燕麦蛋白水解物的界面行为及其对乳液稳定性的调控机制

《Food Chemistry》:Interfacial behavior of oat protein hydrolysates and its regulatory mechanism on emulsion stability

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年10月24日 来源:Food Chemistry 10.4

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  •适度酶水解(E/S 0.25%–0.50%)显著提高了燕麦蛋白乳液的稳定性。•在0.25%的E/S浓度下,燕麦蛋白形成一层厚实的、多层的界面膜,具有较高的吸附能力。•在0.50%的E/S浓度下,蛋白质的重排促进了致密、紧凑的界面膜的形成。•过度水解(E/S ≥ 1.00%)会导

  
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    适度酶水解(E/S 0.25%–0.50%)显著提高了燕麦蛋白乳液的稳定性。
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    在0.25%的E/S浓度下,燕麦蛋白形成一层厚实的、多层的界面膜,具有较高的吸附能力。
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    在0.50%的E/S浓度下,蛋白质的重排促进了致密、紧凑的界面膜的形成。
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    过度水解(E/S ≥ 1.00%)会导致蛋白质聚集并降低乳液的稳定性。

引言

由于对健康和可持续性的关注,全球向植物性饮食的转变加剧了对新型功能性植物蛋白的需求。其中,燕麦蛋白因其平衡的氨基酸组成、高营养价值以及低过敏反应性而受到越来越多的关注(Grundy等人,2018年)。然而,燕麦蛋白在食品乳液中的广泛应用常常受到其技术功能性不足的阻碍。其较大的分子量、较高的疏水性和刚性的构象导致其溶解性和乳化性能不如酪蛋白等传统的乳化剂(Mirmoghtadaie等人,2009年)。因此,通过有针对性的结构修饰来克服这些内在功能限制对于提高燕麦蛋白的价值并扩展其在食品工业中的应用至关重要(Li、Qi等人,2022年)。为了提高燕麦蛋白在燕麦饮料中的稳定性并拓宽其应用范围,可以利用酶修饰来增强其功能性。该技术通过蛋白酶选择性切割肽键,从而降低分子量并改变蛋白质的三级和四级结构(Brückner-Gühmann等人,2018年)。具体而言,有限水解是指在温和条件下进行的低范围蛋白质水解,这可以在不破坏蛋白质原有功能特性的情况下增强其乳化和起泡性能(Zhou等人,2024年)。通过暴露之前被隐藏的疏水结构域并增加分子灵活性,有限水解可以显著提高乳化和起泡性能。这是通过改变蛋白质结构和分子相互作用来实现的,暴露出更多的疏水基团,从而改变功能性质。Tan等人(2023年)通过酶处理保留了燕麦麸的经济价值,同时显著改善了饮料的质地和口感。同样,Zheng等人(2020a)表明,部分水解(特别是水解度DH为6%时)增强了燕麦蛋白分离物(OPI)的功能性和抗氧化性。
乳液的稳定性从根本上取决于油水界面处界面膜的形成和性质。蛋白质在此界面的吸附和扩散行为直接影响界面膜的形成和稳定性(Li等人,2024年)。吸附的动力学和界面膜的流变性质与蛋白质的分子特性密切相关,包括其大小、表面疏水性和电荷分布(Dickinson,2003年)。虽然普遍认为酶水解可以提高乳化能力,但对于具体的结构变化如何转化为不同的界面行为仍缺乏全面理解。
因此,我们假设在 different 程度下的酶水解产生的肽结构会在油-水界面产生不同的界面行为,进而影响界面膜的形成和所得乳液的物理稳定性。具体来说,本研究的核心科学问题是不同水解水平下产生的肽结构如何影响油-水界面的吸附、蛋白质重排和界面膜的形成。为了回答这个问题,我们制备了不同酶与底物(E/S)比例的燕麦蛋白水解物,并系统地研究了它们的界面吸附动力学、界面膨胀流变性质以及所得乳液的微观结构和物理稳定性。这是首次建立燕麦蛋白水解程度依赖的肽结构与其界面行为和乳液稳定能力之间的定量结构-功能关系,从而为酶修饰燕麦蛋白在食品配方中的优化应用提供了机械基础。

部分内容

材料

燕麦来自中国吉林省白城农业科学院。葵花油购自Standard Foods (China) Co., Ltd. Protamex Novozymes A/S (China)。其他所有试剂均为分析级。

燕麦蛋白分离物的提取与制备

燕麦蛋白分离物(OPI)的提取采用了Liu等人(2009年)描述的碱溶解和酸沉淀方法,并进行了少量修改。燕麦颗粒经过清洗后用旋风磨研磨,并通过80目筛网过滤。

水解度与SDS-PAGE

如图1A所示,在本实验考察的E/S范围内,随着酶量的增加,与底物结合的酶分子也增多,这导致了水解度(DH)的显著增加。当酶与底物的比例(E/S)从0.125%增加到0.25%时,DH从2.17%增加到6.32%,表明初始增加酶剂量可以有效促进水解反应。
SDS-PAGE分析显示……

结论

本研究表明,酶水解可以有效调节燕麦蛋白的界面行为和乳液稳定能力。适度水解(E/S 0.125%–0.50%)显著提高了乳化性能,其中0.25%和0.50%的E/S水解物产生的乳液颗粒更小、更均匀,绝对ζ电位更高,界面张力更低,Turbiscan稳定性指数(TSI)更低。从机理上讲,水解作用切断了大的蛋白质亚基。

CRediT作者贡献声明

Jingjing Yang:撰写——初稿、软件使用、方法论、数据管理。Jiayu Wen:撰写——审阅与编辑、方法论、概念构思。Zhangjing Lu:撰写——初稿、方法论、数据管理。Lang Jia:验证、软件使用。Xueqing Wang:软件使用、正式分析。JingFeng Li:软件使用、正式分析。Bei Fan:验证、资源获取、调查。Fengzhong Wang:监督、项目管理、资金申请。Lili Wang:撰写——审阅与编辑,

资助

本工作得到了以下项目的支持:国家重点研发计划(2025YFD2100401);甘南藏族自治州大麦和传统中药产品的开发项目(GNJYSL-ZC-2025-103);拉萨科技计划项目(LSKJ202431);国家研究与重点发展计划(2021YFD1600100)。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能会影响本文工作的财务利益或个人关系。
Jingjing Yang|Jiayu Wen|Zhangjing Lu|Lang Jia|Xueqing Wang|JingFeng Li|Bei Fan|Fengzhong Wang|Lili Wang
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