《Food Hydrocolloids》：Heat-induced gelation of ultrasonically extracted saline-alkali-grown soybean protein: Correlation between protein conformation and gel functional behavior
编辑推荐：
•种植大豆：盐碱土中的蛋白质含量略高于普通土壤。•超声辅助提取盐碱土蛋白质提高了蛋白质的回收率和纯度。•盐碱大豆蛋白表现出较高的11S/7S比值和良好的凝胶网络。•超声处理对大豆蛋白结构产生影响，从而赋予其优异的凝胶特性。引言凝胶可被视为一种半固态基质，其中连续的三维网络固定
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种植大豆：盐碱土中的蛋白质含量略高于普通土壤。
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超声辅助提取盐碱土蛋白质提高了蛋白质的回收率和纯度。
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盐碱大豆蛋白表现出较高的11S/7S比值和良好的凝胶网络。
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超声处理对大豆蛋白结构产生影响，从而赋予其优异的凝胶特性。
引言
凝胶可被视为一种半固态基质，其中连续的三维网络固定了大量液态相。在食品应用中，此类基质在决定口感、质感和感官品质方面发挥着关键作用（Z. Chen等，2024）。目前，食品行业对动物蛋白的过度依赖已不可持续，替代动物蛋白的方案正在积极寻求中（Sun等，2025；X. Zhao、Kim、Kim和Kim，2024）。植物蛋白是全球最丰富的蛋白质来源之一，其生产的环境足迹较低，因此受到广泛关注，被视为潜在的替代蛋白（T.-H. Li等，2024）。
大豆在全球范围内有着广泛的种植历史，至今仍是为全球农业生产做出重要贡献的主要作物之一。大豆是重要的植物蛋白来源，其种子蛋白质含量约占干基的35%-40%，而大豆分离蛋白通常蛋白质含量超过90%（Meng等，2024）。大豆的主要贮藏蛋白为7S β-伴球蛋白和11S 大豆球蛋白，这两类球蛋白共计约占大豆总蛋白的70%。具体而言，11S 大豆球蛋白以六聚体形式存在，其估计分子量约为300-380 kDa。相比之下，7S β-伴球蛋白是由α、α′和β亚基组成的三聚体糖蛋白，分子量通常在150至200 kDa之间。大豆蛋白的氨基酸组成较为均衡，但含硫氨基酸相对有限（Meng等，2024；Xi、Yao和Chen，2021）。大豆蛋白被广泛应用于植物蛋白凝胶食品、重组产品以及其他需要良好质感和保水性的食品体系中，这得益于其营养价值高、来源广泛及加工适应性优良（Y. Ma、Chen、Chen和Lv，2025）。除凝胶食品外，大豆蛋白还作为植物蛋白纤维和肉模拟物的主要蛋白质来源被广泛使用，其中植物蛋白组成的变化可显著影响质感、复水行为、结构特性及蛋白质介导的相互作用（Y. Zhang等，2024）。Gao等（Gao等，2024）发现，将脱脂大豆蛋白和大豆分离蛋白添加至白乌鱼鱼糜中可抑制内源性蛋白酶活性，并提高凝胶断裂强度和断裂距离，表明大豆蛋白的掺入可有效增强原始凝胶网络的力学性能。Wang等（Yang Wang、Ma、Liu和Gong，2026）开发了大豆分离蛋白-透明质酸乳化凝胶，其网络结构更为致密、凝胶强度更高，进一步证实了大豆蛋白在增强凝胶稳定性方面的作用。San等（San等，2026）利用pH循环技术制备了基于大豆蛋白的复合凝胶，并报道了凝胶弹性、咀嚼性和胶黏性的改善，表明大豆蛋白可促进凝胶网络形成和质感增强。
除主要蛋白组分外，蛋白质提取物中通常还含有多种非蛋白杂质，包括脂质、膳食纤维、淀粉衍生成分、酚类化合物及其他残留物。蛋白质含量在很大程度上取决于提取方法。传统的碱溶-酸沉（AD-AP）法仍是蛋白质制备最常用的方法，但其存在提取效率低、蛋白质严重聚集及功能性质差等不足（Chandran、Kashyap和Thakur，2024；Luthria、Maria John、Marupaka和Natarajan，2018；Y. Zhao、Tian、Xu、Jiang和Sui，2022）。超声辅助提取（UAE）作为一种绿色高效的替代方法应运而生，其空化效应和机械效应可增强传质过程，促进细胞破裂和蛋白质释放，并通过调节构象和暴露活性基团来改善蛋白质凝胶化性质（Ding等，2021）。Zhang等报道，高强度超声辅助碱提取法将大豆蛋白的提取率从传统碱提取法的26.39%显著提高至35.28%，而总蛋白收率也从47.4%提高至52.3%（W. Zhang、Boateng、Wang、Lin和Vardhanabhuti，2024）。