豌豆蛋白热诱导改性：溶解度与消化行为的机制解析及其在食品营养中的应用

为解决植物蛋白在食品加工中溶解度低和消化特性不佳的问题，研究人员系统研究了热处理对豌豆蛋白(PP)结构及消化行为的影响。通过动态胃模拟器(HGS)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)等技术，发现90°C/20min热处理可显著提升PP溶解度(63.8%)并加速胃蛋白酶水解速率。该研究为设计高营养价值的植物基食品提供了理论依据。

　　

随着植物基食品的兴起，豌豆蛋白(Pea Protein, PP)因其低致敏性和均衡氨基酸组成备受关注。然而，天然PP在酸性饮料中易形成不溶性聚集体，这严重限制了其在食品工业中的应用。更棘手的是，现有研究对PP在胃肠道环境中的行为机制认识不足，导致无法精准调控其营养释放效率。这一领域存在两个关键瓶颈：一是传统热处理方法对PP溶解度的改善效果不稳定；二是缺乏动态消化模型来模拟真实胃部条件。

针对这些问题，新西兰梅西大学Riddet研究所的Dan Li团队在《Current Research in Food Science》发表重要成果。研究人员创新性地将多尺度结构分析与动态消化模拟相结合，首次揭示了热处理温度-时间-pH协同调控PP溶解度和消化率的分子机制。通过构建"温度(65-95°C)×时间(5-40min)×pH(5.5-7.8)"三维处理空间，结合人类胃模拟器(Human Gastric Simulator, HGS)，实现了从分子结构到消化行为的全链条解析。

关键技术方法包括：采用FTIR解析二级结构变化，通过表面疏水性(H₀)和游离巯基(-SH)测定评估构象改变，利用激光衍射仪(Mastersizer 2000)监测粒径(d_4,3)，并创新性地将共聚焦显微镜(CLSM)与动态HGS联用，实时追踪消化过程中蛋白聚集态演变。

3.1 热处理对PP理化性质的影响

研究发现90°C/20min处理使PP溶解度提升至63.8%(pH7.8)，粒径从29.1μm降至7.2μm。FTIR显示α-螺旋减少8.2%而β-折叠增加12.4%，这解释了溶解度提升的结构基础。值得注意的是，pH5.5时热处理反而促进聚集，凸显pH调控的关键作用。

3.2 结构特征变化

ANS荧光显示H₀值在pH7.8时增加58%，证实疏水核心暴露。游离-SH含量升高3倍，暗示分子内二硫键重组。荧光光谱蓝移(347→340.5nm)进一步验证了Trp残基微环境极性化。

3.3 动态消化行为

HGS实验显示，热处理PP的胃排空速率提高40%，且不形成蛋白凝块。SDS-PAGE证实加热样品在60min内完全水解，而未处理组需120min。CLSM动态观测发现，加热组消化产物粒径始终小于未处理组(5.4 vs 12.8μm)。

这项研究建立了"热处理-结构解聚-消化增强"的定量关系模型，突破性地指出：中性pH下90°C热处理可通过破坏α-螺旋、增加β-折叠和暴露-SH基团，显著提升PP功能特性。该成果为植物蛋白在特医食品中的应用提供了关键技术参数——在pH6.5-7.8区间采用90°C/20min处理可同时优化溶解度和消化率。

更重要的是，研究首次证实PP在动态消化中不形成凝块，这与乳蛋白行为截然不同，这一发现将直接影响未来植物蛋白产品的胃排空速率设计。通过将食品加工参数与消化动力学相关联，该研究架起了食品工程与营养学的桥梁，为精准营养产品的开发提供了新范式。