鲜奶油是一种广泛用于甜点和饮料中的胶体泡沫（Cui et al., 2025），其质地和稳定性主要受蛋白质在空气-水界面上的吸附和界面膜形成特性的控制（Wang et al., 2026）。随着对可持续食品系统关注的增加，用植物蛋白（如豌豆分离蛋白，PPI；大豆分离蛋白，SPI）替代动物蛋白已成为食品行业的重要发展趋势。然而，植物蛋白基鲜奶油通常具有较低的膨胀率和有限的泡沫稳定性（Shen et al., 2023a, Shen et al., 2023b; Zhan et al., 2022）。因此，为了探究其较差的泡沫性能的机制基础，特别是将其与动物蛋白的结构动力学进行比较，这对于指导植物蛋白替代品的合理配方至关重要。
泡沫的宏观稳定性取决于蛋白质的界面行为（Shen et al., 2024）。具体来说，具有适当粘弹性和机械强度的蛋白质会在界面形成保护膜，有效减缓气泡合并，抑制由拉普拉斯压力梯度驱动的奥斯特瓦尔德成熟和不成比例反应，从而保持整体泡沫结构的完整性（Janssen et al., 2025; Qiu et al., 2024）。现有研究表明，动物源蛋白质（如酪蛋白钠，SC）通常具有较高的表面疏水性、较低的分子内二硫键密度，以及松散、灵活、无序的构象。这些结构特性使它们在空气-水界面更容易发生可逆的构象变化，并通过疏水相互作用和氢键等非共价力迅速组装成密集、连续且机械强度高的粘弹性界面膜（Daniloski et al., 2022; Martin et al., 2002）。相比之下，常用植物蛋白（如PPI和SPI）的主要成分大多是高度有序、紧密折叠的球状蛋白，其疏水核心埋藏在分子内部，并富含分子内二硫键。这种刚性结构显著限制了它们在界面上的构象重排能力，导致形成的界面膜往往厚度不足、结构松散、连续性差。此外，这些蛋白质的粘弹模量和机械强度相对较低，限制了它们在长时间内提供持续有效泡沫稳定的能力（Grasberger et al., 2023; Ma et al., 2025; Wang et al., 2025）。尽管SC是能够在水溶液中形成非共价自组装纳米级聚集体的理想代表，但这种处理过的蛋白质并不能完全反映动物蛋白在自然状态下的特性。以山羊奶蛋白（GMP）为例：GMP是从山羊奶中提取的总蛋白，其中约70%至80%为酪蛋白。这些酪蛋白分子通过与胶体磷酸钙的特异性相互作用自组装形成完整的酪蛋白胶束（Breunig et al., 2024; Zhao et al., 2021）。SC和GMP都属于乳源酪蛋白体系；前者是经过加工后解离的状态，表现为灵活的聚集体，而后者则以天然形式的超分子胶束存在。
虽然已知蛋白质结构决定了界面活性，但上述发现主要基于静态和简化的界面系统，未能捕捉到实际食品系统的复杂性。这类方法通常忽略了实际食品加工的动态、多阶段特性。在鲜奶油的实际生产过程中，整个过程通常包括两个紧密相连的阶段：最初的剪切乳化和随后的充气和机械搅打。在初始乳化阶段，蛋白质和其他小分子乳化剂会竞争占据油-水界面（Hinderink et al., 2022）。竞争性吸附会导致水相中剩余蛋白质的组成、浓度和分布发生变化。然而，尚不清楚这些组成变化如何影响搅打过程中蛋白质在气-液界面的吸附，以及是否会影响泡沫性能和产品质量。关于连续加工阶段中的残留效应，目前缺乏实验证据。
本研究涵盖了四种典型的动物和植物来源的蛋白质：SC、GMP、PPI和SPI。由于SC具有优异的起泡性能和灵活的分子构象，因此被用作动物来源的参考标准，以系统评估植物蛋白的功能和结构特性。选择GMP作为第二种动物来源的蛋白质，旨在研究其与SC乳化后的界面行为变化，并确定这种变化是否也会发生在具有超分子胶束结构的GMP上。为了进行系统比较，需要比较原始蛋白质及其乳化后从水相中回收的残留蛋白质的分子结构、表面特性以及空气-水界面的吸附动力学。本研究假设乳化过程会改变水相的组成，进而影响其界面特性。这些变化对随后的空气-水吸附行为和最终泡沫质量有决定性影响。为了阐明乳化步骤如何改变界面功能，建立了分子变化与鲜奶油宏观起泡性能之间的机制联系。这些见解为植物蛋白基鲜奶油替代品的合理设计和优化提供了坚实的理论基础。
