《Food Chemistry》：Multi-scale structure and rheological properties of acid-induced soy protein and β-lactoglobulin gel to develop plant-based milk alternatives
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•SPI可有效替代酸诱导凝胶中50%的β-Lg。•SPI/β-Lg的比例对凝胶特性有重大影响。•先混合后加热所得凝胶强度高于先加热后混合。•共蛋白凝胶的强度高于共蛋白乳化凝胶。引言酸奶作为一种源自古代发酵技术的乳制品，凭借其独特的风味、丰富的营养价值和益生特性，长期以来一直被
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SPI可有效替代酸诱导凝胶中50%的β-Lg。
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SPI/β-Lg的比例对凝胶特性有重大影响。
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先混合后加热所得凝胶强度高于先加热后混合。
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共蛋白凝胶的强度高于共蛋白乳化凝胶。
引言
酸奶作为一种源自古代发酵技术的乳制品，凭借其独特的风味、丰富的营养价值和益生特性，长期以来一直被视为不可或缺的保健食品。其特有的质构和风味主要通过乳酸发酵过程中牛奶的酸诱导凝乳形成（Yin et al., 2024）。乳蛋白作为乳制品的基本组成成分，主要由酪蛋白和乳清蛋白（WP）组成（Lesme et al., 2020）。乳清蛋白（WP）具有优异的凝胶能力，能够形成高质量的凝胶网络，显著增强食品体系的流变性能和质构特性（Zhou et al., 2020）。其中，β-乳球蛋白（β-Lg）作为乳清蛋白中含量最丰富的蛋白质，已被证明在很大程度上决定了乳清蛋白凝胶的性质。β-Lg是一种分子量为18.3 kDa的球状蛋白，由162个氨基酸残基组成，其二级结构以9条β-折叠链（其中8条形成β-桶状花萼）和一条α-螺旋为主（Chen, van Leusden, et al., 2026）。这一独特结构直接决定了其在加工过程中的聚集行为和凝胶网络形成。
随着全球人口的增长，动物源性食品的大规模生产导致了土地退化和温室气体排放量增加，以及乳制品污染相关的食品安全问题（Abedinia et al., 2017; Xu et al., 2021; Zhao et al., 2026）。基于植物来源的食品是应对这些可持续性挑战的可行策略，这得益于其组分的多功能潜力、卓越的资源效率和更低的碳足迹（Chang et al., 2026; Chen et al., 2023; Wang et al., 2023）。在食品应用中开发动物蛋白的替代蛋白可能是减少环境影响和满足消费者新需求的有前途的途径。大豆蛋白分离物（SPI）中7S（β-伴大豆球蛋白）和11S（大豆球蛋白）占总蛋白的80%以上，具有优异的凝胶性、乳化性、持水能力和持油能力等功能特性，在食品工业中得到广泛应用。因此，SPI在乳制品类似物等基于凝胶的应用中显示出作为乳蛋白替代品的巨大潜力。
