食品蛋白界面膜特性调控其润滑性能的机制研究及其在感官品质优化中的应用

本研究针对植物蛋白和微生物蛋白在食品体系中润滑性能不足导致口感不佳的问题，系统比较了乳清分离蛋白(WPI)、大豆分离蛋白(SPI)和酵母蛋白(YP)在PDMS表面的吸附特性与摩擦学行为。通过QCM-D、AFM等技术发现WPI形成的弹性界面膜润滑性能最优，为替代蛋白的感官品质改良提供了理论依据。该成果发表于《Food Hydrocolloids》，对可持续蛋白质资源的开发应用具有重要意义。

　　

随着全球饮食结构向可持续方向转型，植物基和微生物蛋白作为传统动物蛋白的替代品备受关注。然而这些新兴蛋白在口感体验上始终难以媲美乳清蛋白，特别是润滑性能不足导致的"干涩"、"涩味"等问题严重制约其应用。这种口感差异主要源于不同蛋白质在口腔黏膜表面形成的界面膜特性差异，但具体机制尚不明确。中国研究人员通过多学科交叉方法，首次系统揭示了食品蛋白界面特性与润滑性能的构效关系。

研究团队采用石英晶体微天平耗散监测(QCM-D)技术实时追踪蛋白吸附动力学，结合原子力显微镜(AFM)表征界面膜形貌特征，并建立PDMS(聚二甲基硅氧烷)模型体系模拟口腔摩擦过程。通过接触角测量和摩擦系数测试等实验，构建了蛋白界面行为与感官性能的关联模型。

在吸附特性方面，QCM-D数据显示大豆分离蛋白(SPI)吸附量最大(-Δf=25Hz)，但形成刚性厚膜(269nm)；乳清分离蛋白(WPI)形成中等厚度、均一的粘弹性膜；酵母蛋白(YP)吸附量最低但粘性最强(-ΔD/Δf比值最高)。接触角测试证实WPI使PDMS表面接触角从118.5°显著降至74.7°，表明其具有最优的表面覆盖能力。

摩擦学测试发现，高浓度(100mg/mL)时WPI的摩擦系数最低，这与其弹性界面膜特性直接相关。AFM形貌分析进一步揭示SPI膜层粗糙不均，而WPI形成光滑致密的分子排列。这些发现突破了传统仅关注吸附量的认知局限，证明界面膜粘弹性是决定润滑性能的关键因素。

该研究首次建立了"蛋白结构-界面行为-摩擦特性-感官品质"的多尺度关联模型，为植物基和微生物蛋白在食品工业中的应用提供了理论指导。特别是发现适度弹性的界面膜能有效降低摩擦阻力，这一规律可指导通过分子修饰改善替代蛋白的口感性能。研究成果对推动可持续蛋白质资源开发、满足消费者对植物基食品的口感期待具有重要价值，相关技术路线还可拓展应用于医药、化妆品等领域的功能材料设计。