重组β-酪蛋白与天然β-酪蛋白的功能特性比较研究：磷酸化修饰对食品应用性能的影响

为解决传统乳制品生产的环境可持续性问题，研究人员通过精密发酵技术制备重组β-酪蛋白，系统比较其与天然β-酪蛋白在zeta电位、钙敏感性、凝胶特性等方面的差异。研究发现重组β-酪蛋白具有更高的等电点(pI 5.5)和更强的酸诱导凝胶能力(G'达9.26 Pa)，为替代乳制品开发提供了新思路。

　　

随着全球乳制品需求持续增长，传统畜牧业带来的环境压力日益凸显。据预测，到2030年乳制品年消费量将增长1.2%，其中奶酪在非传统消费区的需求激增尤为显著。这种增长伴随着严峻的可持续性挑战——乳业占全球温室气体排放的4%，且需要大量土地和水资源。在此背景下，通过精密发酵技术生产重组乳蛋白成为解决这一困境的新途径。

在乳蛋白中，β-酪蛋白因其独特的双亲特性和低致敏性备受关注，占牛乳总酪蛋白的35%。然而目前对重组β-酪蛋白的食品功能特性研究仍属空白。维也纳Fermify GmbH的研究团队在《Food Hydrocolloids》发表论文，首次系统比较了重组与天然β-酪蛋白的理化性质差异。研究采用zeta电位分析、圆二色谱(CD)、小角X射线散射(SAXS)等技术，结合流变学测试，全面表征了两种蛋白的结构与功能特性。

在研究方法上，团队首先通过电泳光散射测定pH 2-11范围内的zeta电位，使用CD分析二级结构组成，SAXS测定回转半径(R_g)。溶解度测试采用RP-HPLC定量，钙敏感性通过浊度(OD₄₄₀)和溶解度变化评估。酸诱导凝胶行为采用小振幅振荡剪切(SAOS)监测，通过存储模量(G')和损耗模量(G'')表征凝胶强度。

研究结果显示，重组β-酪蛋白的等电点(pI)为5.5，显著高于天然β-酪蛋白的4.5，这与去磷酸化修饰相关。CD分析表明两者二级结构相似，α-螺旋含量均为15-19%。SAXS测得R_g分别为8.4 nm和8.3 nm，证实分子尺寸相当。但在pH 5.5时，重组β-酪蛋白溶解度(33.02%)显著低于天然型(78.45%)。

钙敏感性测试发现，在pH调整条件下，重组β-酪蛋白耐受钙浓度达30 mM时仍保持67%溶解度，而天然型在7.5 mM时即显著降低。动态光散射显示重组蛋白在无钙条件下粒径更大，但钙诱导聚集程度较轻。酸诱导凝胶实验中，重组β-酪蛋白凝胶形成更快(30分钟)，G'达9.26 Pa，显著高于天然型的2.92 Pa。振幅扫描显示重组凝胶应变过冲仅35%，远低于天然型的159%，表明网络结构更稳定。

这项研究首次揭示了重组β-酪蛋白的独特功能特性：更高的pI、降低的钙敏感性和增强的凝胶能力。这些差异主要源于磷酸化修饰缺失导致的电荷特性改变。在应用层面，重组β-酪蛋白适合开发高钙蛋白饮料和低酸度发酵产品，其环境友好特性也为可持续乳制品创新提供了新选择。未来研究需进一步探索其在乳化、发泡等领域的应用潜力，以及与其他乳蛋白的协同效应。