《Food Hydrocolloids》：Effect of protein pH on acid-thermal induced fibrillation of soy protein: structural characteristics and application in high internal phase emulsions
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SPI经不同pH值中性化处理后形成β-片层纤维蛋白（SAF），其结构差异影响纤维形态及界面性能。SPI2因含小肽形成混合刚性/柔性纤维，SPI10因 unfolding导致纤维柔韧易聚集。SAF10在油水界面吸附最快（29.6%），HIPE滴径最小且热稳定性最高（90℃不破乳），冻融循环保持结构完整。研究揭示了SPI加工参数调控纤维构象及界面功能机制。
夏ohan Hua|文佳艳|惠琳鸾|欣佳|李军银
中国农业大学食品科学与营养工程学院植物资源功能食品重点实验室，北京 100083
摘要
大豆分离蛋白（SPI）能够自组装成具有高度有序β-折叠结构的淀粉样纤维，从而增强界面性能和乳化性能。然而，蛋白质加工引起的结构变化对纤维形成和界面行为的影响尚不清楚。在本研究中，通过将蛋白质分散液中和至不同的pH值（2、6和10），获得了三种SPI样品（SPI2、SPI6和SPI10），它们具有不同的分子构象。相应的大豆蛋白淀粉样纤维（SAF2、SAF6和SAF10）是在pH 2和85°C下通过控制水解制备的。结构表征显示，SPI2含有促进β-折叠形成的较小肽段，而SPI10则表现出广泛的展开和较慢的纤维化速率。原子力显微镜（AFM）观察证实了SAFs之间的形态差异：SAF2由刚性和柔性纤维混合组成，而SAF10主要形成易于聚集的柔性纤维。界面测量表明，SAF10在油水界面的吸附速度更快，形成的高内相乳液（HIPEs）具有最高的界面蛋白含量（29.6%）和更厚、更具弹性的界面层。与SPI相比，SAF稳定的HIPEs具有更小的液滴尺寸和更好的储存稳定性（pH 3-8），即使在90°C加热后仍保持凝胶状结构。值得注意的是，SAF10稳定的HIPEs具有良好的冻融可逆性。这些结果阐明了蛋白质加工引起的结构变化如何控制淀粉样纤维的形态和界面功能，为设计用于食品应用的稳定且功能性的HIPEs的纤维蛋白稳定剂提供了新的见解。
引言
淀粉样纤维（AFs）是由多肽链堆叠形成的高度有序的超分子结构。虽然最初与蛋白质错误折叠相关（Chiti & Dobson, 2006），但由于AFs作为可持续、可调的功能材料构建块的潜力，其受控的体外自组装引起了越来越多的关注（Sun et al., 2025）。
大豆分离蛋白（SPI）是最通用和最丰富的植物蛋白之一，主要由β-球蛋白（7S）和球蛋白（11S）组成。这两种蛋白质在结构和序列上具有高度同源性，但其四级结构不同。7S组分是由α、α′和β亚基组成的三聚体，而11S是由通过二硫键连接的酸性和碱性亚基对组成的六聚体（Huang et al., 2023）。这两种蛋白质在酸性和热条件下（通常pH 2、80-100°C）都能形成AFs，涉及变性、肽水解、成核、延伸和成熟过程（Wang et al., 2020）。最近的研究揭示了大豆蛋白淀粉样纤维（SAFs）的显著结构多态性。纤维形态可以通过蛋白质浓度（Zheng et al., 2023）、加热时间（Zhao et al., 2025a）、超声波处理（Ji et al., 2023）或酶预处理（Tan et al., 2025）来调节。
与此同时，在理解SAFs的乳化行为方面也取得了实质性进展。与天然球状蛋白相比，纤维结构表现出更高的柔韧性和表面活性，能够在油水界面实现不可逆吸附，降低界面张力并提高稳定性（Dong et al., 2023）。先前的研究表明，β-折叠含量较高、纤维长度较长的SAFs能够形成更厚、更密的界面层，从而实现更好的乳液稳定性（Afkham et al., 2024）。然而，这些发现主要限于常规乳液，而SAFs在高内相乳液（HIPEs）中的行为——作为脂肪替代品和生物活性递送的有前景的平台——仍很大程度上未被探索（Qiu et al., 2026; He et al., 2024）。
尽管取得了这些进展，但蛋白质加工引起的SPI结构变化对后续纤维形成和界面行为的影响尚未系统研究。现有研究主要操纵外部纤维化条件，而SPI生产过程中引入的内在结构差异（如pH中和引起的差异）也可能重塑纤维化途径和界面功能，但这些差异仍知之甚少。
因此，本研究旨在通过调节蛋白质加工过程中的中和步骤来引入SPI的结构变化，并探讨这些内在差异如何决定SAF的聚集形态。采用光谱分析和原子力显微镜（AFM）揭示了不同结构SPI在纤维化过程中的分子自组装机制。此外，系统评估了SAFs的界面行为及其在稳定HIPEs中的作用。这项工作为通过蛋白质加工定制SAF形态提供了新策略，为SAFs的层次结构、界面吸附行为及其在HIPEs中的稳定机制提供了理论见解。
材料
脱脂大豆粉（干基蛋白含量：53.6 ± 1.2%）由山东Wonderful Biotech有限公司提供。色谱级蛋白质标准品（产品编号：H2899）和肽标准品（产品编号：H2016）购自Sigma-Aldrich公司（美国马萨诸塞州伯灵顿）。Thioflavin T（ThT）、8-苯胺-1-萘磺酸（ANS）、Nile Blue和Nile Red购自上海Macklin生化有限公司。单分散聚苯乙烯乳胶微球
SPIs纤维化过程中的水解动力学
使用SDS-PAGE分析了在不同中和pH值下获得的SPI样品的亚基分布，纤维化过程中的条带强度变化如图1所示。在纤维化开始时（0小时），SPI2的条带数量多于SPI6和SPI10，特别是在约43 kDa和31 kDa处有额外的条带。与此一致，SEC结果显示SPI2含有更高比例的...结论
本研究通过调整中和pH值制备了三种类型的SPI，并系统研究了它们在酸热诱导纤维化和聚集行为方面的初始结构差异。结果表明，经过酸处理的SPI（SPI2）含有低分子量的蛋白质单体和肽段，这些成分促进了纤维化过程中的亚基水解和β-折叠形成，最终生成了长而刚性的纤维共存系统。
CRediT作者贡献声明
欣佳：撰写 – 审稿与编辑，监督。李军银：监督，资金获取。惠琳鸾：方法学，研究。夏ohan Hua：撰写 – 初稿，方法学，研究，数据分析。文佳艳：方法学，研究
未引用参考文献
Afkhami et al., 2024; Dong et al., 2016; Wang et al., 2012; Wang et al., 2024; Xu et al., 2026.利益冲突声明
作者声明他们没有已知的可能会影响本文工作的竞争性财务利益或个人关系。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的可能会影响本文工作的竞争性财务利益或个人关系。
致谢
本工作得到了国家自然科学基金（编号：32272337和32572555）、国家重点研发计划（编号：2024YFD2101302）、四川省自然科学基金（编号：25NSFSC0637）以及2024年四川省工业技术研究院省级支持计划的支持。
