胶兰胶与氯化钠协同调控豌豆分离蛋白功能特性的机制研究及其在食品体系中的应用

推荐：本研究针对豌豆分离蛋白(PPI)在食品应用中存在的发泡性、乳化性和凝胶性不足等问题，通过引入胶兰胶(GG)和氯化钠(NaCl)构建复合体系，系统探究了不同NaCl浓度(0-0.5 M)下GG对PPI理化特性和功能性质的调控机制。研究发现GG与低浓度NaCl(≤0.1 M)协同作用可显著提升PPI溶解度(42.86%)、乳化活性(25.08%)及凝胶强度(198.29 g)，而高浓度NaCl(≥0.3 M)会削弱凝胶网络。该研究为开发清洁标签的植物基食品提供了理论依据和技术支撑。

　　

随着健康意识和可持续发展理念的普及，植物蛋白因其环境友好性和营养优势日益受到关注。豌豆分离蛋白(PPI)作为典型的植物蛋白，具有成本低、氨基酸组成合理、低致敏性等特点，是开发乳糖不耐受人群和素食者专用食品的理想原料。然而，与动物蛋白相比，PPI在实际应用中面临发泡性、乳化性和凝胶性不足等瓶颈问题，这严重限制了其在食品工业中的应用广度。如何通过简单、经济且符合工业化生产要求的方法改善PPI的功能特性，成为当前食品科学领域的研究热点。

南昌大学食品科学与资源挖掘全国重点实验室的研究团队在《Food Chemistry: X》发表的最新研究中，创新性地采用微生物多糖胶兰胶(Gellan gum, GG)和食品级添加剂氯化钠(NaCl)构建复合调控体系，系统探究了二者对PPI在胶体体系和凝胶体系中功能特性的协同调控机制。GG作为一种微生物发酵产生的阴离子多糖，具有良好的增稠稳定作用；而NaCl作为最常见的食品添加剂，能通过屏蔽电荷影响蛋白质的静电相互作用。研究人员假设这两种物质可能通过不同的分子机制协同作用于PPI，但具体作用路径尚不明确。

为验证这一假设，研究团队采用多尺度表征技术开展实验：通过溶解度测定和表面疏水性(H₀)分析揭示分子构象变化；采用泡沫容量(FC)、乳化活性指数(EAI)等评价界面性质；结合流变测试、质构分析、扫描电镜(SEM)等手段解析凝胶网络结构；并利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)和X射线衍射(XRD)探究分子相互作用。所有实验均在pH 7.0(胶体体系)和pH 5.0(凝胶体系)条件下进行，设置0、0.05、0.1、0.3、0.5 M五个NaCl浓度梯度。

研究结果部分：

1. 蛋白质溶解度

   GG单独作用使PPI溶解度从23.71%降至20.50%，表现为 depletion flocculation效应。而0.1 M NaCl使溶解度显著提升至42.86%，这归因于盐溶效应和可溶性PPI-GG复合物的形成。但当NaCl≥0.3 M时，盐析效应导致溶解度下降。

2. 表面疏水性(H₀)

   GG使H₀值增加，表明蛋白质分子发生解折叠。低浓度NaCl(≤0.1 M)降低H₀，而高浓度NaCl促进疏水残基暴露，这与静电屏蔽效应相关。

3. 发泡特性

   GG使PPI发泡能力降低36.07%，但0.05 M NaCl可恢复并优化发泡性能。相关性分析显示溶解度与发泡能力呈强正相关(r=0.71)，而H₀与泡沫稳定性呈负相关(r=-0.6)。

4. 乳化特性

   GG使EAI提升25.08%，0.1 M NaCl进一步改善乳化稳定性(ESI)。但NaCl≥0.3 M时，因蛋白质溶解度下降导致乳液稳定性降低。

5. 凝胶特性

   GG使PPI凝胶的储能模量(G′)显著提高，0.1 M NaCl时凝胶强度达峰值(198.29 g)。流变学结合SEM显示，该条件下形成孔径均匀的三维网络。但NaCl≥0.3 M导致凝胶结构松散，这与β-折叠含量增加(FTIR显示)和疏水塌陷现象相关。

6. 热稳定性

   热重分析表明PPI-GG-0.1M复合凝胶的最大降解温度达329.6°C，显著高于纯PPI凝胶(320.1°C)，证明其具有更好的热稳定性。

这项研究的重要发现在于揭示了GG与NaCl对PPI的协同调控具有显著的浓度依赖性：低浓度NaCl(≤0.1 M)通过促进可溶性复合物形成、优化分子柔性来增强功能特性；而高浓度NaCl(≥0.3 M)则因过度聚集效应产生负面影响。研究不仅阐明了静电相互作用和疏水作用在蛋白质-多糖复合体系中的平衡机制，更为开发具有定制化质构和界面功能的清洁标签食品提供了新思路。

值得注意的是，该研究采用的GG和NaCl均为食品工业常用原料，具有成本低、安全性高、易于规模化应用等优势。未来研究可进一步验证该体系在蛋糕发泡、植物基奶油乳化、素肉制品凝胶等实际食品中的应用效果，加速植物蛋白的功能化开发进程。