通过pH转变预处理与美拉德反应增强鲍鱼蛋白水解物-菊粉偶联物的油水界面行为和乳化性能

《Food Hydrocolloids》：Enhancing oil-water interfacial behavior and emulsion properties of abalone protein hydrolysate-inulin conjugates by pH-shift pretreatment and Maillard reaction

　　## 摘要• 碱性pH偏移诱导APH适度结构展开。• pH偏移将APH糖基化从聚集导向界面组装。• 联合处理增强了APH的两亲性平衡。• APH-菊粉偶联物形成了抗变形的油-水界面膜。## 引言海洋来源的蛋白质及其水解物相较于陆地蛋白质资源具有多项优势，包括减轻陆地蛋白质供应压力、降低人畜共患病的传播风险，以及减少宗教饮食限制（Yan等人，2024）。鲍鱼作为亚洲传统功能性食品，富含蛋白质，是一种具有广阔应用前景的海洋蛋白资源（Li等人，2025）。然而，鲍鱼肌肉的可食部分中不溶性蛋白占比高达51.4%，可溶性蛋白仅占48.6%，这种低溶解度限制了其在食品配方中的应用（Li等人，2025）。先前的研究表明，鲍鱼蛋白水解物（APH）显著改变了鲍鱼蛋白的分子结构，并提高了其溶解度和乳化活性（Zhu等人，2025）。然而，乳化活性的提高并不一定能确保形成机械稳定的界面膜。酶解降低了蛋白分子量，产生了异质肽片段。尽管这些较小的分子可能快速扩散至油-水界面，但肽吸附的减少可能限制内聚黏弹性层的形成（Asaithambi等人，2023）。在乳状液形成过程中，蛋白质必须吸附在油-水界面形成保护性界面层（Zhang等人，2025），而降低界面张力并防止液滴重新聚集仍是胶体科学中的核心挑战（Cai等人，2023）。多糖作为食品系统中常见的天然大分子，具有强烈的亲水性、流变调控能力和界面稳定作用。与非共价相互作用相比，多糖与蛋白质之间的共价偶联可显著提高蛋白的持油能力和乳化性能（Li等人，2022）。蛋白质与多糖之间的Maillard反应已被广泛认为是改善蛋白质功能特性的有效策略，因为它在可控的温度、pH和时间条件下自然进行，无需添加额外的化学试剂（Cao等人，2025）。然而，许多商品化多糖会带来过强的甜味和热量，可能影响营养食品的感官品质，并限制其在特定消费群体中的适用性（Ke & Li，2023）。菊粉作为一种天然存在的可溶性膳食纤维，提供了有前景的替代方案。由于菊粉在上消化道中不被消化，它具有益生元功能，常被用作膳食补充剂或作为脂肪/糖的替代成分（Chang等人，2025）。低聚合度（DP）菊粉通常具有更高的溶解度和分子流动性，增加了对活性氨基的可及性，有利于Maillard反应。相比之下，高DP菊粉更倾向于链缠结和网络形成，据报道能更有效地增强蛋白质凝胶（Li等人，2024）。Chen等人（2024）也发现，低DP菊粉更容易与马铃薯蛋白发生Maillard反应，而高DP菊粉则产生更强、更致密的凝胶网络。pH偏移法是一种简单有效的蛋白质结构和功能改性策略（Jiang, Wang等，2022）。该方法先将蛋白质置于强碱性或强酸性条件下，然后再恢复至中性pH（Yu等人，2025）。先前的研究表明，pH偏移处理可促进豌豆蛋白与菊粉之间的共价结合，从而显著改善乳化性能，其中碱性调控比单独处理蛋白质更为有效（Jiang, Zhang等，2022）。尽管pH偏移辅助糖基化已在完整的食品蛋白（包括植物蛋白和乳蛋白）中得到广泛研究，但蛋白水解物代表着截然不同的界面体系。酶解会产生具有不同分子量、电荷分布和疏水性的异质蛋白片段和肽。