《Food Hydrocolloids》：Protease-Specific Effects of Limited Enzymatic Hydrolysis on the Structure, Air-water Interfacial Adsorption, and Foaming Properties of Jackfruit Seed Protein
编辑推荐：
•四种蛋白酶在狭窄的低DH（水解度）范围内产生了截然不同的JSP结构。•有限水解改变了JSP的分散性和气-水界面性质。•蛋白酶的特异性影响了界面吸附动力学。•Alcalase处理获得了最佳的总体发泡性能。引言泡沫结构在决定充气类食品产品的特性中起着关键作用，如蛋糕、慕斯、搅打
- •
四种蛋白酶在狭窄的低DH（水解度）范围内产生了截然不同的JSP结构。
- •
有限水解改变了JSP的分散性和气-水界面性质。
- •
蛋白酶的特异性影响了界面吸附动力学。
- •
Alcalase处理获得了最佳的总体发泡性能。
引言
泡沫结构在决定充气类食品产品的特性中起着关键作用，如蛋糕、慕斯、搅打奶油、冰淇淋、面包和饮料泡沫，它们对产品的体积、质地、外观、口感和感官品质均有贡献。食品泡沫是热力学上不稳定的液-气分散体系，容易受到液体析出、气泡聚并和气泡不均化的影响。蛋白质被认为是有效的天然发泡剂，这得益于其两亲性特征，有利于其在界面上吸附并降低表面张力。在泡沫形成过程中，蛋白质分子从连续相向界面扩散，随后发生吸附、部分展开、构象重排和分子间缔合，从而在新生成的气泡周围形成保护层（Hu, Xu, Jiang, & Hou, 2025; Shay, Jing, Bhandari, Dayananda, & Prakash, 2023）。快速的界面吸附对于泡沫形成至关重要，而吸附层的内聚力、弹性和机械阻力则与泡沫稳定性密切相关（Wang et al., 2025; Zhang et al., 2022）。体相性质，包括粘度和可溶性或颗粒状聚集体的存在，也可能影响液体析出和气泡运动（Wüest et al., 2025）。因此，蛋白质的发泡性能取决于体相理化性质和界面行为两方面。
对可持续和植物基食品原料日益增长的需求，激发了人们对从未被充分利用的农业资源中回收蛋白质的兴趣。菠萝蜜种子蛋白（JSP）源自菠萝蜜加工中常被丢弃的副产品，因其营养潜力、低原料成本以及适用于植物基食品应用而受到关注（Ashok N et al., 2026; Fabil, Dubey, Roy, & Sharma, 2024）。然而，JSP富含溶解性较差的谷蛋白型蛋白质，这些蛋白质容易通过非共价相互作用组装成紧密堆积的分子结构。这种聚集作用会降低蛋白质的溶解性、分子柔韧性和表面活性基团的暴露程度，从而限制其界面功能。此前的JSP研究主要集中在提取、理化表征、乳化、热诱导凝胶化、糖基化和三维食品打印等方面（Ashok N et al., 2026; Wang et al., 2026）。相比之下，系统研究其气-水界面行为和泡沫稳定机制的研究仍然有限。因此，明确JSP结构及分散性的修饰如何与其界面吸附和发泡行为相关，具有重要意义。
有限酶解是一种温和且可控的蛋白质功能改善方法。水解度相对较低（通常低于10%）的蛋白质水解产物在以往研究中被称为有限水解产物（Sharif et al., 2018）。通过选择性肽键切割，有限水解可以改变蛋白质的分子量、聚集状态、溶解性和构象特性（Feng et al., 2024; Shay et al., 2023）。这些变化可能促进蛋白质在气-水界面上的吸附和重排，从而改善泡沫的形成。然而，过度的切割会产生小肽，其形成充分连接的界面层的能力降低，同时电荷分布和水-油平衡的变化也可能影响界面处的分子间相互作用（Dent, Campanella, & Maleky, 2023; Gharbi & Labbafi, 2019）。重要的是，酶解的功能性后果不仅取决于水解度（DH），还取决于所得水解产物的特性。