超声加速美拉德反应提升大麻蛋白-羧甲基壳聚糖复合物功能特性及抗氧化活性的研究

本研究针对大麻蛋白(HP)溶解度低、乳化/起泡性能差等问题，通过超声加速美拉德反应(UMR)将其与羧甲基壳聚糖(CMCH)共价结合。结果表明，70℃超声处理2小时可使溶解度提升至88.37%，乳化活性指数(EAI)达29.67 m2/g，DPPH清除率提高至28.46%，为食品工业提供高效绿色的生物基原料改性方案。

　　

随着消费者对可持续食品需求的增长，大麻蛋白(HP)因其高营养价值和可消化性成为动物蛋白的理想替代品。然而，其天然形式存在溶解度低（中性pH下仅40-50%）、乳化稳定性差等缺陷，这主要归因于表面高疏水性和低净电荷特性。传统化学修饰方法又面临成本高、残留物等问题，制约了其在食品工业中的应用。与此同时，羧甲基壳聚糖(CMCH)虽具有优异的生物相容性和成膜性，但抗氧化能力较弱。如何通过绿色技术协同提升这两种生物材料的性能，成为食品科学领域亟待解决的难题。

为此，清迈大学（Chiang Mai University）的研究团队创新性地将超声技术引入美拉德反应(MR)，构建了HP-CMCH共价复合物体系。研究发现，超声辅助美拉德反应(UMR)在70℃处理2小时即可实现传统湿加热12小时的效果，不仅大幅缩短反应时间，还显著提升了产物的功能特性。相关成果发表在《Innovative Practice in Breast Health》上，为开发高性能植物基食品配料提供了新思路。

研究采用超声处理（20 kHz，400 W）结合湿加热法，通过色差分析（ΔE）、溶解度测试、乳化活性指数(EAI)和稳定性指数(ESI)测定等功能特性评估，以及DPPH、ABTS、FRAP三种方法综合评价抗氧化活性。所有实验均以未处理样品和非超声湿加热组(12小时)作为对照。

颜色发展

色差分析显示，UMR处理组的ΔE值随温度和时间递增，90℃处理2小时达最高值12.93，表明超声显著加速了美拉德反应产物的生成。

功能特性提升

在最优条件下（70℃/2h），溶解度从天然蛋白的40-50%跃升至88.37%，乳化活性(EAI)和稳定性(ESI)分别达到29.67 m²/g和33.46分钟。持水性(WHC)和持油性(OHC)提升至85.16%和60.76%，起泡能力(FC)及稳定性(FS)分别达70.11%和68.64%，全面超越传统加热方式。

抗氧化活性增强

UMR处理使DPPH和ABTS自由基清除率分别提升至28.46%和27.89%，铁离子还原能力(FRAP)达24.02 μmol FeSO₄/g，证实超声处理促进了抗氧化美拉德产物的形成。

该研究证实UMR技术能高效促进蛋白质解折叠和活性基团暴露，在温和条件下快速构建HP-CMCH共价复合物。Nareekan Chaiwong等学者指出，这种方法不仅解决了大麻蛋白应用瓶颈，还实现了CMCH抗氧化性能的突破，其产物在功能性食品、营养补充剂和生物材料领域具有广阔前景。特别值得注意的是，相比传统工艺，UMR节能率达83%（2小时vs12小时），完美契合绿色制造理念，为生物基原料的高值化利用提供了范式转换。