《Food Chemistry: X》：Modulating protein–polysaccharide gel networks
via almond protein to improve physicochemical stability of millet-based set yogurt
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杏仁分离蛋白（almond protein isolate，API）在小米基凝固型酸奶中充当胶凝剂。API 补充使在黄原胶（xanthan gum，XG）稳定基质中形成致密、自支撑凝胶。1% API 产生理想凝胶稳定性、黏弹性（viscoelasticity）
杏仁分离蛋白（almond protein isolate，API）在小米基凝固型酸奶中充当胶凝剂。API 补充使在黄原胶（xanthan gum，XG）稳定基质中形成致密、自支撑凝胶。1% API 产生理想凝胶稳定性、黏弹性（viscoelasticity）和微观结构（microstructure）。API 作为结构增强剂，改善谷物基凝固型酸奶质地。
论文主体解读
植物基乳制品替代品市场正快速扩大，驱动因素包括对气候变化的认识、伦理消费以及乳糖不耐受等。植物基酸奶是来源于植物源水提物的发酵非乳制品，目前以大豆基产品为主，原因在于其蛋白质含量高和成本低；但大豆存在致敏性和不良风味等限制，降低消费者接受度。因此，拓展植物基酸奶原料来源十分必要。小米（proso millet，Panicum miliaceum）属于禾本科小粒谷物，营养密度高，被称为“营养谷物”，气候适应性强，是第六大栽培谷物。传统发酵小米制品说明发酵可优化小米营养价值和适口性，并部分缓解抗营养化合物限制。然而，谷物基乳替代品蛋白溶解性有限，提取过程中蛋白损失大；小米中醇溶蛋白占优势，可提取蛋白仅为 0.5–2%，导致凝胶网络形成差。可溶性蛋白不足会限制凝胶形成能力，造成凝固型酸奶质构不良。已有策略包括将小米奶部分替代牛奶、与牛奶共发酵，或添加聚合乳清蛋白和 XG 等结构剂，但这些方法依赖乳源蛋白。植物蛋白的凝固行为不同于乳蛋白，豆类和豌豆蛋白功能高度依赖 pH 和加工条件，豆蛋白在等电点附近可过度聚集，产生粗糙颗粒感和不良口感，豆类蛋白还可能有豆腥味。杏仁因风味温和、质地细腻而受关注；杏仁分离蛋白（API）主要含水流溶性球蛋白 amandin（占总蛋白 65–70%），等电点与酪蛋白相似（pH 4.5–5.5），在热和酸性条件下可发生结构变化促进凝胶网络形成，且在 pH 4 下仍有约 70–80% 溶解性。XG 是阴离子多糖，酸稳定性好，可改善质构和物理稳定性。研究人员据此假设，在 XG 稳定的小米基质中改变 API 浓度可调控蛋白–多糖相互作用并改善小米基凝固型酸奶（millet-based set yogurt，MSY）凝胶形成。研究目的是确定 API 在 XG 稳定小米基质中凝胶网络形成的浓度依赖作用；小米奶补充 API（0、0.5、1、1.5、2%，w/v）和 XG（0.5%，w/v），评价所得 MSY 的理化、结构、流变和感官性质，并评估 API 介导相互作用如何将弱凝胶谷物基质转化为自支撑低脂凝固型酸奶。
关键技术方法概述如下：研究人员制备小米奶和 API，建立五组 MSY，并添加 XG、菊粉和蔗糖，接种 vegan starter，发酵至 pH 4.6 后于 4 °C 贮藏。样本来源方面，小米购自 Daegu Nongsan Co.（Daegu，Republic of Korea），脱脂杏仁粉由 Megadeal Co.（Gyeongnam，Republic of Korea）提供，XG 购自 ESfood Co.（Gyeonggi-do，Republic of Korea），菊粉由 Hankook Biotech（Daegu，Republic of Korea）提供，starter 来自 Sacco Srl（Codarago，Italy），商业豆基凝固酸奶来自 Dugong Co. Ltd.（Incheon，Republic of Korea）作参考。感官评价由 8 名男性和 12 名女性训练评价员完成，年龄 23–30 岁，经 Konkuk University IRB 批准（KKUIRB-202602-HR-177）。主要技术包括近似组成分析、pH/可滴定酸度/乳酸菌计数、邻苯二甲醛（o-phthaldialdehyde，OPA）法蛋白水解、聚焦离子束扫描电镜（focused ion beam scanning electron microscopy，FIB-SEM）、傅里叶变换红外光谱（Fourier transform infrared，FT-IR）二级结构分析、ζ-电位、自由巯基（free sulfhydryl，SH）含量、分子间力分析、色差、持水力（water holding capacity，WHC）、背挤出测试、流变频率扫描和三区间触变测试（three-interval thixotropy test，3ITT）、感官评价以及统计相关分析。
