《Food Research International》：Multimodal modification of Jack bean protein using physical, chemical, and thermal approaches to stabilize red fruit oil emulsions
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•多模式修饰改变了蛋白质的结构和功能特性。•尽管发生了广泛絮凝，pHH 处理仍保持了较高的乳液稳定性。•考虑了多种现象来实现乳液稳定。引言红果（Pandanus conoideus）原产于印度尼西亚巴布亚，是类胡萝卜素和生育酚的丰富来源，其类胡萝卜素含量达到约 20?μg/m
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多模式修饰改变了蛋白质的结构和功能特性。
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尽管发生了广泛絮凝，pHH 处理仍保持了较高的乳液稳定性。
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考虑了多种现象来实现乳液稳定。
引言
红果（Pandanus conoideus）原产于印度尼西亚巴布亚，是类胡萝卜素和生育酚的丰富来源，其类胡萝卜素含量达到约 20?μg/mg 油（Sarungallo、Hariyadi、Andarwulan、Purnomo 等，2015），生育酚含量为 74?μg/mg 油（Sarungallo 等，2020）。红果油（RFO）目前在印度尼西亚主要以粗油形式商业化，保留了其天然高水平的生物活性化合物。然而，其高浓度的不饱和脂肪酸，约占其成分的 70% 以上（Sarungallo、Hariyadi、Andarwulan 和 Purnomo，2015），使得该油在加工和储存过程中容易受到氧化降解。因此，需要有效的稳定策略来保护这些生物活性化合物并提高油的保质期。
通过乳液系统进行封装提供了一种有效的保护 RFO 的策略，即将其包裹在由合适乳化剂稳定的液滴内，从而使其免受氧化应激（Mohamadyan 等，2024；Riquelme 等，2024），并提高封装生物活性化合物的化学稳定性（Davidov-Pardo 和 McClements，2015）。以前的 RFO 乳液依赖吐温（Tween）和羧甲基纤维素，通常需要相对较高的表面活性剂浓度（约 40%）才能达到稳定（Jufri 等，2009；Sarungallo 等，2013）。高浓度使用吐温可能会引起对其潜在生态影响的担忧（Yuan 等，2024），以及其与低级炎症和肝脏脂质蓄积的关联（Xie 等，2024）。因此，天然蛋白质基乳化剂的开发作为一种更可持续的替代品，越来越受到关注。
作为一种未充分利用的豆科植物，刀豆（Canavalia ensiformis）代表了一种有前景的蛋白质来源，因其蛋白质含量高且适应边际生长条件（Prasetyowati 和 Sunaryo，2021；Purwandari 等，2023）。尽管有这些优势，但刀豆蛋白作为天然乳化剂的应用在很大程度上仍未被探索。早期使用刀豆粉的研究报告其乳化活性相对较低，范围为 14 至 45%（Adebowale 和 Lawal，2004；Kanetro 等，2021），而蛋白浓缩物表现出更高的乳化活性，最高可达 70%，特别是在酸性条件下（Lawal 和 Adebowale，2006）。在中性 pH 下功能有限归因于刀豆储存蛋白的紧凑球状结构，这限制了分子灵活性和界面吸附（McPherson 和 Spencer，1975；Smith 等，1982）。为了克服这一局限性，包括酰化、热剪切、超声波处理和微波辅助处理在内的几种修饰方法已被研究，并被证明可改善乳化性能（Ajayi、Mudgil 和 Maqsood，2024a，Ajayi、Mudgil 和 Maqsood，2024b；Lawal 和 Adebowale，2006）。
在可用的方法中，pH 变换、热处理和超声波处理尤为引人注目，因为它们通过互补的无溶剂机制修饰蛋白质结构（图 1）。极端 pH 值通过静电排斥展开蛋白质三级结构，中和后的不完全重折叠产生改变的构象（M. Q. Liu 等，2025；Sun、Wang 等，2025）。热处理破坏分子间相互作用，诱导展开和可溶性聚集体形成（Peng 等，2016），而超声波处理通过空化诱导剪切减小粒径并部分破坏疏水相互作用（Jambrak 等，2014）。结合这些处理似乎是协同的：超声波处理通过破坏聚集体和减小粒径来增强碱诱导的展开（Q. Li 等，Pal，2026），碱 pH 变换后的加热减少氢键并增强静电排斥（Zhi 等，2022），并且加热过程中形成的可溶性聚集体仍然容易受到超声波诱导的解离（Sun 等，2022）。因此，这些修饰过程的顺序组合可能比单独应用任何一种修饰提供更好的改进。