具有不同底物特异性的蛋白酶可以产生具有不同分子量分布、电荷特征、构象状态和表面性质的产物。因此，具有相似DH值的水解产物可能仍然表现出不同的胶体、界面和发泡行为。既往研究表明，蛋白酶类型影响植物蛋白水解产物的结构、界面和功能特性（Gregersen Echers et al., 2023; Xu, Qiao, Shi, & Dia, 2021），不同的蛋白酶已被报道可在植物蛋白中产生不同的结构、界面和发泡响应（Zhang et al., 2025）。这些观察结果表明，与蛋白酶相关的分子和胶体变化，而非仅仅水解程度本身，可能在决定界面功能中起着重要作用。
然而，JSP如何响应不同的蛋白酶处理，以及由此产生的结构和胶体差异如何与其动态界面吸附和泡沫行为相关，尚不清楚。特别是，界面吸附阶段与后续泡沫析出和气泡演变之间的关系对于JSP尚未得到系统研究。本研究的中心科学问题是：在狭窄的低DH范围内，与蛋白酶相关的分子和胶体变化如何与阶段依赖性的界面吸附和发泡性能相关。因此，本研究在狭窄的低DH范围内使用Alcalase、菠萝蛋白酶、木瓜蛋白酶和胰蛋白酶对JSP进行了有限水解。研究考察了与蛋白酶相关的分子和胶体性质的变化，随后探讨了这些变化与界面行为和发泡性能之间的关联。采用动态表面张力和吸附动力学来表征界面行为，而发泡能力、泡沫稳定性、析出和泡沫微观结构则作为功能性响应进行评估。此外，还采用多元统计分析来考察这些性质之间的关系。通过这种综合方法，本研究旨在阐明有限JSP水解产物发泡行为的协同分子、胶体和界面基础，超越DH或任何单一的理化性质。
章节摘要
材料
新鲜菠萝蜜（Artocarpus heterophyllus Lam.）购自海南南北水果市场。Alcalase（厂家标示活性：200 U/mg）由源叶生物科技有限公司（上海，中国）提供。木瓜蛋白酶（厂家标示活性：>200 U/mg）购自上海麦克林生化技术控股有限公司（上海，中国）。菠萝蛋白酶（厂家标示活性：600 U/mg）和胰蛋白酶（厂家标示活性：270 U/mg）由
水解度（DH）
水解度（DH）代表酶解过程中肽键切割的程度，与所得水解产物结构和功能的变化密切相关（Nielsen et al., 2001; Zheng, Li, Li, Sun, & Liu, 2019）。在本研究中，所有JSP水解产物的DH值均维持在约6-7%的狭窄低DH范围内。
图1显示，JSP在有限水解过程中对四种蛋白酶表现出不同的响应。在这四种
结论
本研究表明，在狭窄的低DH范围内，不同的蛋白酶处理产生了具有不同分子、胶体、界面和发泡特性的JSP水解产物。有限酶解诱导了与蛋白酶相关的分子结构、表面性质、粒子特性和水分散性的变化，这些变化与不同的动态表面张力和阶段依赖性界面吸附行为相关联。在这些水解产物中，
CRediT作者贡献声明
Wang Junhao：监督指导。Wang Hong：项目管理、资金获取。Lametsch René：资源提供。Chen Lingyun：方法论。Theng Dyna：验证。Huang Zhaoxian：项目管理。Jiang Lianzhou：方法论。Wu Caixin：撰写——审阅与编辑、撰写——初稿。Wen Ying：验证
未引用的参考文献
N et al., 2026; Wang et al., 2026; Zhang et al., 2022.
利益冲突声明
? 作者声明不存在任何可能影响本文所报道工作的已知竞争性经济利益或个人关系。
致谢
本研究得到了海南省自然科学基金面上项目（编号：326MS0044）、海南省外国专家项目（编号：H20260407015E）和海南省重点研发项目（编号：ZDYF2025XDNY065）的资助。
Wu Caixin|Wen Ying|Wang Junhao|Wang Hong|Lametsch René|Chen Lingyun|Theng Dyna|Huang Zhaoxian|Jiang Lianzhou
