脉冲光与超声波协同改性黑豆蛋白：结构特性与功能性质的创新研究

本研究针对植物蛋白功能特性不足的行业痛点，创新性地采用脉冲光(PL)和超声波(US)技术对黑豆蛋白(BBP)进行物理改性。通过对比总提取物(TE)和等电点沉淀浓缩物(PE)的处理效果，发现30次PL脉冲可显著提升乳化能力(EC)和泡沫稳定性(FS)，50%功率US处理则能优化乳化与起泡性能。FTIR和SEM分析证实两种技术均能改变蛋白质二级结构，暴露疏水基团(H0)，为植物蛋白在食品工业中的应用拓展提供新思路。

　　

随着全球植物基食品市场的迅猛发展，黑豆(Phaseolus vulgaris L.)作为优质植物蛋白来源备受关注。然而，传统提取工艺获得的黑豆蛋白存在溶解性不足、功能特性单一等问题，严重制约其在食品工业中的应用。当前，热加工和化学改性虽能改善蛋白性能，但易导致营养损失和安全隐患。在这一背景下，非热加工技术因其绿色环保、能耗低的优势，成为蛋白质改性的研究热点。

巴西圣卡塔琳娜联邦大学化学与食品工程系的研究团队在《Innovative Food Science》发表重要成果，首次系统评估了脉冲光和超声波处理对黑豆蛋白结构和功能特性的影响。研究人员创新性地采用两种提取方式——水相总提取物(TE)和等电点沉淀浓缩物(PE)，通过多尺度表征技术揭示了非热加工对蛋白质构效关系的调控机制。

关键技术方法包括：采用1.56 J/cm²能量密度的PL处理(5-30脉冲)和30-70%功率的US处理；通过凯氏定氮法测定蛋白含量；运用ANS荧光探针法检测表面疏水性(H₀)；结合FTIR解析二级结构变化；借助SEM观察微观形貌。

研究结果方面：

1. 提取工艺影响：PE蛋白含量(76 mg/100g)显著高于TE(48 mg/100g)，SEM显示PE以球状球蛋白为主，TE则含叶状白蛋白结构。

2. 功能特性改善：30次PL脉冲使PE的EC提升至386.14 g/g，FS达82.38%；50%US功率处理使PE的FC提高155%。

3. 结构变化规律：PL处理使PE的β-转角减少11.2%，α-螺旋新增8.5%；US处理促使β-折叠含量增加23%。

4. 构效关系：H₀值与EC呈正相关(r=0.87)，游离巯基(SH)减少与FS提升同步发生。

讨论部分指出，该研究首次证实PL可通过光化学效应诱导黑豆蛋白结构展开，其效果与US的机械空化作用殊途同归。特别值得注意的是，中等强度处理(10次PL脉冲或50%US功率)能实现功能性与结构稳定性的最佳平衡。研究为植物蛋白的绿色改性提供了可量化的工艺参数，对开发新型植物基食品配料具有重要指导意义。技术成果已申请巴西国家专利，正在与当地食品企业合作推进产业化应用。未来研究可进一步探索改性蛋白的消化特性与过敏原性变化，为功能食品开发提供更全面的科学依据。