综述：植物蛋白的热诱导变性/氧化及其对消化特性的影响：综述

《TRENDS IN FOOD SCIENCE & TECHNOLOGY》：Thermally Induced Denaturation/Oxidation of Plant Proteins and Its Effects on Digestive Properties: A Review

　　

摘要

背景

近年来，减少动物蛋白摄入已被广泛认为是提高膳食可持续性的关键因素。植物蛋白因其良好的消化率、高营养价值和较低的环境影响而受到越来越多的关注。热处理是植物蛋白产品生产中最常用的技术之一；然而，热处理不可避免地会引起蛋白质变性、氧化和聚集，从而改变其结构特性，降低营养物质的生物利用率，进而限制了植物蛋白的营养潜力。

范围与方法

本文系统考察了热诱导的植物蛋白结构变化，包括二级结构、三级结构和四级结构的变化。具体阐述了热驱动的氧化聚集的内在机制，并进一步分析了这些结构变化对蛋白质消化率的影响。

主要发现与结论

热处理破坏了蛋白质内部的非共价相互作用，导致构象展开并促进氧化交联，最终改变其聚集状态。适度加热可以增强酶解位点的可及性，提高消化率；相反，过度热处理会导致严重氧化和不溶性聚集体的形成，从而降低消化效率。本研究旨在为优化热处理技术、提高植物蛋白的营养利用率提供理论依据。

引言

近年来，植物蛋白因其消化性和高营养特性而受到越来越多的关注（Liu等，2018）。与动物来源的蛋白相比，这些植物蛋白价格合理、易于获取，且对环境的影响更低。减少膳食中的动物蛋白摄入被认为对于提高膳食可持续性至关重要（Cornet等，2022）。此外，注重健康的消费者对肉类和动物产品的过量摄入表示担忧，导致许多人采用弹性素食主义方式，通过减少肉类摄入或完全转变为植物性或素食饮食来调整生活方式（Boukid，2022）。此外，植物蛋白由于其卓越的乳化性、凝胶性和流变学特性等功能特性，是大多数加工食品中的基本组成部分之一（Ma等，2021）。

热加工技术在食品制造业中得到广泛应用。常用方法包括传统加热（如蒸、烘焙）、挤压加热和电场/电磁场加热（如微波和射频）（Kong等，2026）。然而，热处理会在食物基质中引发复杂的反应，包括蛋白质变性和氧化，从而改变食品中蛋白质的结构完整性（Wang等，2019）。由热诱导变性和氧化导致的蛋白质聚集通常会显著改变其空间结构和表面性质，进而影响其酶敏感性和消化率（Zhang等，2023）。此外，氧化过程中产生的活性氧（ROS）和蛋白质羰基化产物可能会通过诱导肠道氧化应激干扰机体的氧化还原平衡，从而带来一定的健康风险（Li等，2023）。

迄今为止，关于热加工过程中植物蛋白不良氧化变性的相关报道仍相对较少。植物蛋白来源丰富，可按来源分为豆类蛋白、谷物蛋白、油籽蛋白、坚果蛋白、伪谷物蛋白、叶菜蛋白和其他植物蛋白（Hadidi等，2022）。其中，豆类蛋白（如大豆、豌豆和鹰嘴豆）、谷物蛋白（如大米、小麦和燕麦）以及油籽蛋白（如花生、油菜籽和芝麻）是食品工业中应用最广泛的蛋白来源，且经常接受热加工处理。伪谷物蛋白（如藜麦和荞麦）也常被用作高质量植物蛋白补充剂（Chandran等，2023；Zhang等，2024）。这些蛋白来源在亚基组成、结构紧密度和热稳定性方面存在显著差异，导致其在热处理下的变性、氧化和聚集行为各不相同（Kumar等，2022）。为了深入了解植物蛋白在热处理过程中氧化变性的规律，需要研究加热后植物蛋白的结构变化和消化特性。本文系统阐述了热处理对蛋白质的影响，涵盖变性和氧化过程；阐明了热加工后氧化蛋白的聚集机制，并分析了热诱导蛋白质聚集在消化和吸收中的作用。旨在为优化植物蛋白热加工技术、提高产品的营养安全性和质量提供理论依据。

章节摘录

热处理引起的蛋白质变性与氧化

蛋白质是由氨基酸通过肽键连接而成的多肽链。这些多肽链折叠成有序的三维结构，通过氢键、疏水相互作用、离子键和范德华力等予以稳定，形成特定的空间构象，包括二级结构、三级结构和四级结构。变性是指蛋白质天然三维结构的破坏过程，在此过程中非共价相互作用因外部

热诱导氧化变性对蛋白质理化性质的影响

热处理导致的蛋白质氧化和变性会引起其结构完整性的改变，进而影响其理化性质。这些理化特征的改变是结构变化的直接表现，为后续分析蛋白质的聚集行为和消化特性提供了重要依据，如图2和图3所示。近年来的科学文献已记录了

热处理诱导的蛋白质聚集

在热加工过程中，植物蛋白分子经历变性和氧化修饰，导致其表面官能团和分子间力发生显著变化。这为蛋白质聚集提供了所需的热力学基础和动力学条件，而蛋白质聚集是变性和氧化之后发生的关键反应。聚集程度、分子间力的性质以及最终形成的微观结构受外部加工条件

蛋白质消化率的变化

热处理引起的构象重排、共价交联和分子聚集可以显著影响胃肠道消化过程中酶的可达性。这进而决定了蛋白质水解的程度以及肽段释放和游离氨基酸的水平。在植物蛋白食品中，热处理过程中蛋白质聚集对消化吸收的影响已被广泛研究，已有大量综述涉及这一主题；表2

挑战与未来展望

植物蛋白基质组成复杂，蛋白质变性和氧化常常与脂质过氧化和多糖相互作用同时发生。这些相互关联的反应使得热加工的调控变得复杂。传统的一步法热处理存在明显局限性；即使参数有微小波动，也可能导致蛋白质过度氧化和致密聚集，阻碍功能性增强和

未引用参考文献

Hu等，2024；Li等，2023；Wang等，2025；Wang等，2019；Yang等，2022；Yang等，2022；Zhang等，2024；Zhang等，2024；Zheng等，2023。

CRediT作者贡献声明

刘伟（Wei Liu）：撰写—原稿、概念构思、数据整理。徐倩（Qian Xu）：撰写—审阅与编辑、监督。廖宁（Ning Liao）：撰写—审阅与编辑、监督。刘昆仑（Kunlun Liu）：撰写—审阅与编辑、监督、资金获取、项目管理。

资助

本研究得到国家自然科学基金（项目编号：32472381）和河南省重点研发项目（项目编号：231111111800）的资助。

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财务利益关系或个人关系。

刘伟 | 徐倩 | 廖宁 | 刘昆仑

河南理工大学 食品科学与工程学院，河南郑州 450001，中国