顺序干热与超高压协同增强卵白蛋白凝胶化：结构驱动凝胶网络形成机理研究

《Food Hydrocolloids》：Synergistic enhancement of ovalbumin gelation by sequential dry heating and ultra-high pressure: Mechanistic insights into structure-driven gel network formation

　　• 开发了一种顺序干热-超高压（DH-UHP）策略，以协同增强卵白蛋白（OVA）的凝胶特性。• DU-OVA凝胶表现出改善的持水性、质构和流变特性。• DU-OVA凝胶表现出最强的疏水相互作用和二硫键。• DH-UHP促进了OVA的展开、结构重排和有序预聚集。• 多尺度结构变化与OVA凝胶强度的增强高度相关。引言蛋清蛋白因其凝胶、乳化和发泡特性而成为重要的功能性食品原料（Razi等，2023）。卵白蛋白（OVA）约占总蛋清蛋白的54-58%，在这些功能中发挥重要作用（Rostamabadi等，2023）。蛋白质凝胶化是指在加热、调节pH、加盐或高压等条件下形成三维（3D）网络的过程（Tiong等，2024）。OVA的热凝胶特性对其多种食品应用至关重要，包括鱼糜、肉制品和烘焙食品（Wang等，2024）。然而，天然OVA的凝胶特性可能因工业加工和储存方法而受到不利影响，导致蛋白质变性以及凝胶强度和持水性（WHC）下降（Li等，2023b）。为增强蛋白质凝胶的特性，人们探索了各种改性技术，包括物理、酶促和化学方法（Hu等，2023；Pan等，2022）。其中，物理改性，如干热处理（DH）和超高压（UHP）技术，具有独特的优势，包括安全性、环境友好性、无化学残留、工艺简单和成本低廉（Wang等，2026；Pan等，2022）。DH常用于蛋制品行业，在受控湿度下对蛋白质粉末进行加热，从而改善功能特性（Ma, Chi等，2022；Wang等，2025）。此外，UHP可促进蛋白质展开和聚集，作为改善蛋白质凝胶化的非热方法也受到了关注（Horvitz等，2024；Qin等，2017）。然而，单一DH处理通常需要较长的加工时间才能达到理想的凝胶改善效果，而过度DH倾向于诱导不可逆的大规模蛋白质聚集，从而损害凝胶均质性和功能特性（Gharbi等，2018）。单独的UHP可能仅诱导有限的蛋白质展开，从而限制了致密凝胶网络形成所需充足交联位点的形成（Gharbi等，2018；Hashemi等，2026）。目前，组合加工策略越来越多地被用于整合不同物理处理的优势，以增强蛋白质凝胶（Mao等，2024；Ye等，2022）。鉴于DH和UHP对蛋白质结构的独特影响，顺序DH-UHP处理可能提供了一种有效调节OVA构象和凝胶特性的策略。然而，这种组合处理是否能对OVA凝胶化产生协同效应尚不清楚。此外，其加工条件以及潜在协同作用背后的结构基础尚未得到充分研究。因此，本研究旨在调查顺序DH-UHP处理对OVA结构和凝胶特性的影响及其潜在机理。采用响应面方法（RSM）以凝胶强度为主要响应优化工艺参数。随后表征了OVA的宏观凝胶特性、分子间作用力、理化特征和多尺度结构演变。进一步采用皮尔逊相关分析阐明了蛋白质结构参数与凝胶性能之间的关系。本研究提供了一种绿色且有效的加工策略以改善OVA凝胶功能，为高强度蛋白质水凝胶形成机理提供了新的见解。节选片段材料与化学试剂新鲜鸡蛋（平均重量60–65 g）购自当地超市（中国武汉），于4 °C保存至使用。所有化学试剂，包括十二烷基硫酸钠（SDS）、Tris–HCl、甘氨酸、考马斯亮蓝R-250、5,5′-二硫代双（2-硝基苯甲酸）（DTNB）、氯化钠（NaCl）、盐酸（HCl）和氢氧化钠（NaOH），均购自国药集团化学试剂有限公司（中国上海）。除另有说明外，所有试剂均为分析纯。OVA处理的响应面优化为优化OVA（纯度> 96%；图S1）的DH、UHP及顺序DH-UHP处理条件，对单独的DH和UHP处理采用CCD，而对组合处理采用BBD。通过捕捉变量间的非线性曲率效应和相互作用，该RSM策略能够构建稳健的二次预测模型（Yolmeh & Jafari, 2017）。结论本研究证明，顺序DH-UHP处理是一种有效改善OVA凝胶性能的绿色协同策略。在优化条件下，与未经处理的OVA以及仅经DH或UHP处理的OVA相比，DU-OVA凝胶表现出显著增强的凝胶强度、质构特性、持水性和流变稳定性，并具有更致密的网络结构。这些改善与逐步的结构调控、作用的调节密切相关……CRediT作者贡献声明**刘青松**：写作—审阅与编辑，调查研究。**刘思瑶**：写作—审阅与编辑，调查研究。**王宏勋**：监督，项目管理，调查研究。**陈雷**：写作—初稿撰写，方法学，调查研究，概念设计。**徐阳**：写作—审阅与编辑，资源提供，调查研究。**Mostafa Gouda**：写作—审阅与编辑，软件，概念设计。**李宏坤**：方法学，形式化分析。**徐伟**：写作—审阅与编辑，调查研究，资金支持。未引用参考文献Ayyash等，2026；Hu等，2022；Huang等，2019；Ma等，2022；Sheng等，2022；Wang等，2025。利益冲突声明作者声明他们没有已知的竞争性财务利益或个人关系可能影响本文所报告的工作。利益冲突声明我们声明我们没有已知的竞争性财务利益或个人关系可能影响本文所报告的工作。致谢本研究由中国湖北省重点研发计划项目（项目编号：2024BBB093）和黑龙江省博士后科学基金会（项目编号：LBH-Z23007）资助。Zhu凌娇 | 陈雷 | 徐阳 | Mostafa Gouda | 李宏坤 | 刘青松 | 刘思瑶 | 王宏勋 | 徐伟