研究结果按原文小标题概括如下。
3.1 近似组成分析：通过近似组成分析发现，原料小米干物质 88.55%、粗蛋白 13.29%；制成小米奶后粗蛋白降至 1.23%、粗脂肪降至 0.15%。API 补充以浓度依赖方式提高干物质和粗蛋白，A2 粗蛋白为 2.23%，约为对照的六倍。粗脂肪始终低于 0.5%，符合低脂及无脂声称标准。总碳水化合物增加，反映配方中加入蔗糖、菊粉和 XG。结论是 API 补充提高 MSY 营养特征并支持凝固型凝胶形成。
3.2 发酵特性：通过 pH、可滴定酸度、乳酸菌计数和 OPA 分析发现，初始 pH 随 API 浓度增加；除 A0.5 外，API 组在 pH 5.5 后快速下降并更早达到 pH 4.6。可滴定酸度逐步增加，A2 最高。乳酸菌计数由 A0 的 5.29 ± 0.03 log CFU/g 增至 A2 的 7.00 ± 0.01 log CFU/g。OPA 显示发酵后三氯乙酸（trichloroacetic acid，TCA）可溶性 OPA 反应性氨基增加，A0 由 1.33 增至 1.64 mM glycine equivalents，A2 由 2.39 增至 3.42 mM。结论是 API 补充与更高可溶性氮化合物、更高乳酸菌计数和加速酸化相关。
3.3 微观结构和宏观外观：通过 FIB-SEM 和倒置测试发现，A0 呈碎片化、连接差、不规则颗粒且流动。A0.5、A1、A1.5 形成致密均匀、蜂窝状孔网络，倒置后保持形状，表面更光滑、更具内聚性。A2 则孔塌陷、区域断裂，表面粗糙、聚集并可见析水。结论是中等 API 补充形成内聚多孔网络，而 2% API 伴随过度聚集、脆性和部分网络塌陷。
3.4 结构特性：通过 FT-IR 和蛋白二级结构分析发现，约 3300 cm
?1 的 OH 和 NH 伸缩带随 API 浓度增加略变宽变弱；1050–1100 cm
?1 峰归因于小米奶及 XG、菊粉等多糖的 C–O–C 和 CO 伸缩；酰胺 I 和酰胺 II 带在 A0 中几乎不可检出，API 补充后更明显。二级结构中，A0.5–A2 含更多 α-螺旋（25.53–28.00%）和较少 β-折叠（28.48–30.70%），但各 API 组相似，不能单独解释质构和凝胶稳定性差异。结论是差异更与网络组织、蛋白聚集和分子间相互作用有关。
3.5 化学相互作用：通过分子间力分析、ζ-电位和自由 SH 分析发现，API 补充改变分子间作用谱。静电相互作用在多数 API 组中占主导，从 A0.5 的 0.17 mg/mL 增至 A1.5 的 0.49 mg/mL，A2 降至 0.27 mg/mL，同时氢键增至 0.26 mg/mL。所有 MSY 的 ζ-电位为负，随 API 增加负值减小，从 A0 的 ?43.5 mV 至 A2 的 ?26.0 mV，A2 绝对 ζ-电位显著降低。发酵后自由 SH 含量均下降，A2 降幅最大（0.63 至 0.51 μmol/g，p<0.001），但低于豆基酸奶所报道的 3.1–7.2 μmol/g，说明二硫键不是主导作用。结论是蛋白–多糖基质中的离子相互作用可能是 MSY 凝胶稳定的主要贡献，A2 中静电排斥降低导致更大聚集。
3.6 颜色和 WHC：通过色差和离心法发现，L* 随 API 浓度增加，a* 降低，b* 增加，A2 的 b* 最高。与 Holstein 牛奶凝固酸奶相比，API 补充使 MSY 颜色更接近乳基酸奶。WHC 在 A0 为 17.65%，A0.5 为 99.00%，A1 为 97.92%，A1.5 为 89.47%，A2 为 59.77%。结论是 A0.5 和 A1 持水最高，高 API 浓度下结构破坏导致 WHC 显著下降。
3.7 背挤出测试：通过背挤出测试发现，硬度和稠度指数随 API 浓度显著增加，硬度由 A0 的 0.19 N 增至 A2 的 21.46 N，稠度指数由 4.56 N·s 增至 437.18 N·s，内聚性和内聚功绝对值也增加。与乳基凝固酸奶通常 2–3 N 和 50–60 N·s，以及植物基羽扇豆–燕麦酸奶约 4 N 和约 90 N·s 相比，A0.5 和 A1 更接近这些范围，A1.5 和 A2 过高。结论是中等 API 补充提供有利质构，高 API 导致致密、柔顺性差和颗粒感，A2 尤其明显。
