《Food Chemistry》：Controlled thermal unfolding of soy protein isolate modulates transglutaminase-induced gelation and network structure of fish gelatin
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•SPI会降低FG-SPI复合凝胶的凝胶强度。•对SPI进行75℃预热处理能增强其与FG的相互作用。•过度预热SPI会导致微观结构发生相分离。引言由动物蛋白和植物蛋白结合而成的双蛋白凝胶因相较于单蛋白凝胶具有更好的结构、功能及营养特性而越来越受到关注（Wu等人，2021）。这类凝
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SPI会降低FG-SPI复合凝胶的凝胶强度。
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对SPI进行75℃预热处理能增强其与FG的相互作用。
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过度预热SPI会导致微观结构发生相分离。
引言
由动物蛋白和植物蛋白结合而成的双蛋白凝胶因相较于单蛋白凝胶具有更好的结构、功能及营养特性而越来越受到关注（Wu等人，2021）。这类凝胶能充分利用不同蛋白质的互补性理化与结构特征，从而拓展其应用范围，同时解决现代食品体系中的可持续性与饮食相关问题（Eslami等人，2025）。通过调控不同类型蛋白质之间的相互作用，这类混合凝胶可实现对凝胶强度、持水能力及黏弹性特性的精准控制（Dong等人，2023；Lv等人，2023）。常见的动物源蛋白包括肌原纤维蛋白（Yu等人，2021）、乳清蛋白（Liu等人，2025）以及胶原蛋白/明胶（C. Wang等人，2023；Ying、Xu等人，2025）；而植物源蛋白则多为大豆蛋白（Pinho等人，2024；Tiong等人，2024）、豌豆蛋白（Dong等人，2023；Zou等人，2025）以及马铃薯蛋白（Sun、Lu等人，2025）。不同类型的蛋白质之间可能存在从强协同效应到几乎无相互作用的多种交互模式，这主要取决于分子间相互作用的性质。Wu等人（2019）发现大豆蛋白与鳕鱼蛋白之间不存在相互作用，因此会形成自我分离的双蛋白网络。Zou等人（2026）指出β-葡聚糖可通过增强疏水相互作用和氢键作用，提升乳清蛋白与豌豆蛋白二元系统 的凝胶强度。具有协同交互作用的复合凝胶非常适合用于开发高弹性凝胶产品，而分子间相互作用较弱的凝胶网络则更适于为吞咽困难者设计易于吞咽的凝胶产品。因此，阐明控制双蛋白凝胶网络形成与调控的机制，对于实现针对凝胶类食品质地与功能的个性化调控至关重要。
鱼明胶是一种可替代哺乳动物胶原蛋白的可持续材料，它具有良好的成膜性和生物降解性，但其热稳定性较差且凝胶强度较弱，这些都是其存在的重大局限。相比之下，大豆分离蛋白具有很强的凝胶形成能力、较高的营养价值，同时还含有大量能够形成共价及非共价相互作用的活性基团。由于结构特征的差异，FG与SPI的凝胶化机制也有明显区别。FG主要通过在冷却过程中使变性的胶原链部分复性来形成凝胶，这一过程中氢键作用和螺旋-线圈转变会促使物理交联网络的形成（Ahmad等人，2024）。由此产生的凝胶具有热可逆性，通常较为柔软，且凝胶化温度和熔化温度都较低。而SPI则是通过蛋白质展开、疏水区域暴露、分子间聚集以及二硫键的形成来产生热诱导凝胶（L. Zheng等人，2022）。这些凝胶化途径上的根本差异往往导致两种蛋白质混合时相互作用较弱，这就为开发适用于老年人营养补充及易于吞咽产品的混合凝胶提供了可能（Noh等人，2023；Song等人，2024）。Ersch等人（2016）发现，在球状蛋白（SPI和乳清蛋白分离物）的热诱导凝胶化过程中，明胶的存在会导致微观结构发生相分离，进而使得混合凝胶的储能模量下降。混合凝胶体系对蛋白质比例、蛋白质自身结构以及分子间相互作用的强度极为敏感，这凸显出需要通过精确的调控策略来优化凝胶性能。
