《食品科学》：山东理工大学周泉城副教授等：动态高压微射流环境中豌豆白蛋白-绿原酸复合物的相互作用

豌豆蛋白具有降血压、降胆固醇、预防肾病等有益于人体健康的功能，是一种营养价值丰富的植物蛋白资源，近年来受到广泛关注。绿原酸是一种常见的水溶性多酚，广泛存在中药材与植物中，其具有抗氧化、抗菌、缓释癌细胞等功效。豌豆白蛋白与绿原酸可通过共价结合或非共价结合形成复合物，两者之间相互作用，在不同加工条件下对豌豆白蛋白的结构与功能特性造成不同影响。

动态高压微射流是一种新型环保先进的高压均质处理技术，物料在撞击腔内进行强烈撞击，颗粒在高速撞击、高频剪切、空穴爆炸等一系列高强度作用下，使大分子结构变化，最终实现对物料的物理改性。近年来，动态高压微射流技术广泛应用于蛋白质一元体系改性中。动态高压微射流对豌豆白蛋白-绿原酸体系加工后两者的作用关系，特别是绿原酸对豌豆白蛋白作用效果和影响规律尚未阐明，值得探究。

山东理工大学农业工程与食品科学学院的嵇威、盛桂华*、周泉城*等人通过探究不同动态高压微射流处理压力及绿原酸的加入对豌豆白蛋白结构与功能特性的影响，揭示改性过程中豌豆白蛋白结构与理化特性的关系，并探究动态高压微射流对豌豆白蛋白-绿原酸代表的蛋白多酚二元体系结构与性质的影响；以期为开发富含生物活性物质的豌豆食品提供理论依据和指导意义，达到提高豌豆白蛋白营养价值、拓展豌豆白蛋白的用途、创造更大经济效益的目的。

一、豌豆白蛋白与豌豆白蛋白-绿原酸复合物的粒径分析

如图1所示，经动态高压微射流处理后的各组样品粒径均明显低于未处理样品。豌豆白蛋白粒径随着处理压力的增大呈现先减小后增大的趋势。处理压力100 MPa时，豌豆白蛋白粒径达到最小值，为1.66 μm，表明豌豆白蛋白受到动态高压微射流产生强烈的剪切力从而被破碎为小颗粒。随着压力进一步增大，豌豆白蛋白粒径逐渐增大。随着处理压力增加，豌豆白蛋白与绿原酸相互作用增强，粒径进一步减小，如图1所示，豌豆白蛋白-绿原酸复合物粒径总体呈下降趋势（0.64～1.29 μm）；当处理压力为140 MPa时复合物粒径略有提升，表明此时的样品发生聚集现象。选择处理压力为100 MPa与140 MPa的样品，进一步观察其结构与理化性质。

二、豌豆白蛋白与豌豆白蛋白-绿原酸复合物的Zeta电位分析

如图2所示，所有样品的Zeta电位均为负值，表明样品表面氨基酸多为带负电荷。动态高压微射流处理后的豌豆白蛋白Zeta电位绝对值均高于未处理蛋白；随着处理压力增大，Zeta电位呈先减小后增大趋势，这与粒径变化趋势一致。处理压力100 MPa时，豌豆白蛋白Zeta电位绝对值达到最大值，为14.67 mV，这是由于高压作用使蛋白颗粒破碎，蛋白内部负电荷暴露；处理压力达到120 MPa与140 MPa时，蛋白小颗粒聚集，负电荷减少，豌豆白蛋白的Zeta电位绝对值略有下降。绿原酸与豌豆白蛋白结合后，复合物Zeta电位呈现高负电性，其绝对值均显著高于相同处理压力下的豌豆白蛋白样品（P＜0.05），表明绿原酸中和了豌豆白蛋白表面部分正电荷。动态高压微射流处理后的豌豆白蛋白-绿原酸复合物Zeta电位绝对值显著高于空白组（P＜0.05），并且随着处理压力增加，复合物Zeta电位绝对值逐渐增加，最大值达到18.90 mV，这可能与复合物粒径随着处理压力的增加而减小有关，内部电荷暴露从而使溶液带高电荷，增强了静电排斥力进而增加溶液稳定性。

