《Food Hydrocolloids》：Effect of atmospheric cold plasma treatment on the structural characteristics and gel properties of hemp protein isolate
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•利用ACP改性大麻蛋白分离物，改善其凝胶特性。•大麻蛋白分离物的溶解度从19.6%提高至40.9%。•ACP处理促进了更均质凝胶网络的形成。•ACP处理提高了凝胶硬度和持水性。引言大麻，又称工业大麻，属于大麻属植物，是一种全身皆可用、具有经济价值的作物（Shen et al
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利用ACP改性大麻蛋白分离物，改善其凝胶特性。
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大麻蛋白分离物的溶解度从19.6%提高至40.9%。
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ACP处理促进了更均质凝胶网络的形成。
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ACP处理提高了凝胶硬度和持水性。
引言
大麻，又称工业大麻，属于大麻属植物，是一种全身皆可用、具有经济价值的作物（Shen et al., 2021）。大麻富含纤维，在纺织、造纸和包装行业有广泛应用。尽管大麻主要是一种经济作物，但其种子营养丰富（Wang et al., 2023）。大麻种子含有三大主要营养成分，包括油脂、蛋白质和膳食纤维，其蛋白质含量通常在20%至25%之间。大麻蛋白分离物（HPI）是一种新兴的蛋白质资源，是籽实经过榨油工艺后获得的副产品（Zhou et al., 2022）。球蛋白和白蛋白是HPI中的主要蛋白组分，HPI具有均衡的氨基酸组成，包含人体所需的9种必需氨基酸，且富含半胱氨酸和蛋氨酸。与动物蛋白相比，HPI的致敏性较低，消化率更高。其用途广泛，可应用于肉类加工、蛋白饮料和营养补充品，是动物蛋白的一种新兴替代品（Wang et al., 2024）。然而，与其他一些植物蛋白相比，HPI具有聚集倾向，由此导致溶解度和凝胶特性降低（Dap?evi?-Hadna?ev et al., 2019）。这一特性在一定程度上限制了其在食品工业中的应用。
等离子体由多种活性粒子组成，如正负离子、活性氧（ROS）和活性氮（RNS）物种。这些活性物种源自气体的电离，因此等离子体常被称为物质的第四态（Misra & Jo, 2017）。ACP在常温常压下产生，能够在微米和纳米尺度上修饰材料结构，近年来已成为一种改性热敏材料的方法（Tan et al., 2024）。ACP工艺在低温下运行，有助于保留蛋白质营养，避免因过热导致的过度损失。此外，该技术无需使用化学试剂且操作简便，近年来已被越来越多的研究人员用于蛋白质改性（Ji et al., 2022）。介质阻挡放电是产生ACP最常用的等离子体源，其结构简单，产生的等离子体均匀。与不均匀等离子体相比，均匀等离子体已被证明在包括材料表面改性在内的多种应用中效果更优。因此，在食品工业研究领域，均匀等离子体已成为更为普遍的研究对象（Rout & Srivastav, 2024）。
