《International Dairy Journal》：Effect of thermosonication on protein oxidation, aggregation, structure and storage stability of goat milk
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•热声处理减少了山羊奶中的蛋白质氧化。•超声波限制了热诱导的蛋白质聚集。•热声处理稳定了蛋白质的三级结构。•热声处理延长了山羊奶的保质期。引言山羊奶因其营养和功能特性而受到认可，包括比牛奶更高的中链脂肪酸水平、更小的脂肪球大小以及不同的蛋白质组成，使其成为消费者健康和特种产品
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热声处理减少了山羊奶中的蛋白质氧化。
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超声波限制了热诱导的蛋白质聚集。
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热声处理稳定了蛋白质的三级结构。
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热声处理延长了山羊奶的保质期。
引言
山羊奶因其营养和功能特性而受到认可，包括比牛奶更高的中链脂肪酸水平、更小的脂肪球大小以及不同的蛋白质组成，使其成为消费者健康和特种产品的重要乳制品来源 (Park, 2017; Thorning et al., 2016)。然而，由于土著微生物群和酶活性，山羊奶极易腐败，因此需要加工策略来确保微生物安全性、质量保持和保质期延长 (Monareng et al., 2025)。热巴氏杀菌（例如 72 °C 15 s）能有效灭活致病和腐败微生物，但可能会使牛奶蛋白不稳定，导致乳清蛋白变性、聚集以及酪蛋白胶束结构变化 (Abbas Syed et al., 2021)。这些热诱导的改变导致功能特性降低（例如溶解性、乳化性、起泡性），并可能导致下游产品（如奶酪和酸奶）的质地缺陷 (Bihola et al., 2026)。特别是在山羊奶中，αs1-酪蛋白的结构以及热作用下酪蛋白与乳清蛋白之间的相互作用已知与牛奶相比对热稳定性的影响不同，进一步使加工结果复杂化 (Park, 2017)。
作为传统热处理的替代方案，超声加工在乳制品系统中得到了广泛研究，因为它能够通过声学空化改变牛奶成分，从而在严重热变性的情况下减小粒径并改善功能特性 (Soltani Firouz et al., 2023)。例如，高强度超声被证明能改善牛奶均质化，破坏脂肪球膜，并改变蛋白质聚集物，从而改善乳液稳定性 (Yaakub et al., 2026)。然而，单独超声的效果通常受限于微生物灭活不完全以及取决于超声参数的蛋白质结构响应差异 (Akhi et al., 2025)。
为了克服这些局限性，热声处理。中温和高强度超声波的结合已成为一种有前景的混合技术。热声处理协同增强了微生物灭活效果，与单独热或超声处理相比，同时减少了加工时间和温度暴露 (Wu et al., 2025)。在牛奶中，热声处理被证明能降低微生物计数，减小粒径，并改变流变学特性，这表明其对乳制品加工具有潜在益处 (Ragab et al., 2023)。关于发酵乳和酸奶的研究表明，热声处理可以改善质地和稳定性，这很可能是通过蛋白质水平的结构修饰实现的 (Kenari & Razavi, 2021)。
热声处理通过声学空化现象运作：当高强度超声波（通常为 20–100 kHz）在液体介质中传播时，交替的压缩和稀疏循环导致溶解的气体核心形成微小气泡，这些气泡在随后的压力循环中长大，然后发生剧烈的惯性溃灭 (Piyasena et al., 2003)。这种溃灭产生局部极端温度、压力和强烈的流体动力学剪切力，同时作用于牛奶基质中的悬浮颗粒、微生物细胞和大分子 (Awad et al., 2012)。中温的同时应用协同放大了这些空化效应：升高的温度降低了牛奶的粘度和表面张力，降低了空化阈值并增加了气泡溃灭强度，而热量本身独立地有助于微生物和酶灭活 (Zhao et al., 2026)。在富含蛋白质的乳制品系统（如山羊奶）中，这些组合的物理力可以机械破坏蛋白质聚集物，改变表面电荷和疏水性，并修饰酪蛋白胶束和乳清蛋白的结构构象，这些效应与单独热量引起的变化不同且互补 (Nayik et al., 2024; Wang et al., 2026)。
