《Food Bioscience》：Effects of Atmospheric Cold Plasma Treatment on the Rehydration and Structural Characteristics of Dairy Protein Powders
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•ACP改善了乳蛋白粉的溶解性能•氧等离子体比氮等离子体更显著地提高了早期溶解度。•ACP导致表面粗糙化，但未破坏蛋白质结构。•PCA区分了等离子体处理后微妙的结构变化。引言高蛋白食品需求的快速增长加速了蛋白原料在饮料、运动营养、临床营养和功能性食品产品中的应用开发。蛋白粉因
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ACP改善了乳蛋白粉的溶解性能
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氧等离子体比氮等离子体更显著地提高了早期溶解度。
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ACP导致表面粗糙化，但未破坏蛋白质结构。
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PCA区分了等离子体处理后微妙的结构变化。
引言
高蛋白食品需求的快速增长加速了蛋白原料在饮料、运动营养、临床营养和功能性食品产品中的应用开发。蛋白粉因其高营养价值、较长的保质期、运输便利性和出色的配方灵活性而被广泛使用。然而，其工业化应用往往受到复水性能差的限制，包括润湿性不足、分散速度慢和溶解不完全。这些缺点主要与颗粒表面疏水性、蛋白质聚集、致密的颗粒结构以及干燥和储存过程中发生的理化变化有关（Crowley等人，2014；Ermi?，2021；Fitzpatrick等人，2004；Gaiani等人，2007）。特别是，乳蛋白通常表现出较低的溶解度，限制了其在食品体系中的更广泛应用。由于复水性能受颗粒粒径、形貌、表面化学性质、孔隙率和分子构象的综合影响，大量研究致力于开发既能改善与水合相关的功能性又能保持营养品质的策略。近期的综述强调，环境友好的物理改性技术是增强蛋白原料技术功能性能和促进替代蛋白来源可持续利用的最有前景的方法之一（Goyal等人，2024）。
在现有的改性技术中，大气压冷等离子体（ACP）作为一种创新的非热表面工程技术脱颖而出，能够在不使用化学试剂或过度加热的情况下定制食品材料的理化性质（Basak和Annapure，2022；Heydari等人，2026；Ojha等人，2021；Ucar等人，2021）。ACP是在常压条件下通过气体的部分电离产生的，形成由活性氧氮物种（RONS）、离子、电子、激发态分子、紫外光子和电场组成的复杂混合物。这些活性物种主要与生物材料的最外层相互作用，促进受控氧化、表面蚀刻、蛋白质展开、氢键修饰以及含氧官能团的引入，同时基本保留了体内分子结构（Goyal等人，2024）。由于其无溶剂特性、低能耗和最小的环境影响，ACP作为一种可持续技术，在改善食品原料的功能性和安全性方面引起了越来越多的关注。与超声波处理、高压加工、脉冲电场和微波加工等传统物理处理相比，等离子体处理具有选择性表面改性的优势，能最大程度地减少蛋白质营养和结构完整性的退化（Pan等人，2022）。