三、豌豆白蛋白与豌豆白蛋白-绿原酸复合物的形貌

如图3所示，未经处理的豌豆白蛋白为表面光滑的球状结构，动态高压微射流处理后豌豆白蛋白的形貌发生了明显变化，原本规则完整的球体结构破碎成大小不一的薄片状，表明动态高压微射流的高压作用所产生的碰撞、剪切与空穴作用破坏了蛋白分子间的相互作用力，导致豌豆白蛋白颗粒球状结构的破碎。与豌豆白蛋白微观形貌相比，豌豆白蛋白-绿原酸复合物的球状结构消失，呈现为边缘卷曲的片状结构，表明与绿原酸结合可使豌豆白蛋白的微观形貌发生变化。与未处理复合物组相比，100 MPa和140 MPa处理的豌豆白蛋白-绿原酸复合物碎片尺寸均有减小，证实了经动态高压微射流处理后复合物粒径减小的结果。

四、豌豆白蛋白与豌豆白蛋白-绿原酸复合物的FTIR分析

由图4可知，未经处理的豌豆白蛋白在1658.21 cm-1处出现强吸收峰，表现为酰胺I带的C＝O拉伸振动；3299.21 cm-1与2964.23 cm-1处的强吸收峰分别为N—H伸缩振动区和C—H伸缩振动区。经动态高压微射流（100 MPa与140 MPa）处理后，豌豆白蛋白组的C＝O与N—H伸缩振动区均出现红移趋势，C＝O分别向1656.88、1655.83 cm-1处移动，N—H分别向3297.60 cm-1与3297.11 cm-1处移动；豌豆白蛋白-绿原酸复合物组中N—H伸缩振动区分别向经3298.36 cm-1与3298.70 cm-1移动。动态高压微射流处理对蛋白C—H伸缩振动区影响不大。动态高压微射流处理未使得豌豆白蛋白与复合物产生新的化学结构或基团，但蛋白中官能团含量发生了变化。此外，绿原酸加入后，代表蛋白氢键的吸收峰从3299.21～3297.11 cm-1移动到3300.18～3298.36 cm-1附近；并且复合物组3300.18 cm-1、酰胺I、I I（1560～1520 cm-1）带处的峰变尖，这可能由分子肽链间或内部氢键变化所造成，表明绿原酸通过氢键作用与豌豆白蛋白成分结合，产生相互作用。

五、豌豆白蛋白与豌豆白蛋白-绿原酸复合物的内源荧光性分析

由图5可知，经动态高压微射流处理后，豌豆白蛋白荧光强度下降，并且荧光强度随处理压力增加而下降。未处理豌豆白蛋白的最大发射波长为343 nm，经动态高压微射流处理后的豌豆白蛋白仅荧光强度改变，最大发射波长未发生移动，表明动态高压微射流处理未使得豌豆白蛋白三级结构发生明显变化。与豌豆白蛋白组相比，豌豆白蛋白-绿原酸复合物组荧光强度明显下降。此外，绿原酸的加入使豌豆白蛋白荧光峰波长发生红移，表明与绿原酸形成复合物后，豌豆白蛋白三级结构发生显著变化，这与绿原酸对黑豆蛋白内源光谱影响的研究结果一致。

六、豌豆白蛋白与豌豆白蛋白-绿原酸复合物的游离巯基与二硫键含量分析

如图6、7所示，豌豆白蛋白与豌豆白蛋白-绿原酸处理组的游离巯基含量随着处理压力增加而逐渐降低，而二硫键含量经动态高压微射流处理后整体呈上升趋势。然而，添加绿原酸后，豌豆白蛋白-绿原酸复合物各组游离巯基含量显著高于豌豆白蛋白组（P＜0.05），二硫键含量均显著低于豌豆白蛋白组（P＜0.05）。因此，绿原酸的存在可显著提高豌豆白蛋白游离巯基含量，减缓游离巯基与二硫键的转换作用。

