疏水性随压力升高持续增加，而游离巯基因氧化作用减少，暗示HPH暴露了埋藏的疏水区域并促进二硫键重组。

【流变行为转变】
未处理样品呈现牛顿流体特性，而HPH处理后转为宾汉伪塑性流体，200 MPa样品表现出最强剪切稀化行为，说明形成了更复杂的流体网络结构。

【热凝胶性能突破】
200 MPa处理的凝胶展现"刚柔并济"特性：弹性模量G′提升显示更高刚性（K′增加），临界应变ε_y提高表明抗断裂能力增强，损耗因子tanδ降低反映更理想的弹性网络。化学阻断实验证实疏水作用贡献率达78-84%，远高于二硫键（11-15%）和氢键（5-7%）的贡献。

这项研究颠覆了传统认知：对于预变性蛋白聚集体，热凝胶形成不依赖进一步变性，而是通过HPH重构聚集体拓扑结构实现的。研究不仅阐明200 MPa是最佳改性压力，更建立了"压力-结构-功能"的定量关系模型。该成果为植物蛋白在仿肉制品、乳制品替代物等高端食品中的应用提供了理论依据和技术路线，对推动食品工业可持续发展具有重要价值。尤其值得注意的是，研究特别强调在含盐食品体系中的实验结果，极大提升了研究结论的产业转化可行性。