《Food Bioscience》：Ultrasound-induced structural reassembly improves digestibility of chickpea–whey dual proteins through multi-scale conformational and molecular dynamic studies
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•超声波展开并解聚了鹰嘴豆蛋白-乳清蛋白双蛋白体系。•氢键和疏水相互作用组装出精细球形纳米颗粒。•结构变化将体外消化率提高至98.57%。•超声波加速了消化过程中必需氨基酸的释放。•过量超声导致二次聚集并降低消化率。引言随着全球对可持续蛋白质来源的需求不断增加，开发高蛋白含量
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超声波展开并解聚了鹰嘴豆蛋白-乳清蛋白双蛋白体系。
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氢键和疏水相互作用组装出精细球形纳米颗粒。
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结构变化将体外消化率提高至98.57%。
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超声波加速了消化过程中必需氨基酸的释放。
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过量超声导致二次聚集并降低消化率。
引言
随着全球对可持续蛋白质来源的需求不断增加，开发高蛋白含量食品已成为食品科学领域的重要研究课题（Aghababaei等，2024）。植物蛋白与高质量动物蛋白的结合可通过双蛋白之间的分子间相互作用改善氨基酸互补性和功能特性（Alrosan等，2024）。与单一蛋白体系相比，双蛋白体系可能提供互补的营养和功能性（Boukid，2021；Gu等，2026）。
鹰嘴豆蛋白（CP）因其低致敏性、氨基酸组成均衡以及资源储量丰富而被认为是理想的动物蛋白替代品或部分替代品（Kang等，2022）。作为全球第三大种植量最多的豆类作物，其分离蛋白表现出优异的生物利用度和生理活性（Dnyaneshwar Patil等，2024；Huang等，2025）。然而，CP也存在局限性，如紧密的球形天然构象和相对较高的表面疏水性，导致其在食品体系中的溶解度和生物利用度较低（Contardo等，2025）。此外，植酸、单宁和胰蛋白酶抑制剂等抗营养因子与CP生成稳定复合物，进一步降低了其在胃肠道中的水解效率（Kheto等，2024；Ohanenye等，2022）。
相反，乳清蛋白（WP）作为动物源蛋白，提供了完整的氨基酸谱，富含游离氨基酸（FAA）和支链氨基酸（BCAA）（Deng等，2026）。WP呈现典型的紧密球形构象，表面暴露极性侧链（Khalesi等，2023）。这种结构使WP在胃酸条件下能保持较高的溶解度，作为一种典型的"快速消化"蛋白具有高胃排空率（Deng等，2026）。然而，WP的应用也存在局限性。一方面，由于WP紧密的球形结构和高度折叠特性，在胃消化阶段常表现出对胃蛋白酶水解的强烈抗性（Khalesi等，2023）。另一方面，随着动物蛋白需求的增长，传统畜牧业的环保可持续性问题也应得到重视，如温室气体排放、土地资源消耗等（Caron等，2025）。
将CP与WP结合在理论上可实现植物蛋白的经济可持续性与动物蛋白的高吸收率的完美整合，从而实现氨基酸谱的互补和营养强化。尽管WP本身具有高度溶解性，但简单的混合往往难以克服植物蛋白固有的空间位阻和低溶解度。这种物理不相容性导致CP与WP之间的整合效率和消化性较差（Zhu等，2025）。结构上的不相容性会引起植物球蛋白与乳清蛋白之间表面电荷分布和亲水性/疏水性的差异。胶体稳定性可能进一步阻碍FAA在胃肠道中的协同释放（Boukid，2021）。因此，采用高效的物理改性技术来介导双蛋白复合物的分子构象是最大化其营养递送效率的关键。