七、豌豆白蛋白与豌豆白蛋白-绿原酸复合物的表面疏水性分析

由图8可知，与空白组相比，经动态高压微射流处理的豌豆白蛋白的表面疏水性有所增加，并且随着处理压力增加而增加，分别由1465.76增加至1507.69和1526.56。同样在豌豆白蛋白-绿原酸各组中可以发现，复合物的表面疏水性随着处理压力的增加而上升。因此，豌豆白蛋白与绿原酸形成复合物后，复合物的表面疏水性显著高于豌豆白蛋白组（P＜0.05）。综上所述，绿原酸与压力协同作用可显著提高豌豆白蛋白表面疏水性。

八、豌豆白蛋白与豌豆白蛋白-绿原酸复合物的溶解性分析

如图9所示，动态高压微射流处理明显提高了豌豆白蛋白与豌豆白蛋白-绿原酸复合物的溶解性。处理压力100 MPa时，豌豆白蛋白溶解性显著提高至0.84 mg/mL，显著提高了42.37%（P＜0.05）；处理压力增加至140 MPa时，溶解性提高至0.64 mg/mL，差异不显著（P＞0.05）。在豌豆白蛋白-绿原酸复合物组中可发现相似规律，处理压力100 MPa时，复合物的溶解性显著提高至0.45 mg/mL（P＜0.05），这可能与此压力处理时蛋白粒径显著降低有关；与100 MPa相比，压力达到140 MPa时复合物的溶解性略有下降，蛋白在此时可能由于分子间作用力形成了难溶聚集体。与豌豆白蛋白各处理组相比，豌豆白蛋白-绿原酸复合物的溶解性显著下降（P＜0.05）。

九、豌豆白蛋白与豌豆白蛋白-绿原酸复合物的乳化特性分析

由图10可知，经动态高压微射流处理后，豌豆白蛋白的EAI有所提高，且随着处理压力增加而提高，表明动态高压微射流单独作用时可改善豌豆白蛋白的EAI；与豌豆白蛋白组相比，豌豆白蛋白-绿原酸的EAI显著提高（ P ＜0.05）。因此，绿原酸的添加与动态高压微射流的共同作用可显著提高豌豆白蛋白的EAI。由图11可知，处理压力100 MPa时，豌豆白蛋白的ESI略有下降；处理压力达到140 MPa时，ESI显著提高了10.00%（ P ＜0.05）。处理压力为100 MPa时，豌豆白蛋白粒径达到最小值，使蛋白的界面稳定性下降，此时豌豆白蛋白的EAI与ESI较低。

结 论

利用动态高压微射流技术对豌豆白蛋白与豌豆白蛋白-绿原酸复合物进行物理改性，结果表明动态高压微射流处理对其结构与性质均有不同程度的影响。动态高压微射流处理后，豌豆白蛋白粒径明显降低，改性后蛋白的部分结构展开，但对于二级结构与三级结构并没有显著作用。由于上述结构的变化，处理后的豌豆白蛋白的溶解性明显提高。此外，豌豆白蛋白的乳化活性有所提高，这与白蛋白的表面疏水性、溶解性的提高有关。

绿原酸与豌豆白蛋白通过氢键作用形成结构紧密、表面带有高负电荷的复合物。内源荧光光谱显示，与豌豆白蛋白相比，豌豆白蛋白-绿原酸复合物的荧光峰发生红移，绿原酸使豌豆白蛋白三级结构发生显著变化。高压作用使蛋白内部所暴露的游离巯基基团迅速氧化，从而使得游离巯基含量下降，绿原酸可作为抗氧化剂避免氧化反应的发生，使豌豆白蛋白的表面疏水性显著增加（P＜0.05），从而导致豌豆白蛋白的水溶性显著下降（P＜0.05）。在动态高压微射流处理环境中，随着处理压力增加，促进豌豆白蛋白与绿原酸的相互作用，使复合物粒径与Zeta电位值进一步减小；改性后的复合物疏水基团暴露，表面疏水性提高，溶液的溶解性与乳化活性也得到明显改善。

