《Food Hydrocolloids》：Controlled Alcalase hydrolysis of mealworm protein: Structure-driven modulation of techno-functional and interfacial properties, emulsion stability, and digestibility
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•Alcalase用量和水解时间调控了黄粉虫蛋白结构•水解提高了溶解性、润湿性和抗氧化活性•水解加速了界面吸附，但降低了吸附蛋白量•适度水解产生小而稳定的液滴，并改善了脂质消化•适度水解产生小而稳定的液滴，并改善了脂质消化引言对可持续蛋白原料日益增长的需求，促使人们将大量关注
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Alcalase用量和水解时间调控了黄粉虫蛋白结构
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水解提高了溶解性、润湿性和抗氧化活性
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水解加速了界面吸附，但降低了吸附蛋白量
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适度水解产生小而稳定的液滴，并改善了脂质消化
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适度水解产生小而稳定的液滴，并改善了脂质消化
引言
对可持续蛋白原料日益增长的需求，促使人们将大量关注投向可食用昆虫，作为传统畜牧蛋白的替代选择。可食用昆虫具有较高的蛋白含量、优良的氨基酸组成、高效的饲料转化率，以及相比传统动物蛋白来源大幅降低的土地和水资源需求（Nachtigall等，2025；Van & Oonincx，2017）。在可食用昆虫中，黄粉虫（拟步甲幼虫）因其营养品质、生产可行性和作为功能性食品原料的潜力，被认为是一种极具前景的食品级蛋白来源（Gkinali等，2022；Yang等，2025）。然而，黄粉虫蛋白在结构化食品体系中的应用仍受限于其致密的分子结构、在特定条件下有限的溶解性以及相较于传统食品蛋白较弱的界面性能（Purschke等，2018）。这些功能限制与蛋白结构、聚集状态和表面性质密切相关，表明需要通过针对性的结构修饰来改善黄粉虫蛋白在食品体系中的性能。
酶解被广泛用于通过可控的肽键断裂来修饰食品蛋白的结构和功能特性。水解可以降低分子量、改变二级和三级结构、暴露或修饰表面活性区域，并生成具有不同两亲性质的肽（Damodaran，1994；Foegeding & Davis，2011）。这些修饰可能增强溶解性、抗氧化活性、消化率及其他功能特性，同时也影响界面吸附和乳液稳定性。酶解已被用于改善多种替代蛋白的结构和功能特性，包括红花蛋白、乳清蛋白和黑豆蛋白，所使用的蛋白水解酶包括Alcalase（碱性蛋白酶）、Flavourzyme（风味酶）和Neutrase（中性蛋白酶）。在这些酶中，Alcalase因其高蛋白质水解活性和对食品蛋白底物的广泛适用性而被广泛用于昆虫蛋白的水解。此前的研究表明，Alcalase介导的黄粉虫蛋白水解可提高水溶性、体外消化率、抗氧化活性和肽的生物活性，并通过修饰与过敏原相关的蛋白结构来可能降低免疫反应性（Boukil等，2020；Gonzalez-de la Rosa等，2024；Yoon等，2023）。然而，水解并不一定在所有功能特性上产生同等程度的改善。过度水解可能生成分子量不足或结构柔韧性不够的肽，无法支持稳定的界面层形成，从而对乳液稳定性产生不利影响。
尽管此前的研究报告了功能特性的改善，但酶解的效果仍高度依赖于所采用的加工条件。特别是，酶底比和水解时间不仅决定了肽键断裂的总体程度，还决定了所得水解物的分子组成和结构特征。水解度（DH）通常用于监测水解进程并比较在不同条件下制备的水解物。然而，DH仅反映蛋白质水解的总体程度，对于水解过程中产生的结构多样性提供的信息有限（Nielsen等，2001）。在不同酶浓度和反应时间组合下制备的水解物，可能表现出相似的水解度值，但在肽组成、聚集状态、构象特征和界面行为方面存在差异（Adler-Nissen，1986；Boukil等，2020）。
