花生蛋白分离物热诱导结构与功能修饰以增强花生酱品质与稳定性

《Food Chemistry: X》：Heat-induced structural and functional modification of peanut protein isolate for enhancing peanut butter quality and stability

　　

油相分离限制了花生酱的品质与货架期。研究人员考察了60–100?°C热处理对花生蛋白分离物（PPI）热诱导聚集行为及其结构、功能特性的影响，并评价其作为花生酱稳定剂的应用潜力。热处理改变了PPI构象——最显著的是α-螺旋减少、β-折叠增加——导致表面疏水性、乳化能力和持油能力增强。100?°C处理的PPI（PPI-100）表现出最强的稳定性能，将其以2%（w/w）掺入花生酱可使油相分离降低20.1%，同时改善流变与质构特性。在60?天室温贮藏中，含PPI-100的花生酱仅出现5.2%相分离，证实物理稳定性显著提升。这些发现凸显了在100?°C上限内热处理PPI作为包括花生酱在内乳浊液食品可行清洁标签（clean-label）稳定剂的潜力。

研究背景与立项依据

花生（Arachis hypogaea L.）是全球第四大油料作物，花生酱作为半固态高油（约50%脂肪）分散体系，在贮藏中因密度差与颗粒沉降易发生油相分离，分离油易氧化酸败，沉淀膏体硬化，严重影响消费者接受度与货架期。传统外源稳定剂（氢化油、棕榈油、天然蜡、羟丙基甲基纤维素（HPMC）、甲基纤维素（MC）、卵磷脂粉）虽能改善稳定性，但常损害色泽、香气与质构，且部分存在工业化放大限制。酶解花生蛋白（Alcalase水解DH5%）虽被报道可降低油析并延缓过氧化值（PV）、硫代巴比妥酸反应物（TBARs）与共轭二烯（CD）上升，但热诱导花生蛋白聚集体的稳定机制尚未见报道。物理改性尤其是热处理因低成本、可持续而受关注，菜豆蛋白聚集体稳定稀奶油、大豆分离蛋白预热增强油-蛋白相互作用已有先例，但热处理PPI在花生酱中的角色仍属空白。因此研究人员旨在表征60–100?°C热诱导PPI聚集体，评估其结构-功能关系及对花生酱相分离、理化与贮藏稳定性的影响，为清洁标签配方提供蛋白基新路径。

主要技术方法概括

研究人员以脱脂花生蛋白粉（青岛长寿）经碱溶酸沉法制备PPI（凯氏定氮换算系数5.46，蛋白含量85.5%±1.16%），配制10%（w/w）分散液，4?°C过夜水合后于60、70、80、90、100?°C水浴加热30?min，冰浴冷却、冻干得PPI-60至PPI-100。结构端采用SDS-PAGE（12%凝胶）、动态光散射测粒径与ζ电位（Zetasizer Lab-Blue）、透射电镜（TEM，H-7500，80?kV，1%磷钨酸负染）观察形貌；傅里叶变换红外（FTIR，TENSOR 27，4000–400?cm^?1，PeakFit 4.12拟合酰胺Ⅰ带）定二级结构，荧光光谱（激发290?nm，发射300–500?nm）探三级构象，ANS探针测表面疏水性（H₀）。功能端测乳化活性（EA）/乳化稳定性（ES）（大豆油:蛋白液=1:3，v/v，pH9，10000?rpm均质2?min，500?nm吸光）、持油能力（OHC）。花生酱以冀花18号花生160?°C焙烤25?min、胶体磨两次研磨制备，添加2%（w/w）冻干PPI粉末，对照组为无添加（C）与原样PPI；离心法（5000?rpm，30?min，20?°C）定量油析率，质构仪（TA.XT plus，A/BE-d35探头）做TPA，Discovery HR-2流变仪（40?mm平行板，1?mm间隙，25?°C）做稳态剪切（Carreau模型拟合）与动态扫描，室温贮藏60?天跟踪相分离。

研究结果

2.3 热诱导PPI聚集体制备与表征

SDS-PAGE显示随温度升高高分子量聚集带增强，证实热处理促成共价与非共价交联聚集体。粒径与ζ电位表明PPI-100粒径最大、绝对值ζ电位适中，利于空间位阻与静电协同。TEM下PPI-100呈不规则片状/网络聚集体，低温度组为分散球状。FTIR酰胺Ⅰ带拟合显示α-螺旋由未处理约28%降至PPI-100约19%，β-折叠由约34%升至约45%，无规卷曲与β-转角相应调整，二级结构去折叠化。荧光光谱λ_max红移、强度下降，提示色氨酸微环境极性增加、三级结构展开。ANS-H₀随温度单调上升，PPI-100达峰值，表面疏水斑块暴露。EA与ES在PPI-100最高，OHC亦最大，说明聚集态兼顾界面吸附与油相截留。

2.4 花生酱制备与表征

2.4.1 油分离评估：离心油析率对照组C约25.3%，原样PPI组约22.8%，PPI-100组降至约20.1%降幅（相对C降低20.1%），证实热聚集增强持油。2.4.2 质构分析：PPI-100组硬度、黏聚性、黏度适中提升，黏附性下降，涂抹性改善。2.4.3 流变学：稳态剪切呈剪切变稀，Carreau模型η₀升高、η_∞微增、流动指数n更接近0.2，表观黏度整体抬升；动态扫描G′>G″且二者随频率缓升，类固体网络增强。60?天室温贮藏末端相分离仅5.2%，远优于C组。

讨论与结论翻译

讨论指出，热处理通过α-螺旋→β-折叠转换暴露疏水区，使PPI从紧凑球蛋白转为开放聚集体，在油-蛋白界面形成更具弹性的吸附层，并在连续油相中通过微弱凝胶网络托住花生颗粒，从而协同抑制油析与沉降。PPI-100在100?°C上限内未过度变性失活，功能拐点最优。相比氢化油/纤维素类稳定剂，2%蛋白添加不引入反式脂肪酸、不改感官基调，符合clean-label趋势。结论原文凝练如下：油相分离限制花生酱品质与货架期；60–100?°C热诱导PPI聚集使α-螺旋减少、β-折叠增加，表面疏水性、乳化能力与持油性增强；PPI-100以2%添加降低油析20.1%，改善流变与质构；60?天室温贮藏相分离仅5.2%，物理稳定性显著提高；在100?°C上限内热改性PPI可作为乳浊液食品（含花生酱）可行的清洁标签稳定剂。该文发表于《Food Chemistry: X》。