综述：加工与改性技术对豌豆蛋白分离物结构及工艺功能特性的影响

《TRENDS IN FOOD SCIENCE & TECHNOLOGY》：Effects of Processing and Modification Technologies on the Structure and Techno-Functional Properties of Pea Protein Isolates

　　

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  综述了蛋白质-蛋白质相互作用（PPI）结构-功能修饰的最新进展
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  物理、化学和生物方法主导了PPI修饰策略
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  蛋白质与生物聚合物及天然成分络合是新兴趋势
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  联合修饰策略越来越常被用于实现协同效应
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  主要差距包括标准化评估方法和可扩展的清洁标签方案

## 引言

由于人口增长和消费者日益偏好健康营养的饮食，全球蛋白质需求正在迅速增加。作为回应，基于植物蛋白的配料开发获得了极大关注，因为它在成本、环境可持续性和能效方面具有优势。在可用的植物蛋白来源中，豌豆蛋白已成为食品行业和科学界的一个突出焦点，作为小麦和大豆等传统植物蛋白的替代选择。这种兴趣源于其相对较低的致敏性、较高的消化率、非转基因状态以及高营养价值。食用豌豆及含豌豆蛋白食品与心血管代谢风险因素（包括血脂谱、血压和血糖控制）的改善有关，这有助于降低心血管疾病和2型糖尿病的风险（Hawley等，2025；Stilling，2020）。豌豆还含有具有抗氧化和潜在抗癌特性的生物活性化合物。其中一些健康益处可能归因于源自豌豆蛋白的生物活性肽，它们表现出抗氧化、抗高血压和抗炎活性（Wang等，2022）。

豌豆蛋白由黄田豌豆生产，是市场上增长最快的植物蛋白，全球豌豆蛋白市场规模为21.2亿美元，预计到2024至2030年间将以12.1%的年复合增长率增长，达到47.1亿美元（Grand View Research，2024）。根据Innova提供的市场数据，过去五年间（2020-2024），全球将豌豆蛋白列为配料的商业食品产品数量有所增加（图S1）。其中，宠物食品、运动营养（速溶和即饮饮料、棒状食品）、即食餐、替代肉类和烘焙食品是豌豆蛋白应用的主要类别（图S1A）。豌豆蛋白在宠物食品、即食餐、烘焙食品、肉类替代品和乳制品替代品中的应用显示出高增长率（图S1B）。

与动物蛋白相比，豌豆蛋白主要由高分子量球形储藏蛋白组成，其功能性内在属性相对较差。这些局限阻碍了其在各种食品应用中完全替代动物蛋白的能力。一般来说，与动物来源蛋白质及其他传统植物蛋白（如大豆蛋白）相比，豌豆蛋白的生物利用率较低，溶解度有限，乳化和起泡能力弱，凝胶性能较差，且存在不理想的异味。此外，在豌豆蛋白分离物生产及产品配方过程中常用的严苛加工条件（如蛋白质提取时的高碱度、等电点沉淀和热处理等）可导致蛋白质变性和聚集，从而严重影响蛋白质的功能性和感官属性（Bogahawaththa等，2019）。因此，大量研究致力于开发策略以克服这些挑战并提高基于豌豆蛋白产品的功能性。迄今为止，已探索了多种修饰方法以定制豌豆蛋白的结构，包括物理方法（如高压处理、挤压、超声和冷等离子体）、化学方法（如酰化和磷酸化）、天然发生的化学反应（如美拉德诱导糖基化）、生物方法（如酶解或交联），以及蛋白质络合等其他创新策略。

