《Food Chemistry》：The synergistic evolution of structural characteristics and interfacial behavior in the Maillard reaction process regulated the emulsifying properties of flaxseed globulin-flaxseed gum conjugates
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•美拉德反应增强了FG的乳化性能。•FG-FSG共轭物表现出更具柔性的蛋白质构象。•构象柔性促进了界面吸附。•FG-FSG-6 h共轭物形成了致密且较厚的油水界面层。引言亚麻籽既是一种有价值的油料作物，也是一种重要的经济作物，主要由30–41%的油脂和18–30%的蛋白质组成
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美拉德反应增强了FG的乳化性能。
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FG-FSG共轭物表现出更具柔性的蛋白质构象。
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构象柔性促进了界面吸附。
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FG-FSG-6 h共轭物形成了致密且较厚的油水界面层。
引言
亚麻籽既是一种有价值的油料作物，也是一种重要的经济作物，主要由30–41%的油脂和18–30%的蛋白质组成。亚麻籽蛋白分离物（FPI）是一种品质卓越的植物蛋白，具有均衡的必需氨基酸组成，其乳化功能在很大程度上受提取和纯化条件的制约（Albe-Slabi等，2025）。在天然植物乳化剂需求日益增长的推动下，亚麻籽蛋白在水包油乳液稳定化方面受到了越来越多的关注。除传统乳液外，蛋白质-多糖共轭物组装形成的界面颗粒层在皮克林乳液体系中用于包封和递送生物活性化合物方面展现出了广阔的前景（G. Wang等，2025）。
FPI主要由球蛋白（FG）和白蛋白（FA）组成（N. Chen等，2022）。FG由分子量在18至56 kDa之间的肽段构成，是亚麻籽蛋白中的主要蛋白质，占总蛋白量的70–85%（Nwachukwu & Aluko，2018）。然而，这种组成上的主导地位并未转化为理想的界面活性。FG紧凑的球状构象将大多数疏水基团埋藏在分子内部，限制了构象重排及在油水界面上的吸附。因此，对FG进行靶向结构修饰是亚麻籽蛋白高值化利用的关键前提，这也是本研究的核心动力。
美拉德反应驱动的蛋白质-碳水化合物共轭已成为增强蛋白质功能的一种突出策略。美拉德反应通常能增强蛋白质的溶解度和乳化性能，同时赋予其更高的热稳定性（Z. Jiang等，2023）。例如，利用葡聚糖进行热诱导糖基化可显著提高水解玉米醇溶蛋白的溶解度和界面性能（He等，2022）。Yin等人（2026a）报道，美拉德反应通过展开蛋白质构象和增强表面疏水性，显著降低了界面张力，从而改善了FPI的乳化性能。与单糖、双糖和低聚糖相比，由于多糖分子量大且还原性较弱，其在美拉德反应初期的反应速率较慢，使得反应过程更易于控制（Ke & Li，2023）。多糖的空间位阻效应可抑制蛋白质过度聚集，有助于乳液在时间推移过程中保持更高的稳定性。亚麻籽胶（FSG）是一种常见于亚麻籽外层的阴离子杂多糖，具有大量亲水性侧链，赋予其优异的溶解性、增稠能力和乳化性能（J. Yang等，2023）。