Das等（Das、Panesar和Saini，2023）利用超声辅助提取法制备大豆分离蛋白，发现与常规提取样品相比，超声提取样品的蛋白质含量从88.63%提高至91.60%。Guo等进一步指出，超声处理可快速改变大豆蛋白结构并显著改善其功能性质（Guo、Deng、Hu、Zhu和Zhu，2024）。Wen等还证明，狭缝发散超声辅助湿热处理可改变大豆蛋白的二级结构并增加荧光强度，从而提高热稳定性和黏度（Wen等，2020）。据An等所述，超声功率的调节在促进蛋白质凝胶化能力方面起着关键作用，因为适当的超声处理可增强凝胶的质地属性，从而有利于构建强健的三维凝胶网络（An等，2025）。豆类体系中的最新证据进一步表明，双频超声辅助发芽可调控淀粉-蛋白质行为，改善水合功能和功能性质，并促进致密弹性凝胶网络的形成（Z. Zhang等，2026）。Yuan等同样证明，高强度超声产生的热效应可促进大豆分离蛋白凝胶体系的凝胶硬度和储能模量提升（Yuan等，2026）。因此，UAE在升级大豆分离蛋白的功能性方面具有相当大的前景。除超声技术外，改善大豆蛋白凝胶特性的近期策略还包括pH漂移法（Meng等，2024）或pH循环法（San等，2026）、酶促交联（T. Li等，2024）、多糖/多酚复合物化（Y. Zhao等，2024）以及酶解-均质联合处理（Teng等，2026）；这些方法可改变蛋白质构象，促进蛋白质间缔合，并强化凝胶网络。与需要额外交联剂、酶或单独加工步骤的改性路线相比，UAE因其空化效应可在蛋白质分离过程中同时强化传质并诱导适度的构象重排而颇具吸引力。因此，提取与功能改性可在单一操作中整合完成，有望降低工艺复杂性，同时提高回收率和凝胶形成性能。这种双重提取-改性作用对于盐碱种植区未被充分利用的大豆资源尤为相关。
中国是全球最大的大豆消费国，也是世界第四大大豆生产国（S. Li等，2024）。充分利用盐碱土种植大豆是保障粮食安全和促进行业发展的重要措施。盐碱土作为一种特殊的生态胁迫，可诱导大豆种子蛋白质组成和分子结构的适应性变化，从而改变其功能特性（R. Yang等，2024）。然而，关于盐碱环境下大豆蛋白的提取特性和凝胶化行为的研究仍然匮乏。值得注意的是，目前尚未有系统的对比研究评估盐碱品种和常规品种在蛋白质构象、凝胶化行为以及对超声暴露响应方面的差异。因此，阐明盐碱大豆蛋白的构象基础及其凝胶化优势对于拓宽其在边际农业土壤上的增值利用具有重要意义。
本研究选取了四个大豆品种：一个盐碱品种（齐黄34），两个在盐碱土中种植的品种（济豆23和林豆21），以及一个常规品种（佳豆33）。采用碱溶-酸沉（AD-AP）法和超声辅助提取（UAE）法从这些品种中提取蛋白质。首先以齐黄34为代表性材料，利用响应面法对UAE工艺进行优化。随后，系统比较了各品种和提取方法下的蛋白质结构、热诱导凝胶特性及凝胶储藏稳定性。本研究的主要目标是为盐碱土来源大豆蛋白的高效分离和实际应用奠定理论基础，最终旨在促进高品质植物源凝胶产品的开发。
章节摘要
材料
大豆蛋白分别取自盐碱大豆齐黄34、在盐碱土中种植的常规大豆（济豆23和林豆21）以及常规大豆（佳豆33），所有样品均采购自中国山东省，由盐碱地综合利用国家技术创新中心提供。大豆来源及当地土壤特性的详细信息见表S1。所有化学试剂
模型拟合
以蛋白质浓度为响应值，采用BBD设计优化超声功率（A）、超声时间（B）和碱溶pH（C）。实验结果表明，蛋白质浓度在42.21至54.95 mg/mL之间变化，在优化提取条件下可获得最大蛋白质浓度54.95 mg/mL，具体条件为超声功率400 W、超声处理时间20 min、碱溶pH为9.0。该条件对应
结论
本研究系统比较了不同来源大豆蛋白在碱溶-酸沉（AD-AP）法和超声辅助提取（UAE）条件下的提取特性、结构特征及热诱导凝胶性质。与AD-AP相比，UAE显著提高了蛋白质提取率，并增强了保水性和凝胶特性，对于盐碱土种植大豆的蛋白质尤为明显。本
CRediT作者贡献声明
杨婧：论文撰写 – 审阅与编辑、监督、概念构思。李大鹏：监督、项目管理、资金获取。李亚杰：论文撰写 – 审阅与编辑。刘佳琪：可视化呈现。韩新辉：论文撰写 – 审阅与编辑、论文撰写 – 初稿、方法学、调查研究。单保森：论文撰写 – 审阅与编辑、监督
未引用参考文献
Li等，2024；Li等，2024；Liu等，2025；Liu等，2025；Pi等，2023；Pi等，2023；Wang等，2022；Wang等，2026；Zhang等，2024；Zhao等，2024。
利益冲突声明
作者声明，他们不存在已知的利益冲突或个人关系可能影响本文所报告的工作。
致谢
本研究得到山东省重点研发计划项目（2024SFGC0401）的资助。
韩新辉|单保森|李亚杰|刘佳琪|杨婧|李大鹏
