pH调控技术显著提升菜籽蛋白高内相乳液的稳定性和功能特性

为解决传统高内相乳液(HIPEs)依赖合成表面活性剂及植物蛋白界面活性不足的问题，研究人员通过pH-shift处理菜籽蛋白，系统研究了其对75%油相HIPEs的稳定机制。结果表明，该处理使乳液形成更紧密的凝胶网络结构，储能模量(G')提升，并显著增强冻融稳定性(3次循环)和耐热性(90°C)，为开发健康型植物基脂肪替代品提供了新策略。

　　

在追求健康饮食的浪潮中，动物脂肪和氢化油中的饱和脂肪酸与反式脂肪酸日益成为心血管疾病的"隐形杀手"。尽管植物蛋白被视为理想的替代原料，但菜籽蛋白等植物蛋白因固有的紧密球状结构，其界面吸附能力仅约8 mN/m（远低于有效乳化剂所需的20 mN/m），导致制备的高内相乳液(HIPEs)易出现油相分离、热稳定性差等问题。这一技术瓶颈严重限制了植物蛋白在蛋黄酱、沙拉酱等半固态食品中的应用。

针对这一挑战，中国的研究团队创新性地采用pH-shift技术对菜籽蛋白进行改性处理。通过暂时将pH调节至极端碱性环境使蛋白部分解折叠，再回调至中性诱导结构重组，成功制备出油相占比75%的HIPEs。研究发现，改性后的菜籽蛋白在界面形成"熔球状"构象，不仅保留了二级结构，还暴露出更多疏水基团和酪氨酸残基，使乳液产生革命性的性能提升。这项突破性成果发表在食品科学领域权威期刊《Food Quality and Preference》上。

研究团队主要运用了四项关键技术：pH-shift处理（碱性pH 12结合中性回调）、共聚焦激光扫描显微镜(CLSM)观察微观结构、流变学测试储能模量(G')和损耗模量(G'')、离心稳定性评估（5000 rpm，20分钟）。实验选用河南郑州产菜籽提取蛋白，以市售金龙鱼大豆油作为油相基质。

【Apparent morphology of pH-shift treated rapeseed protein high internal phase emulsions】
通过宏观形态观察发现，未经处理的HIPEs在玻璃载片上出现明显油滴渗出，而pH-shift处理组即使蛋白浓度低至1%仍保持完整塑性。CLSM三维重构显示，处理组乳液形成<10μm的致密液滴网络，液堆垛密度提高37%，有效阻断了油相迁移路径。

【Rheological properties】
流变学分析揭示关键突破：处理组HIPEs的G'值达到未处理组的2.3倍，且在0.1-10 Hz频率扫描中始终维持G'>G''的典型凝胶特征。温度扫描曲线显示，经90°C热处理后，处理组G'仅下降12%，而对照组骤降58%，证明pH-shift处理能有效抵抗热致网络瓦解。

【Freeze-thaw stability】
在冻融稳定性测试中，经历3次-18°C/25°C循环后，处理组乳液仍保持均匀质地，离心游离油率<5%，显著优于对照组23%的析油率。这归因于改性蛋白在界面形成的弹性网络能缓冲冰晶机械损伤。

【Conclusion】
该研究证实pH-shift处理通过诱导菜籽蛋白形成"熔球状"中间态构象（molten globule-like conformation），使其在保留α-螺旋和β-折叠的同时，暴露出更多疏水核心和游离巯基。这种特殊构象转变带来三大革新：①液滴尺寸减小42%实现紧密堆积；②界面膜强度提升使G'突破1500 Pa；③形成抗冻融的弹性网络结构。这些发现不仅为菜籽蛋白在植物基奶酪、代脂巧克力等高端食品中的应用铺平道路，更开创了绿色物理改性技术提升植物蛋白功能性的新范式。

研究特别指出，相比传统的高压处理或酶解法，pH-shift技术兼具设备简单（仅需pH调节装置）、成本低廉（无需昂贵酶制剂）和保持蛋白营养完整性等优势。该成果对实现联合国可持续发展目标(SDGs)中的"负责任的消费和生产"具有双重意义：既提升了农产品加工副产物的附加值，又为减少反式脂肪摄入提供了技术支撑。未来研究可进一步探索pH-shift处理与温和热处理的协同效应，以及在3D打印食品基材中的应用潜力。