尽管以前的修饰方法改善了刀豆蛋白的乳化活性，但它们很大程度上是使用基于面粉的材料和精炼油模型系统进行评估的，对于结构修饰如何影响化学复杂油中的界面行为提供了有限的见解。因此，目前尚不清楚修饰蛋白质的既定结构 - 功能关系是否仍然适用于化学复杂的天然油。红果油（RFO）代表了这样一个具有挑战性的体系，因为它含有丰富的生物活性和天然表面活性成分（Sarungallo、Hariyadi、Andarwulan 和 Purnomo，2015），它们竞争并修饰油 - 水界面，导致界面行为与精炼油显著不同（Cong 等，2020）。因此，本研究解决了刀豆蛋白分离物（JBPI）的结构修饰如何影响其在化学复杂油体系中的界面行为和乳化性能这一基本问题。为了回答这个问题，JBPI 通过 pH 变换、热处理、超声波处理及其顺序组合进行修饰，并系统研究了由此产生的蛋白质结构、理化性质、界面吸附、液滴特性、流变行为和乳液稳定性的变化。通过使用 RFO 作为代表复杂天然油而不是传统的精炼油模型，本研究确立了从简化体系得出的结构 - 功能关系在现实界面条件下是否仍然有效。由于以前没有报道过修饰的 JBPI 与 RFO 之间的相互作用，目前的工作有意专注于物理表征，以阐明潜在的稳定机制，并为未来开发基于复杂天然油的蛋白质稳定乳液奠定基础。
章节摘要
材料
刀豆来源于 Rumah Pangan Nusantara（印度尼西亚茂物）。来自印度尼西亚巴布亚的红果油由 PT Hujan Bahagia（印度尼西亚雅加达）加工。氢氧化钠（NaOH）、盐酸（HCl）、福林 - 酚试剂、硫酸铜（CuSO?）、牛血清白蛋白（BSA）、正己烷、磷酸二氢钠（NaH?PO?）、磷酸氢二钠（Na?HPO?）、碳酸钠（Na?CO?）和溴酚蓝（BPB）购自 Merck KGaA（德国达姆施塔特）。胰蛋白酶
蛋白质粒径和 Zeta 电位
蛋白质粒径和 Zeta 电位在决定蛋白质功能方面起着重要作用。粒径可能决定扩散性能（H. Zhang 等，2023），而 Zeta 电位通常用作乳液稳定性的预测指标（Xiao 等，2025）。
作为蛋白质分子粒径指标的水力学直径在所有修饰处理中逐渐减小（图 2A），其中 pHUS 处理产生的平均直径最小
结论
在本研究中，通过对刀豆蛋白分离物（JBPI）进行 pH 变换、加热、超声波处理及其组合的多模式修饰，成功改变了其结构和界面特性。这些处理减少了蛋白质粒径，改变了蛋白质构象，并增强了表面疏水性，从而改善了在红果油（RFO）乳液体系中的乳化性能。在这些处理中，pHH 表现出最大的界面蛋白吸附和
CRediT 作者贡献声明
David Augusta Chandra: 撰写 - 初稿，方法论，调查。 Vallerina Armetha: 撰写 - 审查与编辑，方法论。 Nadine Kurniadi: 撰写 - 审查与编辑，验证，数据整理。 Farah Tazkiya Suwandoko: 撰写 - 审查与编辑，数据整理。 Sabirin: 撰写 - 审查与编辑，资金获取。 Slamet Budijanto: 撰写 - 审查与编辑，资金获取。 Azis Boing Sitanggang: 撰写 - 审查与编辑，撰写 - 初稿，方法论，资金
未引用参考文献
Cecilia、Sitanggang、Budijanto 和 Prangdimurti，2026
Li 等，2026
Li 等，2026
Sarungallo 和 Cepeda，2013
Sarungallo、Hariyadi、Andarwulan、Purnomo 和 Wada，2015
Tang、Guan、Wang 和 Xu，2026
Zhu 等，2020a
Zhu 等，2020b
利益冲突声明
作者声明他们没有任何已知的竞争经济利益或个人关系可能影响本论文报告的工作。
声明在稿件准备过程中使用生成式 AI 和 AI 辅助技术。
在本工作的准备过程中，作者使用了 ChatGPT 以提高语法和可读性，并使用 Claude.ai 生成 R 代码。使用此工具/服务后，作者根据需要审查和编辑了内容，并且
致谢
本工作得到了 印尼进步研究与创新计划（RIIM） 项目的支持，该项目由国家研究与创新署（BRIN）和印度尼西亚教育信托基金（LPDP）联合资助，资助编号：100/IV/KS/07/2025 和资助编号：35709/IT3/HK.07.00/P/B/2025。作者衷心感谢 Nanik Purwanti 博士在界面张力测量方面的协助。
David Augusta Chandra|Vallerina Armetha|Nadine Kurniadi|Farah Tazkiya Suwandoko|Sabirin|Slamet Budijanto|Azis Boing Sitanggang