ACP处理后，蛋白质会发生多种结构变化，包括侧链氧化、链间交联和表面刻蚀（Liu et al., 2025; Mahdavian Mehr & Koocheki, 2020）。ACP诱导的氧化会破坏蛋白质的二级和三级结构，导致部分展开并增加疏水残基的暴露程度。这些结构变化增强了疏水相互作用和静电排斥，从而提高了蛋白质的水分结合能力（Tan et al., 2024）。Wang等人（2023）报道，ACP产生的ROS和RNS诱导鹰嘴豆蛋白分离物氨基酸侧链的氧化修饰，导致其二级和三级结构及微观组织发生变化。等离子体处理使原本紧密的蛋白聚集体松散，并促进其部分解离。这可能会将埋藏的极性和带电基团暴露于水相中，从而增加蛋白质与水分子之间的相互作用，最终提高蛋白质溶解度。Rout和Srivastav（2024）报道，ACP处理降低了大豆蛋白分离物和豌豆蛋白分离物中的α-螺旋和β-转角含量，并增加了β-折叠含量。Li等人（2026）发现，适度的低温等离子体处理可使稻糠蛋白部分展开，改善其溶解性、乳化性和起泡性，但过度处理则会导致氧化再聚集和功能丧失。处理后的蛋白进一步用于植物油基打发奶油，观察到打发性能、流变行为和储存稳定性的改善。ACP处理已被证明可以修饰和增强有助于结构稳定性的氢键，从而提高蛋白质分子的柔韧性，并促进形成更为松散有序的结构。热变性过程导致活性位点的暴露以及肽链之间的交联，从而形成凝胶。Zhang等人（2021）发现，ACP处理的豌豆蛋白部分展开其三级结构，暴露内部疏水侧链和反应基团。这些反应基团（如-SH基团）可与ACP产生的自由基发生反应，从而形成键合。当在80–90 °C的温度下处理时，豌豆蛋白通过氢键和疏水相互作用的介导，组装成坚韧而柔韧的凝胶。Liu等人（2022）研究了介质阻挡放电ACP处理对大豆球蛋白凝胶行为的影响。等离子体处理引起的温和氧化增强了球蛋白的凝胶能力，形成了连续均质的网络微观结构，并改善了凝胶特性。
目前，关于HPI改性的研究仍然相对有限，尤其针对其凝胶特性的研究更是鲜有报道。特别是ACP处理对HPI结构和理化性质的影响尚未得到充分探索。因此，本研究旨在探讨ACP处理对HPI结构和理化性质的影响，并进一步评估由ACP处理后的HPI制备的凝胶的质构、流变行为、水分分布、持水性和微观结构，从而阐明ACP处理对HPI凝胶特性的影响。研究结果有望为改善HPI的凝胶特性和拓展其在食品中的应用提供依据，同时为低温等离子体技术在植物蛋白改性中的进一步应用提供指导。
章节摘要
材料
脱壳大麻籽（含油48.56%、蛋白质27.21%、水分7.12%、粗纤维5.31%）购自黑龙江省黑河市；所有其他化学试剂均为分析纯。
HPI的提取
HPI的提取方法参照Wang等人（2024）所述方法进行，并作了适当修改。首先，将脱壳大麻籽研磨，然后在25 °C下用正己烷在料液比1:5（w/v）的条件下脱脂3小时。脱脂后，在40 °C下去除正己烷。脱脂后的
OES分析
采用OES鉴定ACP处理下产生的活性物种。如图2所示，在200–280 nm范围内检测到与NO和NO2物种相关的特征峰（Wang et al., 2023）。在280–800 nm范围内观察到羟基自由基（·OH）（311 nm）、单重态氧（780 nm，O(1D)）和N2的峰（Mahdavian Mehr & Koocheki, 2020; Wang et al., 2023）。这些结果表明，成功产生了多种ROS和RNS
结论
本研究利用ACP技术对HPI的结构进行改性，并研究了不同ACP处理条件对HPI热诱导凝胶特性的影响。结果表明，ACP处理有效诱导了HPI的结构变化，并在热诱导凝胶过程中为分子间交联提供了额外的活性位点。适度ACP处理的HPI通过增强的分子间
CRediT作者贡献声明
王丽琪：可视化。王通：指导，资金获取。张宏伟：指导。谭慧珍：调查研究。陈宏旭：方法论。于天玉：撰写——审阅与编辑。星震伟：撰写——初稿
未引用参考文献
Li et al., 2026; Li et al., 2023; Li et al., 2025; Liu et al., 2025; Wang et al., 2024; Wang et al., 2023; Wang et al., 2024; Zhang et al., 2021; Zhang et al., 2025.
致谢
本研究得到国家自然科学基金（NSFC）资助：大麻籽中四氢大麻酚的转化调控及其调控机制（项目编号：32401998）。
于天玉|星震伟|谭慧珍|陈宏旭|王通|张宏伟|王丽琪
