大豆蛋白水解物/肽的乳化/发泡性质：综述

《Food Hydrocolloids》：Emulsifying/foaming properties of soy protein hydrolysates/peptides: A critical review

　　

•酶特异性和水解度主导 SPH 的界面功能。
•适度水解可优化乳化和起泡性能。
•新兴技术通过结构调控增强 SPH 的功能。
•SPH 的结构 - 功能关系支撑界面性能。
•关键性地确定了结构引导的 SPH 设计的未来研究重点。
引言
全球对可持续、营养丰富且环保的食物系统的需求日益增长，加速了从动物来源蛋白向植物基替代品的转变。在植物蛋白来源中，大豆（Glycine max L.）占据主导地位，因为其蛋白质含量高（约 35–40%）、氨基酸（AA）组成均衡、供应广泛、生产成本相对较低且营养价值极佳（Liu 等，2024）。因此，大豆蛋白（SPs）已成为各种食品中不可或缺的配料，包括乳制品替代品、肉类模拟物、饮料、婴儿配方奶粉、烘焙产品和营养补充剂，它们不仅提供营养价值，还提供必要的技术功能特性，如溶解性、凝胶性、持水力（WHC）、乳化和起泡性（Islam 等，2023）。在这些功能特性中，乳化和起泡能力尤为重要，因为它们决定了众多食品系统的形成、稳定性、质地、口感和感官质量（Xu 等，2023）。有效的乳化剂迅速吸附在油水界面上，降低界面张力，并形成内聚的粘弹性薄膜，抑制液滴聚结；而高效的起泡剂通过形成抵抗离泡、排水和气泡聚结的弹性蛋白膜来稳定气 - 水界面（Zhang 等，2022; Fameau 等，2023）。因此，蛋白质在流体界面吸附、展开和重组的能力在很大程度上决定了它们在复杂食品基质中的技术性能（Zhang 等，2022; Cai 等，2023）。
然而，天然 SPs 并不总是表现出最佳的界面功能。大豆分离蛋白（SPI），主要由球状蛋白 β-伴大豆球蛋白（7S）和大豆球蛋白（11S）组成，具有紧凑的球状结构，由广泛的疏水相互作用、氢键、静电相互作用和二硫键稳定（Mishra 等，2024）。虽然这种结构组织有助于蛋白质的稳定性，但它同时也限制了分子灵活性，并限制了高效界面吸附所需的功能基团的暴露。因此，天然 SPs 通常表现出在等电点（pI）附近溶解度有限、在某些加工条件下乳化性能降低、易聚结以及起泡稳定性不足，从而限制了它们在高级食品配方中的更广泛应用（Islam 等，2023; Mishra 等，2024）。
受控蛋白质水解已成为克服天然 SPs 结构和功能限制的最有效策略之一，同时还能产生具有增强生物活性的肽。在水解过程中，肽键被选择性切断，产生分子量（Mw）较低、表面疏水性（H0）改变、分子灵活性增加、电荷分布改变和溶解度提高的肽，从而大大改变其技术功能特性（Xu 等，2023; Mishra 等，2024; Zhang 等，2024）。这些结构修饰促进了肽在油水和气 - 水界面处的更快扩散和吸附，促进了分子重排，并在适当控制水解时提高了乳化和起泡性能（Islam 等，2023; Li 等，2025a）。此外，酶水解（酶解）释放出加密于母体蛋白序列中的生物活性肽（BPs），其中许多表现出抗氧化、抗高血压、抗糖尿病、抗菌、抗炎和免疫调节活性，从而大大扩展了大豆蛋白水解物（SPHs）的应用范围，超出了其传统的技木功能角色（Xu 等，2023; Liu 等，2024; Mishra 等，2024）。
然而，界面功能的改善并不直接正比于水解程度。SPHs 的功能行为由酶特异性、水解度（DH）、肽 Mw 分布、AA 组成、肽序列、结构灵活性、H0 以及包括 pH 值和离子强度在内的环境条件之间的复杂相互作用决定（Islam 等，2023）。有限的水解通常通过产生中等大小的两亲性肽来增强乳化和起泡性能，这些肽能够迅速吸附在界面上，同时保持足够的分子间相互作用以形成内聚的粘弹性薄膜。相反，过度的水解通常会产生太小的肽，无法建立稳定的界面网络，导致乳液稳定性降低、泡沫稳定性减弱，并因低 Mw 疏水肽的产生而增加苦味（Li 等，2025a）。因此，水解的优化仍然是一个重大科学挑战，需要仔细控制肽的生产和结构特性。
由于酶解具有高特异性、温和的反应条件、可重复性以及能够产生定制的肽谱且不良副产物最少，它已成为生产食品级 SPHs 的首选方法（Nasri, 2017; Mishra 等，2024）。商业蛋白酶如 Alcalase、Flavourzyme、Trypsin、Papain、Neutrase、Bromelain 和 Protamex 表现出不同的底物特异性，导致肽组成和功能特性存在显著差异（Jogi 等，2024; Xu 等，2023）。最近，几种新兴技术——包括超声辅助水解、高压处理（HPP）、微波辅助水解、离子液体预处理和亚临界水处理（SWP）——已通过改变蛋白质构象、暴露埋藏的切割位点和增强酶 - 底物相互作用，显示出改善酶解效率的相当潜力（Meinlschmidt 等，2017; Guan 等，2018; Qian 等，2023; Zhang 等，2024）。这些方法大大拓宽了生产具有定制功能和生物特性的 SPHs 的机会。
尽管相关文献迅速扩展，但关于水解对乳化和起泡行为影响的结论仍存在相当大的不一致性。不同的研究经常报告关于酶类型、DH、肽 Mw、预处理技术和加工条件对乳液和泡沫稳定性影响的矛盾结论。这些差异主要源于蛋白质来源、水解方案、分析方法和技术功能评估技术的差异，使得研究之间的直接比较变得困难（Islam 等，2023; Mishra 等，2024）。此外，尽管最近的几篇综述讨论了 SP 水解、BPs 或植物蛋白水解物的一般功能特性（Nasri, 2017; Tapal 和 Tiku, 2019; Mishra 等，2024），但缺乏专门关注决定 SPHs 乳化和起泡特性的分子机制的全面且批判性的综合论述。