在本综述中，我们首先简要概述了豌豆蛋白的组成和提取，随后全面讨论了近期关于豌豆蛋白分离物（PPI）修饰的研究。重点强调这些修饰对蛋白质结构和工艺功能表现的影响。为强化跨技术比较，我们综合了一个结构-功能导向框架，将加工输入、结构转变、功能结果、局限性和潜在食品应用联系起来。最后，我们确定了关键研究差距并概述了未来展望。尽管已有许多综述涉及植物蛋白加工，但近期有若干综述专门关注豌豆蛋白（Asen等，2023；Boukid等，2021；Shen, Hong & Li，2022）。表S1提供了这些近期以豌豆蛋白为重点的综述与本综述具体贡献的对比。这些综述为豌豆蛋白配料、提取、功能性、修饰方法或应用潜力提供了宝贵的见解。然而，由于近年来PPI修饰研究迅速扩展，仍然需要对这些研究进行系统的结构-功能导向分析。本综述中，基于平台特异性的文献趋势概述基于ScienceDirect在2020至2024年间发表的出版物，而叙述性综述则更新至2025年发表的相关研究。特别地，对整合加工条件、分子-介观-宏观尺度结构转变、工艺功能结果、可扩展性、清洁标签适用性及其在真实食品应用中的相关性，关注较为有限。因此，本综述旨在提供一个更新且综合的框架来评估PPI修饰策略，特别关注联合处理和新兴方法，如蛋白质络合和纤维化。

## 章节摘要### 豌豆蛋白组成与分离

豌豆种子通常含有23-31%的蛋白质、60-65%的碳水化合物和1-2%的脂肪，具体取决于品种。豌豆蛋白的主要组分是球蛋白（70-80%）和白蛋白（10-20%）。球蛋白是盐溶性储藏蛋白，进一步分为legumin、vicilin和少量convicilin，而白蛋白是水溶性代谢蛋白，包括酶、酶抑制剂和凝集素。醇溶蛋白和醇溶球蛋白为次要组分。表S2总结了……

### 豌豆蛋白加工与修饰

除优化提取方法外，各种修饰策略已被开发以提高PPI的营养、感官和工艺功能特性。这些策略旨在在不同分子水平（一级、二级、三级、四级结构）以及不同物理尺度（微观、介观和宏观）上操纵蛋白质结构。大致而言，这些方法可分为物理法、化学法、生物法、络合法和其他新型……

### PPI修饰的结构-功能框架

为综合讨论的不同修饰策略中的结构-功能关系，表6提供了一个综合框架，将加工和修饰输入与分子水平的结构变化、介观或胶体转变、功能结果及潜在局限联系起来。该框架不将固定效应分配给单独技术，而是强调PPI功能性受共同结构特征控制，包括蛋白质……

### 结论与未来展望

本综述系统考察了当前豌豆蛋白分离物（PPI）的修饰技术，重点强调其基本机制及对蛋白质结构、功能特性和应用潜力的影响。物理、化学和生物方法，以及蛋白质络合和淀粉样纤维化等新兴技术，已通过化学和/或物理方式改变蛋白质结构来定制PPI功能性。化学……

### 未引用参考文献

Avelar等，2024；Chen等，2024；Jumper等，2021；Li等，2024；Li等，2024；Liu等，2024；Liu等，2024；Shah和Singhal，2019；Shen等，2022；Shen等，2022。

### 利益冲突

所有作者声明不存在利益冲突。

### 作者CRediT贡献声明

Lin Tiantian：概念化、数据整理、调查研究、初稿撰写、审阅与编辑

William Anthony：数据整理、初稿撰写

Nagul Naguleswaran：监督、审阅与编辑

Baraem P. Ismail：初稿撰写、审阅与编辑

Chen Lingyun：审阅与编辑

Hudson Beyzavi：监督、资源、初稿撰写、审阅与编辑

### 生成式AI使用声明

在本工作修订期间，作者使用基于GPT-5推理模型的Microsoft 365 Copilot来协助根据作者提供的科学概念制备表6中的示意图。作者对所有AI辅助内容进行了审查、编辑和验证，包括示意图的科学准确性，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性经济利益或个人关系，这些利益或关系可能会影响本论文报告的工作。

Lin Tiantian | William Anthony | Nagul Naguleswaran | Baraem P. Ismail | Chen Lingyun | Hudson Beyzavi