尽管取得了这些进展，目前关于热声处理的文献主要集中在微生物灭活、一般理化属性（浊度、粘度）和脂肪球动力学上，相比之下，对决定储存期间功能表现和质量的蛋白质氧化变化、结构稳定性和聚集机制关注较少 (Wang et al., 2026)。蛋白质氧化可能导致羰基衍生物形成、巯基损失和交联，影响蛋白质溶解性、乳化能力和营养价值——然而这些方面在经受联合热 - 超声处理的山羊奶中研究甚少 (Xiong & Guo, 2021)。此外，二级结构元素如α-螺旋、β-折叠和无规卷曲分布对加工条件敏感，可作为蛋白质稳定性或展开的分子指标，但文献中对热声处理下这些变化的系统评估有限。而且，对于热声处理山羊奶，蛋白质结构修饰与储存稳定性（特别是在与商业分销相关的冷藏温度下）之间的关系仍然知之甚少。大多数研究评估处理后的即时效应，但未评估结构变化如何随时间影响蛋白质行为和保质期 (Zhao et al., 2020)。
因此，本研究旨在系统地调查受控热声处理参数对山羊奶蛋白质特性的影响，包括氧化水平、聚集行为、粒径分布和二级结构变化。我们还考察储存稳定性，以确定这些结构修饰如何与蛋白质性能和长期质量保持相关联。通过阐明控制蛋白质对联合热和超声处理响应的机制，本工作寻求确定平衡微生物安全与功能和营养质量的优化加工条件，从而推进热声处理在山羊奶加工中的应用。
部分片段
材料
新鲜山羊奶取自西北农林科技大学山羊中心（中国陕西杨凌），并通过在 4000 × g 下离心 15 分钟脱脂。全程使用分析级化学品，包括盐酸 (HCl)、氢氧化钠 (NaOH)、2,4-二硝基苯肼 (DNPH)、三氯乙酸 (TCA)、盐酸胍、十二烷基硫酸钠 (SDS)、5,5′-二硫代双 (2-硝基苯甲酸) (DTNB) 和 8-氨基 -1-萘磺酸 (ANS)。蛋白质定量
热声处理对蛋白质氧化的影响
通过在各种热和超声条件下测定羰基含量、二酪氨酸形成和游离巯基来评估山羊奶中的蛋白质氧化（表 1）。仅受热时羰基水平逐渐增加，在无超声条件下 125 °C 时达到最大值 43.78 nmol mg?1。在 72 °C 无超声条件下，羰基含量为 20.26 nmol mg?1，10 分钟超声后降至 12.03 nmol mg?1。与无超声组相比，5 分钟超声减少了
讨论
热声处理的物理化学效应可以通过声学空化的潜在机制来解释。当在 400 W 和 20 kHz 的超声同时与热量应用于山羊奶时，振荡压力波在液相内产生了瞬态微气泡。在惯性溃灭时，这些气泡释放出强烈的局部能量，表现为剪切力、微射流和活性氧，直接作用于悬浮的蛋白质颗粒、脂肪球以及
结论
热声处理，即中温和低频超声波的结合，有效地减轻了山羊奶中热诱导的蛋白质氧化和聚集。该处理降低了羰基和二酪氨酸水平，增加了游离巯基含量，减小了粒径和浊度，并部分解离了大型蛋白质聚集物。带电电位、表面疏水性和固有荧光光谱分析表明，热声处理减弱了热诱导的变化
CRediT 作者贡献声明
Wei Zhao: 撰写 – 原稿，方法，数据整理。 Muhammad Imran: 撰写 – 原稿，方法，调查。 Xuyu Jia: 撰写 – 原稿，方法，正式分析，数据整理。 Muhammad Adil: 撰写 – 审阅与编辑，方法。 Yuanyuan Shan: 撰写 – 审阅与编辑，监督，构思。
关于生成式 AI 和 AI 辅助技术在写作过程中使用的声明
部分文本在 ChatGPT (OpenAI, San Francisco, CA) 的协助下进行了修订，以提高可读性和语言质量。使用此工具后，作者根据需要对内容进行了审阅和编辑，并对已发表文章的内容承担全部责任。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的竞争财务利益或个人关系，这些利益或关系可能会影响本论文中报告的工作。
致谢
作者感谢 国家重点研发计划（编号 2024YFE0213400）和 国家自然科学基金（资助编号 3216051）提供的资金支持。我们还要感谢西北农林科技大学食品科学与工程学院的仪器共享平台，感谢其在以下仪器使用方面的协助：大容量高速冷冻离心机（王雪）、荧光（崔路）、激光粒度分析仪（马翠翠）、紫外分光光度计（马翠翠）、液相色谱系统
Wei Zhao|Muhammad Imran|Xuyu Jia|Muhammad Adil|Yuanyuan Shan