综上所述，本研究中豌豆白蛋白与豌豆白蛋白-绿原酸复合物进行动态高压微射流技术改性处理后，获得了更好的食品加工性质，为研究豌豆白蛋白-绿原酸二元体系相互作用提供理论基础；这将赋予豌豆白蛋白产品更高的附加值，拓展了对豌豆白蛋白改性的理论知识体系，为以豌豆白蛋白为原料的产品研发提供一定理论依据。

作者简介

通信作者

周泉城，副教授，山东理工大学农业工程与食品科学学院 硕士生导师。2004年6月于华中农业大学食品科技学院获博士学位，专业为农产品加工及贮藏工程。2009年12月至2010年11月作为访问学者美国至Ohio State University交流学习。2012年于南京大学取得博士后身份。2004年7月任职于山东理工大学。

研究方向为：1.食品营养与功能性食品开发；2.食品加工高新技术：食品3D打印技术、动态高压微射流、挤压技术；3.食品资源的高值化开发；4.食品安全。

主持的课题有富多酚黑果腺肋花楸选育及其多酚抗衰老机制探索、功能制品开发，山东省重点研发计划，豌豆膳食纤维功能性高新加工关键技术研究及其高附加值产品开发，山东理工大学招远工业技术研究院创新研究基金，胃肠肿瘤患者特定全营养配方食品研发，2018年山东省重点研发计划（医用食品专项计划）等。

第一作者

嵇威，山东理工大学农业工程与食品科学学院硕士研究生。2020年6月于淮阴师范学院获得学士学位，专业为食品质量与安全。2020年9月至今就读于山东理工大学。

本文《动态高压微射流环境中豌豆白蛋白-绿原酸复合物的相互作用》来源于《食品科学》2023年44卷第6期74-81页，作者：嵇威，刘军，杨进洁，南希骏，厉佳怡，王红磊，盛桂华，周泉城。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20220511-141。点击下方 阅读原文即可查看文章相关信息。

图片来源于文章原文及摄图网。

为构建多元化食物供给体系并兼顾生态环境保护，并形成以生物多样性保护促进食品生产的可持续性，北京食品科学研究院和中国食品杂志社将与北方民族大学、皖西学院、宿州学院、滁州学院于 2023年5月13-14日在中国宁夏银川 共同举办“ 生态保护与食品可持续发展国际研讨会 ”。本届研讨会将围绕新资源食品挖掘、动植物、微生物可替代蛋白、食用菌等食物资源的开发现状、重要创新进展及存在的问题开展研讨，探讨未来食品发展方向，通过展示我国生态保护与食品可持续发展等领域的最新科研成果，搭建科研单位与企业产学研结合的平台，共同促进我国食品产业发展快速踏入新里程。

Food Science of Animal Products（ISSN: 2958-4124, e-ISSN : 2958-3780）是一本国际同行评议、开放获取的期刊，由北京食品科学研究院、中国肉类食品综合研究中心主办，中国食品杂志社《食品科学》编辑团队运营，属于食品科学与技术学科，旨在报道动物源食品领域最新研究成果，涉及肉、水产、乳、蛋、动物内脏、食用昆虫等原料，研究内容包括食物原料品质、加工特性，营养成分、活性物质与人类健康的关系，产品风味及感官特性，加工或烹饪中有害物质的控制，产品保鲜、贮藏与包装，微生物及发酵，非法药物残留及食品安全检测，真实性鉴别，细胞培育肉，法规标准等。

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