在交联之前对一种或两种蛋白质成分进行改性，是一种能够精准控制凝胶化行为的有效方法。近期研究表明，预处理手段，尤其是热变性、超声处理以及pH值调整，能够显著影响混合蛋白凝胶的组装过程及其最终性能（Liang、Chen、Guo等人，2025；Y. Sun、Wang等人，2025）。对于SPI这类球状植物蛋白而言，热预处理效果尤为显著，因为可控的加热可以展开蛋白质分子，暴露出疏水区域和活性残基，进而提高它们发生分子间相互作用的概率（S. Chen、Jiao和Wu，2025）。若将热预处理与转谷氨酰胺酶结合使用，蛋白凝胶还能获得更高的网络稳定性、更强的机械性能以及更好的持水能力（Yang等人，2025）。Sun等人（2023）发现，50℃的温和预热结合pH值从7调整至12的处理方式，能够提升SPI的溶解度，减小颗粒尺寸，并增加表面疏水性。随后用转谷氨酰胺酶进行交联后，经过处理的蛋白质表现出显著更高的凝胶强度和持水能力。同样，Chen、Qiu等人（2025）也观察到，pH值调整和热处理能够增加花生蛋白分离物的游离巯基含量和表面疏水性，从而促进其在凝胶形成过程中的蛋白质间相互作用。此外，这些联合预处理还会生成更多的游离氨基，进一步强化转谷氨酰胺酶催化的交联作用。这样的结构强化对于拓展基于蛋白质的材料在高性能食品产品及生物医学基质中的应用具有重要意义。热改性与转谷氨酰胺酶交联相结合，为提升混合蛋白凝胶的性能提供了一种很有前景的方法，不过这种双重改性机制目前仍缺乏足够的研究，尤其是在以FG为基料的系统中。
因此，本研究旨在探究经转谷氨酰胺酶交联的FG/SPI复合凝胶的凝胶化特性。研究了SPI预热温度（75℃、85℃和95℃）以及不同的FG/SPI比例（4:1、2:1、1:1）对所得凝胶理化性质及结构特征的影响。为了阐明凝胶网络的形成机制及背后的分子相互作用，研究人员采用了多种分析技术，包括颗粒大小分析、Zeta电位检测、内在荧光分析、二硫键含量测定、FTIR光谱分析、流变学测量、质构分析、微观结构观察以及水分分布分析。这些研究结果为设计具有更高性能、可用于食品领域的定制化双蛋白水凝胶提供了新的思路。
章节节选
材料
鱼明胶购自上海源业生物科技有限公司。低温脱脂大豆粕（蛋白质含量为55.0%）则来自山东禹王生态食品业有限公司。转谷氨酰胺酶（TGase，浓度为100 U/g）由北京索莱宝科技有限公司提供。8-苯胺基-1-萘磺酸铵盐则购自上海麦克林生化科技有限公司。除特别说明外，所有其他试剂均为分析级。
颗粒大小分布与Zeta电位
颗粒大小分布和Zeta电位分析能够为了解TGase交联的FG与预热后的SPI复合体系的胶体稳定性及界面特性提供重要依据。重要的是，研究中发现蛋白质聚集体大小与蛋白凝胶网络的储能模量之间存在正相关关系（Wang等人，2020）。如图1a所示，FG-SPI复合体系的颗粒大小分布曲线呈现双峰形态
结论
本研究系统地阐明了蛋白质比例及热预处理温度对TGase交联的FG-SPI凝胶的相互作用、凝胶化行为以及网络结构的影响。SPI的加入增强了包括静电相互作用、疏水相互作用、二硫键作用以及氢键作用在内的各种分子间相互作用。然而，天然SPI的球状结构限制了致密、连续的凝胶微观结构的形成，从而导致
作者贡献说明
马武超：论文撰写——初稿撰写、正式分析、数据整理、概念构思。 张梦梦：验证工作、实验方法设计、正式分析、数据整理。 郭文阳：实验方法设计。 李凯：论文撰写——审阅与编辑。 王云涛：论文撰写——审阅与编辑。 吴超：论文撰写——审阅与编辑、实验方法设计。 白彦红：论文撰写——审阅与编辑、研究指导、资源协调。
未引用参考文献
Fu等人，2024
Wang等人，2025
利益冲突声明
作者声明自己不存在任何可能影响本文研究结果的已知利益冲突或个人关系。
致谢
作者衷心感谢以下项目的资金支持：农业科技重大专项、中原科技创新领军人才计划（项目编号：244200510011），以及郑州轻工业大学2023年度博士科研基金（项目编号：2023BSJJ006）。
马武超|张梦梦|郭文阳|李凯|王云涛|吴超|白彦红