虽然这些变化可能有助于分子向油-水界面的扩散，但肽分子尺寸过度减小可能损害分子间连接，削弱内聚黏弹性界面膜的形成（Schr?der等人，2017）。近期的研究还表明，糖基化蛋白水解物可能表现出与完整蛋白和大分子量肽截然不同的界面响应特征，表明为完整蛋白建立的改性机制不能直接外推至水解物体系（Shi等人，2025）。这些特征使得分子分散、热诱导聚集和多糖偶联之间的平衡调控对蛋白水解物尤为重要。然而，湿热处理过程中的pH历史如何调控APH聚集与APH-菊粉偶联之间的竞争，以及这种竞争随后如何主导界面组装和力学性能，目前尚不清楚。我们假设，在适当的Maillard反应条件下，菊粉与APH之间的共价偶联可以通过增加空间位阻和增强界面功能来有效克服APH在乳化性能方面的局限性。为了区分碱性pH调控与湿热处理本身的效果，本研究引入了中性湿热处理作为工艺参照。因此，将APH-菊粉体系在相同的热处理条件下分别置于中性或碱性pH环境中，以考察热诱导聚集与共价糖基化之间的竞争关系。所得的结构变化进一步与界面吸附动力学、膨胀流变学和O/W乳化液性质相关联。本研究有望拓展APH和菊粉在乳化食品中的应用潜力，同时促进鲍鱼蛋白资源的高效利用。## 章节摘要### 材料水解度为7.44 ± 0.17%的鲍鱼蛋白水解物（APH）按照先前的方法制备（Zhu等人，2025）。简要而言，鲍鱼蛋白使用食品级木瓜蛋白酶进行30分钟的限制性水解，随后将溶液迅速冷却至4°C冰水浴中抑制酶活性，并立即喷雾干燥获得APH粉末。菊粉（来源于菊芋，纯度≥90%，聚合度8-10，CAS号9005-80-5）### Maillard反应条件的评估APH与菊粉之间的Maillard反应程度受到APH与菊粉质量比、湿热处理温度和反应时间的强烈影响，这反映为度值（DG）、褐变强度和乳化性质的协同变化。如图1所示，最佳反应条件为APH:菊粉质量比2:1、温度85°C、反应时间90 min，在此条件下DG达到最大17.67%（P < 0.05）。在温和条件下，Maillard反应### 结论本研究探讨了中性条件和碱性条件下APH-菊粉偶联物的结构、油-水界面行为、乳化性质和流变学特性。通过SDS-PAGE、FT-IR光谱和SEM微观结构分析，成功验证了碱性条件下菊粉与APH之间的Maillard反应。观察到的内源荧光强度降低、β-转角含量增加以及疏水-亲水平衡的改善### CRediT作者贡献声明**李金珍**：撰写–初稿，可视化，验证，方法论，调查，形式分析，数据整理。**郑慧娜**：撰写–审阅与编辑，指导，项目管理，资金获取，概念化。**曹文洪**：资源，调查。**林海生**：验证，调查。**高嘉龙**：资源，调查。**陈忠琴**：验证，调查### 未引用参考文献Jiang等人，2022；Li等人，2026；Liu等人，2026；Liu等人，2026；Sun等人，2025；Zhao等人，2026。### 利益冲突声明作者声明，不存在任何已知的竞争经济利益或个人关系可能影响本文所报告的工作。### 数据可用性数据可应要求提供。### 声明我们确认本提交不存在利益冲突，且稿件已获所有合著者批准。所呈现的研究具有原创性，未在其他地方发表，也未同时投稿至其他期刊。### 利益冲突声明? 作者声明，不存在任何已知的竞争经济利益或个人关系可能影响本文所报告的工作。### 致谢本研究受**国家重点研发计划**（2024YFD2401805）、广东省现代农业科技体系贝类与藻类产业创新团队（2024CXTD23）、**广东省基础与应用基础研究基金**（2024A1515010955）和中国现代农业产业技术体系（CARS-49）资助。**作者：** 李金珍 | 曹文洪 | 林海生 | 高嘉龙 | 陈忠琴 | 郑慧娜