然而，美拉德反应是一个多步化学反应过程，经历多个不同阶段：早期、中期和晚期。反应时间是调控蛋白质功能特性的关键因素，直接影响蛋白质的理化性质、结构和功能特性。这种强烈对时间的依赖性构成了美拉德型共轭物实际应用中的关键技术瓶颈：反应阶段不足无法提供足够的空间位阻稳定化，而过度反应则促进蛋白质聚集、过度褐变以及乳化功能退化。因此，研究者开发了将接枝与褐变解偶联的策略，制备出高接枝率、低褐变的蛋白质-多糖共轭物，用于姜黄素包封等应用（He等，2021）。Yin等人（2026b）观察到向日葵籽蛋白在反应早期表现出最佳乳化活性，然而随着反应时间的推移，乳化性能逐渐降低。延长美拉德反应时间时，藜麦蛋白的乳化功能也出现下降（Ruan等，2025）。然而，现有研究大多集中于美拉德反应对FPI的整体修饰（de Carvalho等，2024；Ye等，2025），而忽视了FG紧密且构象独特的球状结构——其中反应基团大多被埋藏在分子内部，其接枝途径与整个蛋白分离物不同。因此，美拉德反应如何在时间维度上调控FG的构象和界面行为，并最终影响其乳化性能，目前仍未得到解决，使得工艺优化在很大程度上依赖经验，最佳反应阶段也尚未明确界定。因此，对FG-FSG共轭物的结构-界面-功能关系进行时间分辨研究，对于突破这一瓶颈、实现高性能FG基乳化剂的理性设计至关重要。
针对上述瓶颈，本研究通过三个主要维度阐述其创新点。第一，研究以亚麻籽中占主导且构象独特的蛋白质组分——亚麻籽球蛋白（FG）为中心，突破了传统的整体修饰范式。第二，研究构建了一个时间分辨机制框架，阐明了渐进式美拉德反应阶段与FG结构动态重组之间的因果联系。这种重组涵盖二级和三级构象转变、分子柔性和微观结构演变，同时系统调控界面行为，包括界面张力、三相接触角、吸附动力学以及乳化性能。第三，研究阐明了蛋白质渐进式构象转变与界面性能系统调控之间的协同调节机制，证明FG二级和三级结构在时间维度上的展开协同提高了界面吸附效率和乳液稳定性。因此，本研究旨在阐明美拉德反应进程中FG-FSG共轭物的结构演变和界面行为变化。采用多光谱技术、扫描电子显微镜和分子柔性分析对FG的结构进行了表征。通过测定三相接触角、界面张力、吸附动力学和界面吸附蛋白，进一步表征了界面行为，最终揭示了美拉德反应调控FG乳化活性和稳定性的机制。这为增强亚麻籽球蛋白的乳化性能提供了重要的理论基础，为开发高性能亚麻籽球蛋白乳液奠定了基础。
章节片段
材料
亚麻籽饼采购自江苏南通嘉慧油业发展有限公司（中国南通）。根据AOAC方法，在实验室中对亚麻籽饼的粗成分进行了测定：约39%蛋白质、≤9%水分、≤6%灰分和≤9%脂质（Shen等，2026）。纯化后的亚麻籽球蛋白（FG）残余脂质含量≤0.5%（酸水解法测定）。亚麻籽胶（纯度≥80%）购自上海源叶生物科技有限公司，
反应温度
FG-FSG共轭物的接枝度（GD）随温度升高而降低，在95°C时达到最低值（43.23 ± 0.44%），而中等温度组（65和75°C）的GD显著高于高温组（85和95°C）（图1A）。适度加热促进蛋白质变性并暴露反应基团，从而加速美拉德反应（S. Zhao等，2022）。然而，在85°C以上，广泛的蛋白质聚集和反应位点饱和会抑制反应。
结论
本研究通过美拉德反应（75°C，1:1）成功制备了亚麻籽球蛋白-亚麻籽胶（FG-FSG）共轭物，并系统地研究了FG在反应过程中结构、界面行为和乳化性能的演变。结构表征证实FG和FSG通过C
N、C
N和C
O键共价连接，形成高分子量共轭物。同时，美拉德反应保留了FG的局部有序结构，
CRediT作者贡献声明
Shen Xin（沈欣）：原创草稿撰写、验证、软件、方法学、调查研究、形式化分析。Jing Yuhan（金宇涵）：审阅与编辑。Yang Xiaoyu（杨晓宇）：审阅与编辑。Li Liang（李亮）：指导、经费获取。
利益冲突声明
作者声明不存在任何可能影响本文所报告工作的已知竞争性经济利益或个人关系。
致谢
本研究获得国家重点研发计划（2023YFD2100402）的经费支持。
Shen Xin|Jing Yuhan|Yang Xiaoyu|Li Liang