这种结构异质性对蛋白水解物在多相食品体系中的功能特性具有重要影响，因为在加工、储存和消化过程中需要考虑结构依赖性行为的协同作用。此前关于昆虫蛋白水解物的研究通常将结构修饰、功能特性、乳液稳定性或消化行为作为独立响应进行考察（Jang等，2025；Purschke等，2018）。然而，乳液稳定性反映了水解物在加工和储存过程中作为表面活性成分的能力，而消化行为则表明水解诱导的结构变化如何影响酶的可及性、脂质消化和蛋白消化率（Singh等，2009）。在乳液中，蛋白或肽基界面层可以影响液滴稳定性和消化酶对脂质及蛋白底物的可及性（Kim等，2024；Mun等，2007）。因此，在相同水解条件下评估结构、功能、乳化及消化相关特性，对于阐明酶用量和水解时间如何决定黄粉虫蛋白水解物的功能性能至关重要。
本研究使用Alcalase在不同酶底比和水解时间条件下对黄粉虫（拟步甲幼虫）蛋白分离物进行水解。研究目的是确定这些水解条件如何改变黄粉虫蛋白水解物的结构特征，以及这些变化如何与其功能特性、界面行为、水包油（O/W）乳液性能和消化行为相关联。据此，基于水解度（DH）、结构和工艺功能特性、界面吸附和膨胀流变学、水包油乳液的形成与稳定性、环境稳定性以及体外消化行为，对水解物进行了表征。采用多元统计分析方法考察了水解条件、结构特征与功能和界面特性之间的关系。这种方法使得对黄粉虫蛋白水解物功能性的解读超越了单一水解度的范畴，并阐明了其在乳液型食品体系中性能的结构调控因素。
章节摘要
材料
黄粉虫（拟步甲幼虫）购自Heuck-Nong Co.（韩国南原）。Alcalase由Novozymes A/S（丹麦Bagssv?rd）供应。氢氧化钠和盐酸溶液（1 N）购自Duksan Pure Chemicals Co.（韩国安山）。BCA蛋白测定试剂盒购自Thermo Fisher Scientific（美国马萨诸塞州沃尔瑟姆）。2,2-二苯基-1--picrylhydrazyl（DPPH）和2,2'-偶氮双(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)（ABTS）购自
水解度
使用不同Alcalase用量和水解时间对MP进行水解。如图1a所示，DH随水解时间增加而升高，在相同反应时间下，较高的Alcalase用量通常导致较高的DH。MPH1.0-60显示出最高的DH值，尽管仅在15分钟时观察到Alcalase用量之间存在显著差异。双因素方差分析表明，Alcalase用量和水解时间对DH均有显著的主效应（p < 0.001），但无显著交互效应（表1）。
结论
本研究使用Alcalase在不同酶用量和水解时间条件下对MP进行水解，并研究了水解条件对MPH样品结构、功能、界面、乳液相关及消化特性的影响。Alcalase水解提高了DH并降低了分子量，同时伴随二级和三级结构的变化。这些结构变化导致溶解性、润湿性和自由基清除活性的提高，以及
CRediT作者贡献声明
Woo Su Lim：调查，形式化分析。Chhychhy Chao：调查，形式化分析。Hyeong Do Kim：调查，形式化分析。Yun Jeong Kim：撰写——审稿与编辑，撰写——初稿，调查，形式化分析，数据管理。Yu Ji Ye：撰写——初稿，调查，形式化分析。Min Hyeock Lee：撰写——审稿与编辑，监督，资源，项目管理，概念化。Yun-Sang Choi：资源，调查，形式化分析
未引用参考文献
Gonzalez-de la Rosa等，2024；Kim等，2023；Liu等，2011；Van Huis和Oonincx，2017；Yang等，2022。
竞争利益声明
? 作者声明不存在已知的可能影响本文所报告工作的竞争性财务利益或个人关系。
致谢
本研究得到了韩国国家研究基金会（NRF）资助（由韩国政府科学技术信息通信部拨款）（编号：RS-2024-00353412）。本研究还得到了高丽大学的资助，以及高丽大学CJ食品安全厅生物医学与食品安全研究所的支持，韩国共和国。
Yu Ji Ye|Yun Jeong Kim|Hyeong Do Kim|Chhychhy Chao|Woo Su Lim|Yun-Sang Choi|Min Hyeock Lee
