《Food Hydrocolloids》：Fabrication and regulation of acid-induced gels from modified yeast protein: Structural features, physicochemical properties, rheological behaviors and gelation regulation mechanism
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•提供了构建酸诱导酵母蛋白凝胶的策略。•GDL浓度显著调控MYP凝胶的特性。•GDL诱导的MYP凝胶具有层状网络结构。•GDL含量的变化改变了凝胶的pH值并重新排列了分子间相互作用。•研究结果可以促进新型MYP基凝胶产品的开发。引言对可持续蛋白质来源日益增长的需求推动了人们对
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提供了构建酸诱导酵母蛋白凝胶的策略。
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GDL浓度显著调控MYP凝胶的特性。
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GDL诱导的MYP凝胶具有层状网络结构。
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GDL含量的变化改变了凝胶的pH值并重新排列了分子间相互作用。
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研究结果可以促进新型MYP基凝胶产品的开发。
引言
对可持续蛋白质来源日益增长的需求推动了人们对微生物蛋白作为传统动物和植物蛋白的有前景的商业替代品日益增长的兴趣（He等，2024）。微生物蛋白生产具有多项优势。微生物蛋白生产通常不受气候影响，消耗的土地和水资源少得多，并减少温室气体排放，使其成为一种可靠且可扩展的食品供应（Dalbanjan等，2024）。值得注意的是，在包括细菌、真菌、藻类和酵母在内的微生物蛋白来源中，由于生长速度快、蛋白质含量相对较高且氨基酸种类完整，酵母蛋白（YP）在开发酵母蛋白基产品方面引起了广泛关注（Cao等，2025；Zhao等，2024）。此外，酵母蛋白已被美国批准作为食品添加剂，自2023年起在中国被正式认可为新型食品原料。目前，酵母蛋白已被广泛研究，在食品产品开发方面具有巨大潜力，包括替代蛋白补充（Liao等，2022）、高水分人造肉制备（Song等，2024；Xia等，2023）、细胞培养肉创新（Wang、Sun等，2024）、风味增强添加剂（Meng等，2024；Niu等，2024）、可持续脂肪替代品（Kong等，2025）、乳化剂添加剂（Hu等，2024；Riedel & Van Der Schaaf，2025）、3D打印产品（Kong等，2026）。例如，Wang等（2024）利用酵母蛋白作为新型可食用支架，发现酵母蛋白可以部分替代胶原蛋白，生产出低致敏性、无异味且营养丰富的细胞培养肉。Gu等（2025）筛选和表征了源自酵母蛋白的新型鲜味肽，揭示其中五种肽显著增强了0.35%谷氨酸钠的鲜味，显示出作为功能食品添加剂的潜力。最近有报道称，高压均质与pH转换联合处理可显著提高酵母蛋白的界面性能。功能改性后的酵母蛋白可以稳定高内相乳液，从而具有压力响应特性和优化的口腔感官品质（Wang等，2026）。总体而言，这些发现大大推进了酵母蛋白基来源的实际应用，并推动了酵母蛋白衍生功能食品产品的创新。然而，目前大多数研究集中在营养特性、风味特征和补充策略上，用于构建YP产品，而YP基凝胶产品的研发和创新尚未得到充分研究。
凝胶形成能力被认为是替代蛋白最重要的功能特性之一，它使这些材料能够为食品体系赋予广泛的质构属性，包括弹性、脆性和韧性。因此，该特性对最终食品的感官品质和商业价值都有深远影响。在蛋白质基凝胶产品的开发和构建方面，由植物或动物蛋白组成的凝胶已得到广泛探索。已经建立了多种制备策略来实现吸引力和排斥力之间的平衡，以构建三维网络（Hashemi等，2026）。一般来说，蛋白质凝胶化通过不同的机制发生，主要包括热诱导、酶诱导和酸诱导途径。其中，热诱导凝胶化是最广泛采用的策略。它触发蛋白质展开，暴露反应性侧链，并促进分子间蛋白质-蛋白质相互作用，最终驱动凝胶网络的形成（Kumar等，2023；Ma & Chen，2023；Zhang等，2025）。然而，热诱导蛋白质凝胶的形成通常需要较高的蛋白浓度。酶改性是调节蛋白质凝胶化的另一种常用方法，通过酶交联来调节蛋白质的结构和功能特性（Jin等，2026；Liu等，2024）。然而，该方法在实际工业应用中目前受到酶成本高和酶反应精确控制的挑战。值得注意的是，酸诱导蛋白质凝胶化通常依赖于当体系pH接近蛋白质的等电点时蛋白质沉淀（Li等，2024a）。通常采用初步热处理来部分变性蛋白质，诱导结构展开并增加疏水基团的暴露（Xia等，2026）。随后添加酸最终实现凝胶化并构建连续的蛋白质网络（Zhou等，2026）。尽管这些方法已被广泛应用于制备各种植物基、动物源或混合凝胶产品，但将其用于制备酵母蛋白基凝胶的研究仍然有限，这极大地限制了YP基功能凝胶产品的创新和发展。