然而，植物蛋白和动物蛋白之间在分子结构、溶解性和凝乳行为方面的显著差异，给它们在酸诱导凝胶系统中的应用带来了挑战（Chauhan et al., 2026）。与乳制品凝胶相比，大豆蛋白凝胶通常表现出显著不同的质构和较差的感官接受度（Ningtyas et al., 2021）。Zhang等人（2022）发现，以氯化钙诱导的SPI与WP混合乳化凝胶比单一蛋白乳化凝胶具有更好的持水能力和质构。然而，da Silva等人（2025）表明，向酪蛋白凝胶中添加20%的豌豆蛋白对凝胶组织结构有显著影响，与纯酪蛋白凝胶相比降低了硬度。Xia等人（2022）表明，在相同蛋白浓度下形成的酸诱导凝胶中，用SPI替代WPI显著降低了最终的G′值，表明凝胶强度较低。迄今为止，SPI与β-Lg的混合物是否能够形成具有增强质构特性的理想酸诱导凝胶仍属未知。本研究旨在探索这一问题，以促进大豆蛋白在乳制品行业的进一步应用。
此外，热处理作为酸诱导凝乳的必要步骤，可诱导蛋白变性和聚集，从而改变其参与凝胶网络形成的能力。Mession等人（2017a）表明，将豌豆醇溶球蛋白和胶束酪蛋白混合物（1:1，w/w）在85 °C下加热1小时，与分别加热制备的凝胶相比，所获得的凝胶强度更高。然而，Xia等人（2024）表明，酪蛋白和豌豆蛋白混合物（2:2和1:3）分别加热后混合所得的蛋白凝胶，其凝胶强度高于共同加热所得的凝胶。到目前为止，热处理对SPI和β-Lg酸诱导凝胶的影响仍不清楚，因为热处理通过蛋白分子间复杂的相互作用对凝胶特性产生了重大影响。
此外，酸奶和其他基于凝胶的产品通常是含油体系。油滴可作为与蛋白网络相互作用的活性填料，或仅占据凝胶基质中空隙而不与蛋白网络相互作用的非活性填料，从而显著改变质构和流变特性（Mao et al., 2020）。Bi等人（2023）报道，添加大豆油改善了酸介导的SPI乳化凝胶的弹性特性，其储能模量从330 Pa（2%大豆油浓度）增加到545 Pa（8%大豆油浓度）。然而，添加脂肪并不一定导致凝胶硬度增加。Hu等人（2024）发现，热诱导的土豆蛋白乳化凝胶随着油含量的增加变得 softer。目前，对于油相、混合比例和预热方式如何共同影响SPI/β-Lg复合凝胶特性的系统理解仍然缺乏。
本研究以不同混合比例和加热策略的SPI和β-Lg作为模型体系，探索酸诱导凝乳在实现新颖食品质构方面的潜力。采用SDS-PAGE、尺寸排阻色谱（SEC）和动态光散射（DLS）对不同加热策略的共蛋白溶液进行表征。随后，通过DLS对蛋白乳化液进行分析，并进一步研究界面蛋白的吸附。利用质构分析和流变学分析对GDL制备的蛋白凝胶和乳化凝胶进行比较研究，并结合共聚焦激光扫描显微镜（CLSM）和扫描电子显微镜（SEM）进行观察。本研究旨在增进对以SPI作为乳蛋白替代品的酸诱导凝胶的理解，并开发具有预期质构的更可持续产品。
章节摘要
材料与化学品
大豆蛋白分离物（蛋白质含量92.6 ± 0.3%，干基）由低变性脱脂大豆粕经碱提取和酸沉淀处理制备。β-乳球蛋白（蛋白质含量80.5 ± 0.4%，干基）由上海生物科技有限公司（上海，中国）提供。葵花籽油购自当地超市（无锡，中国）。葡萄糖酸-δ-内酯（GDL，CAS号：90–80-2，纯度≥99%）和罗丹明B（CAS号：81–88-9，纯度≥99%）购自北京
蛋白表征
采用SDS-PAGE、尺寸排阻色谱和动态光散射对不同混合比例和加热策略条件下溶液中SPI和β-Lg的结构变化进行表征。
结论
研究了不同SPI/β-Lg比例和加热策略的酸诱导凝胶的多尺度结构和流变特性，SPI/β-Lg比例对凝胶特性的影响比混合加热策略更为显著。随着SPI/β-Lg比例的增大，产生了更多的热诱导可溶性蛋白聚集体，这极大地影响了酸诱导凝胶的特征，增强了硬度和刚度。SPI可有效替代酸诱导凝胶中50%的β-Lg。
CRediT作者贡献声明
崔荣：撰写 – 原稿、验证、方法论、形式化分析、数据管理。孔祥真：撰写 – 审阅与编辑、监督、方法论、概念化。张彩梦：资源、项目管理。华宇飞：监督、调查。陈业明：可视化、软件。李兴飞：软件、调查。
未引用参考文献
Li, Chen, Hao and Xu, 2023
利益冲突声明
作者声明不存在已知的可能影响本文所报告工作的经济利益或个人关系。
崔荣|孔祥真|张彩梦|华宇飞|陈业明|李兴飞
