pH循环-超声协同改性葵花籽蛋白：结构功能双提升与机制解析

本文通过pH循环（pH-cycling）与超声协同技术改性葵花籽蛋白（SPI），显著提升其溶解度（81.27%）、乳化性（EAI=6.23 m2/g）、起泡性（2.29倍增长）及持油性（5.52 g/g），揭示了蛋白质聚集-解聚-重排（aggregation-disaggregation-rearrangement）机制，为植物蛋白在食品工业的高值化应用提供新策略。

　　

Sunflower seed protein solubility

改性葵花籽蛋白（SPI）的溶解度（NSI）结果如图1所示。经pH循环改性的SPI（SPI-pH）和超声处理的SPI（SPI-U）溶解度均显著提升，分别达到74.10%和73.23%，较未处理SPI（51.39%）增幅约44.19%和42.50%。而pH循环-超声联合处理（SPI-pH-U）进一步将NSI提升至81.27%，较原蛋白提高58.14%。这一显著改善可归因于蛋白质结构的展开与重排，以及超声空化效应促进的聚集体解离。

Structural characterization

通过傅里叶变换红外光谱（FTIR）分析发现，改性后SPI的酰胺I带发生蓝移，β-折叠含量减少，无规卷曲结构增加，表明蛋白质构象趋于松散。扫描电镜（SEM）和原子力显微镜（AFM）显示，联合处理使蛋白颗粒尺寸减小至81.08 nm，表面形态更均匀。ζ-电位升高至?38.77 mV，表明体系稳定性增强。荧光光谱中色氨酸残基暴露程度增加，进一步证实蛋白质分子结构的展开。

Thermal properties and functional performance

差示扫描量热仪（DSC）显示改性SPI的焓变值（ΔH）升至3.58 J/g，表明热稳定性提升。功能特性方面：起泡能力和泡沫稳定性分别提高2.29倍和2.69倍；乳化活性（EAI）和乳化稳定性（ESI）达到6.23 m²/g和88.72%；持油能力显著增强至5.52 g/g，增幅达2.73倍。这些改善源于蛋白表面疏水基团暴露和分子柔性增加。

Conclusion

本研究通过pH循环与超声协同改性葵花籽蛋白（SPI），成功提升其功能特性，包括溶解度、乳化性、起泡性及持油能力。改性机制涉及蛋白质结构的聚集-解聚-重排过程，促使更多发色团暴露并增强系统稳定性。该技术为SPI在高端食品体系中的应用提供了有效途径。