葡萄糖酸-δ-内酯（GDL）是一种酸性凝固剂，广泛用于蛋白质基凝胶产品的生产，如酸奶（Hanley等，2024）、豆腐（Li等，2022）。从机制角度来看，普遍认为GDL可以通过在蛋白质溶液中持续释放质子来逐渐降低pH至蛋白质的等电点。在此阶段，蛋白质分子的净表面电荷降低，静电排斥减弱，从而驱动蛋白质聚集和组装成连续的网络结构（Kharlamova等，2018；Li等，2024a）。目前，许多研究已探索GDL对不同种类蛋白质（如大豆蛋白（Liu等，2025）、乳清蛋白（Shen等，2017）、德坎大麻蛋白（Dash & Singh，2026）、酪蛋白（Li等，2021））的凝胶条件和凝胶特性的影响。值得注意的是，当GDL作为酸性凝固剂来触发或调节蛋白质凝胶化时，普遍认为蛋白质的凝胶行为以及所得凝胶的特性与多种因素高度相关，包括蛋白质的固有理化性质、蛋白质改性策略、GDL浓度以及其他实验条件（Gul等，2021；Li等，2022；Yang、Li Sha & Chen，2025）。迄今为止，尽管GDL对植物和动物蛋白的凝胶具有明显的促进作用，但其对酵母蛋白的调控和促凝效果尚未被探索，因此对其所得凝胶特性的调节仍然知之甚少。
总之，现有发现表明葡萄糖酸-δ-内酯可能是制备酵母蛋白基凝胶的有前景的候选物质。因此，本工作以高压均质改性酵母蛋白作为唯一的凝胶材料，探索了改性酵母蛋白（MYP）在葡萄糖酸-δ-内酯（GDL）酸化下的凝胶特性，并重点关注了葡萄糖酸-δ-内酯浓度对酸诱导MYP凝胶的质构、持水性、微观结构、流变学性质和凝胶行为的影响。同时，基于经典的酸诱导蛋白质凝胶化机制，我们试图解释葡萄糖酸-δ-内酯浓度如何影响MYP的凝胶行为。总体而言，本工作旨在制备酸诱导MYP凝胶并调控其特性，这可以为各种酵母蛋白凝胶产品的开发提供理论基础，并拓展酵母蛋白在食品和医疗保健领域的应用范围。
章节摘要
材料
本研究使用的酵母蛋白（型号F80），提取自Saccharomyces cerevisiae（酿酒酵母），由安琪酵母股份有限公司（中国宜昌）提供。葡萄糖酸-δ-内酯（GDL，AR，98%）购自达瑞精细化工有限公司（中国上海）。HCl、NaOH和十二烷基硫酸钠（SDS）购自克伦化工有限公司（中国成都），所有试剂均为AR级。其余试剂均为分析纯。
改性酵母蛋白和GDL诱导MYP凝胶的制备
凝胶制备的示意图见图1。
GDL诱导MYP凝胶的外观和质构
GDL诱导MYP凝胶的外观见图1B。未添加GDL的对照样品未能形成凝胶结构，呈现液态，表明仅热处理无法在这种条件下导致酵母蛋白凝胶化。当向MYP溶液中加入GDL时，观察到明显的凝胶形成，所有凝胶均呈现不透明的乳白色外观，表面相对光滑。值得注意的是，在较低的GDL浓度下，MYP
结论
综上所述，本研究通过葡萄糖酸-δ-内酯酸化成功制备了酸诱导MYP凝胶，并证明了GDL浓度可以有效调控凝胶性能。MYP凝胶的质构、持水性和流变学行为高度依赖于GDL用量。小振幅振荡剪切结果表明，所有样品均表现出G′ > G″，呈现以弹性固体特性为主的特点。相应的大振幅振荡剪切测试
CRediT作者贡献声明
毛以华：撰写——初稿，可视化，调查研究，数据管理。胡梦吉：可视化，软件，方法论。谭晓怡：方法论，概念化。朱俊承：软件，方法论。唐蜜：软件，方法论。李酷：资源。刘正方：项目管理。聂辰之鹏：方法论。张宇豪：监督，资金获取，概念化。陈海：撰写——审阅与编辑，监督，方法论，资金获取，概念化。
利益冲突声明
作者声明不存在任何可能影响本文所述工作的已知经济利益冲突或个人关系。
致谢
本工作得到以下项目的支持：重庆市科技创新与应用发展专项重点项目（CSTB2024TIAD-KPX0016）、中央高校基本科研业务费（SWU-KT26005，SWU-XJPY202310）、国家重点研发计划（2023YFD2100205）、四川省科技计划项目（2026NSFSC1010）、国家自然科学基金（32472254）。
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