综述：通过发酵对植物蛋白进行结构修饰：释放其在食品应用中的功能与感官潜力

本综述系统探讨了微生物发酵技术对植物蛋白结构、功能特性及感官品质的改性作用。文章详细解析了发酵过程中蛋白水解（Proteolysis）、结构重排等分子机制，及其对溶解度、乳化性、凝胶性等功能性质的影响，同时阐述了发酵在改善植物蛋白异味（如苦味、豆腥味）和质构特性方面的优势，为开发清洁标签（Clean Label）植物基食品提供了重要理论依据和技术路径。

　　

植物蛋白的应用挑战与发酵改性策略

随着全球人口增长和环境压力加剧，植物蛋白作为动物蛋白的可持续替代品受到广泛关注。然而，其应用受限于功能特性（如溶解性、乳化性和凝胶性）和感官品质（如质地和风味）的不足。这些限制主要源于植物蛋白的天然结构特征——以球状储存蛋白为主，具有紧密折叠的构象，不同于动物蛋白的纤维状或柔性结构。为了克服这些挑战，微生物发酵技术作为一种绿色、高效的改性手段被广泛研究。

发酵诱导的蛋白质结构变化

微生物发酵通过两种主要机制驱动植物蛋白的结构修饰：酶促蛋白水解和酸碱度变化。微生物分泌的蛋白酶（如乳酸菌的细胞膜蛋白酶CEP、芽孢杆菌的金属蛋白酶和丝氨酸蛋白酶、丝状真菌的酸性/中性/碱性蛋白酶）能够特异性水解蛋白质肽键，降解大分子蛋白为小肽和游离氨基酸。这一过程导致蛋白质二级结构重组，表现为β-折叠含量增加、α-螺旋减少，或反之，取决于菌株和底物。同时，发酵过程中产生的有机酸（如乳酸）降低体系pH，引起蛋白质电荷中和、疏水基团暴露，促进蛋白质变性和聚集。这些结构变化显著改变蛋白质的表面性质（如疏水性、电荷分布）和分子柔性，进而影响其功能表现。

功能特性的优化与调控

发酵对植物蛋白功能特性的影响复杂且菌株依赖性较强。溶解度可能因蛋白水解而提高（小肽亲水性增强），也可能因酸诱导聚集而降低。水合性能（持水性和持油性）的变化与蛋白质表面亲/疏水平衡和网络结构相关：部分发酵增加极性残基暴露提升持水性，而过度水解可能破坏毛细管作用降低持油能力。凝胶形成能力在乳酸菌发酵中尤为突出，酸和酶协同作用促进蛋白质交联形成三维网络，改善植物蛋白凝胶的硬度和持水性。乳化性和起泡性则与蛋白质溶解度、分子柔性及界面吸附速率密切相关，可控水解有助于形成稳定界面膜，但过度降解或聚集会削弱这些功能。

感官品质的改善机制

发酵有效缓解植物蛋白的感官缺陷。蛋白水解释放的游离氨基酸（如谷氨酸赋予鲜味、疏水性氨基酸贡献苦味）既是风味前体，也直接影响滋味轮廓。微生物代谢进一步转化这些化合物，生成醛类、酮类、吡嗪等挥发性风味物质，掩盖豆腥味或产生肉香、奶酪香等理想风味。质构方面，酸诱导凝胶化和蛋白网络重组赋予产品类似乳酪的柔滑或肉类的咀嚼感。值得注意的是，发酵还可能减少苦味肽的积累（某些乳酸菌的脯氨酸特异性酶切活性），并通过美拉德反应前体物的富集增强热加工后的风味释放。

食品应用与产业化前景

发酵植物蛋白已成功应用于多种食品体系。在肉类似物中，发酵改善水分保留和纤维质感，减少烹饪损失；在植物基奶酪和酸奶中，发酵优化凝胶强度和风味剖面；作为面粉替代品，它提升面包体积和柔软度。然而，产业化仍面临挑战：植物蛋白源的多样性要求菌株定制化筛选；大规模发酵的批次一致性控制困难；后处理（如干燥、挤压）可能逆转发酵获得的功能增益。未来研究需聚焦多菌株协同发酵、工艺参数精确调控及发酵-加工协同效应，以充分发挥发酵技术在植物基食品创新中的潜力。