3.8 流变特性：通过频率扫描和 3ITT 发现，所有样品 G′ 高于 G″，呈弹性固体样行为。A0 的 G′ 和 G″ 低，结构弱且流动性强。API 补充提高模量，A0.5–A1 的模量接近传统乳酸奶 1–100 Pa 范围，A2 达 10
3–10
4 Pa，显示高刚性。tan δ 均小于 1；A0 的 tan δ 高但模量低，说明网络未充分发育。A0.5 和 A1 的 tan δ 分别为 0.30–0.33 和 0.24–0.31，同时 WHC 高；A1.5 和 A2 的 tan δ 更低但 WHC 下降。3ITT 中，A1 恢复率显著高于 A1.5 和 A2，A2 恢复最低；A0.5 和 A1 变形率显著低于 A0 和 A1.5，A2 变形率最高。结论是结构恢复取决于网络组织和蛋白聚集程度，而非单一相互作用强度或凝胶刚性。
3.9 感官特性：通过训练评价员感官评价发现，MSY 外观得分高于商业豆基凝固酸奶，后者外观最低。A0.5 和 A1 质地得分最高，与其凝固酸奶样硬度和流变行为一致。API 补充改善滋味和风味，A2 滋味和风味得分最高；但 A1 总体可接受性最高（4.85 ± 0.36）。结论是总体偏好由多个质量属性的平衡决定，A1 在颜色外观、持水、微观均匀性、质构和风味之间提供最佳平衡。
3.10 相关分析：通过 Pearson 相关分析发现，硬度与稠度、内聚性绝对值、内聚功绝对值强正相关（r = 0.91–0.99，p<0.001），与 1 rad/s 下 G′ 正相关（r = 0.57，p<0.05），与 tan δ 负相关（r = ?0.81，p<0.001）。硬度和 G′ 与恢复率负相关（r = ?0.71 和 ?0.75，p<0.01），恢复率与变形率负相关（r = ?0.80，p<0.001）。静电相互作用与质构参数和 WHC 正相关，与 tan δ 负相关（r = ?0.84，p<0.001）。A2 中氢键增加，与 G′ 正相关但与恢复率负相关。结论是更强的分子间相互作用和更高凝胶刚性不一定改善持水或结构恢复。
3.11 提出 MSY 凝胶形成机制：研究人员根据观察提出，A0 蛋白含量最低，形成不连续基质，外观流动且 WHC 低。API 补充提高蛋白含量并伴随更连续网络形成。90 °C 加热 30 min 可能诱导 API 和小米蛋白构象变化，发酵使 pH 降至 4.6，接近 API 等电范围。较高 API 浓度下，绝对 ζ-电位降低，静电排斥减少，伴随蛋白结合和聚集增强。在蛋白–多糖基质中，带电蛋白区域与阴离子多糖包括 XG 和天然小米多糖之间的静电吸引可能参与网络形成。静电贡献增至 A1.5 后在 A2 下降，而氢键在 A2 增加；A2 虽硬度更高，但聚集、孔塌陷、析水和 WHC 降低。A0.5 和 A1 形成连续多孔基质且持水高。结论是凝胶结构取决于分子间相互作用平衡而非网络强度本身；详细分子事件未被直接测定，需进一步分子水平表征。结果支持通过发酵诱导蛋白凝胶化生产植物基凝固酸奶，其凝胶形成模式类似传统乳基凝固酸奶。
讨论部分总结：该研究围绕 API 在 XG 稳定小米基质中的浓度依赖作用展开。API 作为结构增强剂，可调节蛋白–多糖凝胶网络，使原本弱凝胶的小米基质形成自支撑凝胶。中等 API 浓度（0.5–1%）形成连续多孔网络，提高 WHC、质构和流变稳定性，其中 A1 总体可接受性最高。过高 API（尤其 2%）导致绝对 ζ-电位降低、静电排斥不足、蛋白聚集、孔塌陷、析水和结构恢复变差。静电相互作用是凝胶稳定的重要贡献，二硫键贡献有限，氢键在 A2 增加。相关分析表明，凝胶刚性和相互作用强度增加并不必然改善持水或剪切后恢复。该研究意义在于提供一种无大豆、低脂、小米基凝固型酸奶开发策略，拓宽植物基酸奶原料来源，并改善谷物基凝固酸奶的物理稳定性和感官品质。
研究结论翻译：杏仁分离蛋白（API）补充使小米基凝固型酸奶形成自支撑结构。热诱导蛋白展开和发酵驱动酸化促进蛋白–多糖相互作用和聚集。增强的静电相互作用与 A0.5 和 A1 中连续多孔网络相关，维持高 WHC（≥97.92%）。A0.5 和 A1 的硬度和稠度指数值与已报道的乳基和植物基凝固酸奶相当。在 A2 中，较低绝对 ζ-电位和降低的自由 SH 含量（p<0.001）伴随更大聚集、高硬度、孔塌陷、析水和结构恢复降低。在测试配方中，A1 通过促进发酵、维持流变稳定并达到最高总体可接受性（4.85），提供最有利平衡。总体而言，API 补充使无大豆植物基凝固酸奶的开发成为可能，其凝胶形成模式类似传统乳基凝固酸奶。