作为一种新兴技术，超声波能显著改变蛋白质的分子结构，同时通过空化产生的物理剪切力和化学效应促进其营养递送效率和功能特性（Zhu等，2026）。超声波产生的极高但短暂的温度和压力能有效诱导蛋白质展开和多肽链的重新排列（Lu等，2025）。已有报道表明，超声波可诱导蛋白质二级结构转变并增加其柔韧性和表面活性，例如α-螺旋向无规卷曲的转变（Liu等，2026）。此外，超声波产生的局部微射流破坏维持蛋白质三级结构的疏水相互作用和氢键，显著减小蛋白质体系的粒径并增强静电排斥力（Dnyaneshwar Patil等，2024；Huang等，2025）。已有研究表明，构象重排通过暴露内源性切割位点增强了生物活性肽的释放，最终提高了蛋白质的体外消化率（Bhat等，2022；Cao等，2025；Hu等，2022）。已有报道表明，超声处理可显著修饰单一鹰嘴豆蛋白和乳清蛋白的结构，从而影响其各自的消化特征。例如，鹰嘴豆蛋白分离物的超声处理可通过展开二级和三级结构暴露内部疏水基团，在适当处理条件下显著提高其消化率（Kang等，2022）。类似地，对乳清蛋白施加高强度超声已被证明可以减小粒径并改变表面性质，促进结构可及性（Zhao等，2024）。
为满足市场对高消化性植物-动物双蛋白功能食品（如高蛋白液体膳食、运动营养饮料和高蛋白牛奶替代品）日益增长的需求，本研究专门关注蛋白质溶液的消化过程，系统研究了超声处理如何调节CP-WP复合体系的结构性相互作用并增强其体外消化率的潜在机制。整合了多尺度结构表征、标准化体外消化模型和分子动力学模拟（MDS），全面深入探究超声诱导的构象动态变化以及双蛋白体系生物可及性的改善。研究结果预计将为开发食品中高生物利用度双蛋白提供理论支持和技术指导。
章节摘要
CP-WP复合蛋白溶液的制备
将CP（蛋白含量>80%，Wesibo生物技术有限公司，中国）和WP（蛋白含量>80%，Titan科技有限公司，中国）溶解于0.2 mol/L磷酸盐缓冲液（PBS，pH=7.0）中，配制预定浓度的蛋白质溶液。这种中性水环境有效地规避了CP的等电沉淀区域，确保了最佳的初始蛋白溶解度。两种溶液在室温下连续搅拌2小时。随后，将CP溶液和
超声诱导的粒径减小和胶体分散性提升
超声波产生的空化和微射流调节了CP-WP双蛋白体系的物理稳定性（图1）。未处理样品的初始粒径较大（747.8 nm），浊度较高（0.258）。这一现象与先前研究一致，该研究表明植物源蛋白与动物源蛋白之间存在内源性聚集（Kristensen等，2020）。另一项关于乳清蛋白和豌豆蛋白复合体系的研究也观察到初始聚集现象，该
结论
本研究系统考察了超声处理对由CP和WP组成的复合体系结构和消化率的影响。结果表明，适度超声处理（12.11 W/cm2，40分钟）通过空化剪切力诱导蛋白质分子的深度展开。在微观层面，表现为高度有序的α-螺旋大量转变为柔性无规卷曲，同时固有荧光强度增强
CRediT作者贡献声明
王淑婷：调查研究。袁少峰：软件。姚伟荣：验证。余航：撰写–审阅与编辑，项目管理，概念构思。毕子言：撰写–原始草稿，调查研究。李佳通：调查研究
未引用参考文献
Alrosan，2024；Cao，2025；Deng，2026；Patil等，2024；Dong，2020；Farrokhi，2026；Gu，2026；He，2020；Hu，2022；Huang，2025；Jiang，2026；Kang，2022；Kristensen，2020；Liu，2023；Liu，2022；Liu，2026；Lu，2025；Ohanenye，2022；Pu，2022；Rehman，2025；Shao，2018；Wang，2026；Wang，2023；Xiong，2024；Yan，2025；Yang，2026；Yin，2025；Zhang，2022；Zhang，2018；Zhang，2025；Zhu，2025；Zhu，2026。
利益冲突声明
作者声明不存在可能影响本论文所报告工作的已知竞争性经济利益或个人关系。
致谢
本工作由国家重点研发计划（2024YFF1106500和2024YFF1106504）、国家自然科学基金（32541107）、江苏省前沿技术研发计划（BF2025321）以及中央高校基本研究基金（JUSRP202513005）资助。
毕子言|李佳通|王淑婷|袁少峰|姚伟荣|余航