近期研究表明，ACP通过受控地改变其分子构象和表面化学性质，可以显著改善食品蛋白的功能特性。(Dabade等人，2023)报告称，等离子体处理在保留大豆蛋白分离物一级结构的同时，增强了其持水性、溶解度、粘度和消化性，SEM和FTIR分析显示局部表面蚀刻和有限的二级结构重排。类似地，(Wang等人，2024)表明ACP结合pH转移法通过部分蛋白质展开和减少聚集，显著改善了鹰嘴豆蛋白分离物的溶解度、乳化活性、起泡能力、凝胶强度和消化性。(Liu等人，2025)进一步证明微波等离子体处理改变了米糠蛋白的二级结构和二硫键分布，从而增强了其理化功能。最近，(?anl?等人，2026)报道称短时等离子体处理改善了添加到混合发酵乳饮料中的豌豆蛋白分离物的持水性、粘度和稳定性，且未对发酵性能产生不利影响。等离子体诱导的改善也已在洋槐豆胶等食品亲水胶体中得到报道，受控氧化增加了表面积、孔隙率、水合性和流变性能，同时保持了天然分子框架(Jaddu, Abdullah等人，2024；Olatunde等人，2023)。Yousefi等人(2026)报道，真空冷等离子体处理改善了藜麦蛋白分离物的溶解度、分散性、持水力和持油性、乳化特性和起泡特性，这些效果的幅度在很大程度上取决于pH。他们的粒径、Zeta电位和FTIR分析进一步表明，处理与聚集、静电相互作用和分子组织方面的变化相关。这些最新发现加强了冷等离子体在定制蛋白功能方面的潜力，同时也表明处理响应在很大程度上取决于蛋白质基质和处理条件。此外，近期研究进一步展示了冷等离子体在食品应用中不断扩大的应用。(Kaur等人，2025)综述了冷等离子体加工果汁的最新进展，强调了等离子体运行条件和活性物种在确定质量和安全结果中的重要性。(Benabderrahim等人，2025)将冷等离子体应用于苜蓿种子，并报道了发芽率、幼苗生长、生物量和光合色素的改善。然而，此类种子处理研究主要针对后续植物生长过程中发生的生理和生化反应，而非直接改性分离的食品蛋白。
尽管等离子体辅助蛋白改性的文献日益增多，但以往大多数研究都集中在单一蛋白质来源上，主要考察了流变性、乳化性或凝胶化特性。在相同的等离子体处理条件下，涉及多种商业重要乳蛋白粉的比较研究仍然有限。此外，尽管基于氧和氮的等离子体产生的活性物种不同，可能产生不同的理化改性效果，但粒径分级和等离子体形成气体类型对水合行为和结构特性的联合影响却鲜少受到关注。因此，需要跨乳蛋白基质进行系统性比较，以建立更广泛的构效关系并促进等离子体辅助蛋白改性技术的工业应用。因此，本研究的目的是研究氧和氮产生的ACP对四种商业重要蛋白粉——即乳清蛋白分离物、胶束酪蛋白和乳蛋白分离物——的理化性质、结构特性和复水性能的影响。通过在相同的处理条件下系统比较蛋白质来源、粒径分级和等离子体形成气体，本研究提供了一个评估ACP对商业乳蛋白粉水合和结构特性蛋白特异性影响的比较框架。
部分摘要
材料
选择四种商业乳蛋白粉作为模型材料：乳清蛋白分离物（WPI）、胶束酪蛋白（MC）和两种商业乳蛋白分离物（MPI-1和MPI-2）。WPI代表富含乳清蛋白的原料，而MC主要由其胶束形式的酪蛋白组成，MPI样品代表含有酪蛋白和乳清蛋白组分的浓缩乳蛋白原料。两个MPI样品作为单独的商业材料被纳入研究，因为
蛋白粉的成分
本研究所用商业蛋白粉的成分列于表1。所选原料包括乳源蛋白，包括乳清蛋白分离物（WPI）、胶束酪蛋白（MC）和乳蛋白分离物（MPI-1和MPI-2），其水分含量不同。各粉末之间的蛋白质、水分、灰分、碳水化合物和pH值存在显著差异。蛋白质含量范围为71%至76%，其中胶束酪蛋白（76.40 ± 0.09%）和
结论
ACP改性了所研究商业乳蛋白粉与水合相关的功能特性，其响应幅度和方向取决于蛋白质来源、粒径分级、等离子体气体组成和水合时间。在所研究的蛋白质中，MPI-1的溶解度改善最为显著，尤其是经过氧等离子体处理后，而WPI、MC和MPI-2则表现出相对温和或蛋白质特异性的响应。氧等离子体
CRediT作者贡献声明
Merve Harbuto?lu：撰写——初稿撰写、调查研究、形式分析。Ertan Ermi?：撰写——审阅与编辑、监督、方法论、资金获取、概念构思
利益冲突声明
? 作者声明他们不存在已知的、可能影响本文所报告工作的竞争性经济利益或个人关系。
致谢
作者衷心感谢伊斯坦布尔萨巴哈丁扎伊姆大学在项目编号IZU-BAP-2021-1000-43下提供的财政支持。
Merve Harbuto?lu|Ertan Ermi?
