牛源β-酪蛋白与精准发酵衍生品的物化特性比较：结构功能解析与食品润滑机制创新

本研究针对可持续蛋白质资源开发中的口感优化难题，系统比较了乳清蛋白(WPI)、大豆蛋白(SPI)和酵母蛋白(YP)在PDMS界面的吸附特性与润滑性能。通过QCM-D、AFM等技术发现WPI能形成弹性界面膜实现最优润滑，为植物/微生物蛋白替代动物蛋白提供理论依据，成果发表于《Food Hydrocolloids》。

　　

在全球推进可持续饮食转型的背景下，传统动物蛋白生产面临资源限制和碳排放压力，而植物和微生物替代蛋白普遍存在口感缺陷。乳清蛋白(WPI)因其优异的润滑性能成为黄金标准，但其替代品常因界面行为差异导致口腔干燥、涩感等问题。如何解析不同蛋白质的界面特性与润滑机制，成为开发优质替代蛋白的关键科学难题。

中国研究人员通过多尺度技术揭示了蛋白质界面行为的奥秘。研究团队采用石英晶体微天平(QCM-D)实时监测吸附动力学，结合原子力显微镜(AFM)表征纳米级膜结构，并建立PDMS(聚二甲基硅氧烷)口腔模型进行摩擦学测试。样本包括商业级WPI、SPI和我国首个获批的食用酵母蛋白YP。

材料与方法
选用90%蛋白含量的WPI(Hilmar 9410)、SPI(山东山松生物)和80%蛋白的YP(安琪酵母F80EC)。通过QCM-D测定吸附频率变化(-Δf)和耗散因子(-ΔD)，AFM扫描膜形貌，接触角仪评估表面润湿性，并招募受试者进行标准化感官评价。

感官分析
SPI和YP的涩感评分均超过25/100，显著高于WPI。所有样品粘度评分相近，暗示蛋白质在口腔的吸附行为是口感差异的主因。

界面特性
QCM-D显示SPI吸附量最大(-Δf=25Hz)但形成刚性膜，WPI构建中等厚度粘弹性膜，YP吸附量最低但膜粘性最高(-ΔD/Δf比最大)。接触角证实WPI使PDMS疏水性从118.5°降至74.7%，显著优于其他两组。AFM显示SPI膜最厚(269nm)但粗糙，WPI膜均匀平滑。

摩擦学性能
高浓度(100mg/mL)时WPI摩擦系数最低，其弹性界面膜结构是实现润滑的关键。润滑性能不仅取决于吸附量，更与膜粘弹性密切相关。

该研究首次系统比较了三类蛋白质的界面行为，发现WPI的优异口感源于其独特的粘弹性膜形成能力。为植物/微生物蛋白的改性提供了明确方向：通过调控蛋白质构象优化膜弹性，而非单纯提高吸附量。特别对我国自主研发的酵母蛋白YP，揭示了其作为新型蛋白源需克服的界面科学问题。成果为设计低摩擦、高适口性的可持续蛋白食品奠定了理论基础，对推动我国"双碳"目标下的食品产业升级具有重要价值。