超声强化湿加热诱导大麻饼蛋白与麦芽糊精美拉德反应：结构表征、技术功能及抗氧化特性研究

本研究针对大麻蛋白(HPI)溶解性和乳化性差的问题，创新性地采用超声辅助湿加热法加速其与麦芽糊精(MD)的美拉德反应(MR)。通过FTIR、SDS-PAGE等技术证实共价键形成，发现超声处理60分钟即可达到湿加热24小时的糖化度(DG 25.06%)，且显著减少类黑精生成。湿加热处理的复合物展现出更优的溶解度(95.77%)、乳化稳定性(48.67%)和抗氧化活性(ABTS清除率71.95%)，为植物基蛋白在食品工业的应用提供了新思路。

　　

随着全球人口增长和可持续发展需求，植物蛋白替代动物蛋白成为食品工业的重要趋势。大麻蛋白(HPI)因其均衡的氨基酸组成和高消化率(88-91%)备受关注，但其溶解性和乳化性差严重限制了应用。传统的美拉德反应(Maillard Reaction, MR)改性方法存在耗时长、易产生类黑精等缺陷。来自德黑兰大学的研究团队创新性地将超声波技术与湿加热法结合，首次系统研究了大麻蛋白与麦芽糊精(MD)的糖基化反应，相关成果发表在《Ultrasonics Sonochemistry》上。

研究采用等电点沉淀法从大麻饼中提取HPI(纯度92.11%)，通过正交试验优化反应条件。主要技术方法包括：1) 湿加热法(70°C，3-48小时)与超声辅助法(20kHz，200W)对比；2) 糖化度(DG)测定采用邻苯二甲醛(OPA)法；3) 结构表征运用SDS-PAGE、FTIR、圆二色谱(CD)等技术；4) 功能评价涵盖溶解度、乳化性(EAI/ESI)、起泡性(FC/FS)等指标；5) 抗氧化活性通过ABTS自由基清除实验评估。

3.1 化学组成

HPI的蛋白含量达92.11%，显著高于原料大麻饼(40.22%)，脂肪和灰分含量显著降低，符合高纯度蛋白标准。

3.2 复合物表征

超声处理60分钟的HP-MDU60达到25.06% DG，相当于湿加热24小时的效果。SDS-PAGE显示55-75kDa新条带，证实共价键形成。氨基酸分析表明赖氨酸含量从4.89%降至3.79%，是主要反应位点。FTIR在1080cm^-1出现C-N键特征峰，XRD显示结晶度降低，均验证了结构改变。

3.3 结构变化

圆二色谱显示α-螺旋从36.2%降至28.5%，无规卷曲从15.4%增至23.8%，表明蛋白展开。湿加热处理的HP-MD48表面疏水性(H₀)更高，zeta电位达-23.5mV，稳定性增强。FE-SEM显示复合物表面粗糙度增加，与溶解度提升相关。

3.4 功能特性

湿加热48小时的HP-MD48表现最优：溶解度在pH11达95.77%，乳化稳定性(ESI)48.67%，起泡能力(FC)107.14%，ABTS清除率71.95%。超声处理样品虽功能稍逊，但反应效率显著提高。

该研究揭示了超声通过空化效应加速分子碰撞的机制，相比传统湿加热法节能90%以上。所开发的HPI-MD复合物兼具快速制备和优良功能特性，在植物肉、乳制品替代品等领域具有应用潜力。特别是超声技术能有效抑制类黑精生成，为控制美拉德反应副产物提供了新策略。未来研究可进一步优化参数，拓展至其他植物蛋白-多糖体系，推动清洁标签食品开发。