因此，本综述批判性地评估了关于 SPHs 和肽的生产、结构表征和界面功能的当前知识，特别强调其乳化和起泡特性。该综述审查了传统和新兴水解技术，讨论了酶特异性、水解条件、肽特性和 DH 对功能性能的影响，并总结了用于建立结构 - 功能关系的分析技术的最新进展。最后，确定了现有的知识空白、未解决的科学问题和未来研究重点，以促进具有可预测界面功能的 SPHs 的合理设计，用于下一代可持续食品系统和高价值食品应用。
章节片段
水解方法
SPs 可能通过各种途径进行水解，包括化学法（酸或碱）（Mishra 等，2024）、物理法（微生物发酵和胃肠消化）（Zhang 等，2024）、热法（Pereira 等，2023）和酶法（Mishra 等，2024）。这些程序导致肽键断裂并产生水解物，水解物由复杂的肽混合物以及游离氨基酸（AAs）组成（Averina 等，2021; Mishra 等，2024）。这些...的特性
SPHs/肽的乳化特性
蛋白质及其肽的乳化特性通常使用比浊法来描述。乳化稳定性指数（ESI）评估乳液随时间推移的强度及其对不稳定因素的抵抗力，而乳化活性指数（EAI）测量特定量的蛋白质所能稳定的表面积，这是通过评估乳液的浊度来确定的（Padial-Domínguez 等，2020）。乳化的...
SPHs/肽的起泡特性
基于泡沫的系统在许多食品配方中至关重要，范围从打发乳制品到烘焙产品和充气饮料，因为它们影响产品质地、结构稳定性和感官质量。凭借两性特征，蛋白质很容易吸附在气 - 水界面上，在那里它们形成内聚的粘弹性层以提高泡沫稳定性（FS），从而防止气泡聚结。水解诱导蛋白质分子部分展开，暴露...
疏水性和电荷的作用
植物蛋白的 H0 对其功能特征，即起泡、乳化和凝胶形成，有至关重要的影响。此类蛋白在加工过程中倾向于积聚在油水或气 - 水界面上的倾向，取决于其表面上非极性和极性基团的适当分布。肽的疏水性主要取决于其一级结构中 HAAs 的组成和相对丰度。高度疏水性可能会对...产生不利影响
苦味的生化基础：为什么 SPHs“尝起来更差”随着它们变得更有效
苦味仍然是部署 SPHs 和肽组分作为有效乳化剂/起泡剂的最持久障碍，因为促进快速界面吸附的结构特征（较高的 H0、较小的肽尺寸、暴露的疏水残基）经常与激活苦味味觉受体的特征重叠。流行的机制观点是，酶解产生富含 HAAs 的低 Mw 肽（通常有关键位置的疏水残基），...
食品
许多商业加工食品系统，包括蛋黄酱、酸奶、酱料和各种饮料，都被配制成乳液，其中蛋白质通常因其固有的表面活性特性而作为天然乳化剂使用。在食品乳液中，两种不混溶的液相，通常是油和水，被分散在一起。在乳化过程中，蛋白质分子迅速迁移并吸附到新产生的油滴表面，从而降低...
结论
SPHs 已成为多功能功能配料，具有相当大的潜力，可在同时提供健康促进 BPs 的同时改善植物基食品系统的乳化和起泡性能。本综述表明，SPHs 的界面功能受酶特异性、DH、肽分子特性、加工条件和环境因素之间复杂相互作用的主导，受控水解通常产生最有利的...
CRediT 作者贡献声明
Samira Beikzadeh：撰写 - 原稿。
Seid Mahdi Jafari：撰写 - 审查与编辑，概念化。
Mohammad Mahdi Rostamabadi：撰写 - 原稿，可视化。
Ali Rashidinejad：撰写 - 原稿。
Moulood Nourani：撰写 - 原稿，可视化。
Behnaz Hashemi：撰写 - 原稿，可视化。
Tolulope Joshua Joshua Ashaolu：撰写 - 审查与编辑，撰写 - 原稿，概念化
未引用参考文献
Alzaydi 等，2023; An 和 Li, 2025; Baker, 2023; Belitz 等，; Chen 等，2011; Craik 等，2013; Franco 和 de Alcantara Pess?a Filho, 2011; Garmidolova 等，2022; Gasoy proteinarre 等，2025; Gomes dos Reis 等，2019; Guo 等，2025; Hashemi 等，2023; Hashemi 等，2024; Horax 等，2017; Horowitz 和 Haurowitz, 1959; Hrckova 等，2002; Jad 等，2016; Khulbe 和 Matsuura, 2021; Kong 等，2025; Korhonen 和 Pihlanto, 2006; Krishnan 和 Woodard, 2014;
利益声明
作者声明没有竞争利益。
数据和材料可用性
不适用。
资金
本研究未获得资金资助。
竞争利益声明
? 作者声明他们没有已知的竞争性财务利益或个人关系，这些利益或关系可能已经出现并影响本论文中报告的工作。
致谢
不适用
Tolulope Joshua Ashaolu|Moloud Nourani|Behnaz Hashemi|Mohammad Mahdi Rostamabadi|Ali Rashidinejad|Samira Beikzadeh|Seid Mahdi Jafari