大健康前沿技术 | 水解乳清蛋白与人参提取物的共混改性

乳清蛋白复配人参，改性升级蛋白基料性能

作者｜李松豪 运营｜刘 佳 图片｜网 络 来源｜未来食品实验室

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来自浙江工业大学与漳州市食品科学研究院的研究团队探讨了水解乳清蛋白与人参提取物共混体系的构效关系及粉体特性。研究发现在50℃及2%酶浓度的制备条件下，二者以7:3的比例复配时展现出最佳的乳化与起泡性能。人参提取物不仅促使蛋白结构去折叠，更将其热变性温度提升至130℃以上。喷雾干燥后，该复合粉体依然保持着350 nm的极佳粒径与优异的乳化稳定性。本研究为人参提取物在低致敏功能性蛋白食品中的产业化应用提供了强有力的理论支撑。

浓缩乳清蛋白作为一种营养丰富的优质蛋白质来源，含有大量人体必需的氨基酸，凭借其卓越的营养价值与良好的天然乳化性能，早已成为现代乳制品、婴儿配方奶粉以及运动营养食品等高附加值产品中不可或缺的核心成分。然而，未经处理的乳清蛋白在某些特定人群中存在引发食物过敏的风险，对其进行解离后，水解乳清蛋白在油水界面的稳定性大幅下降，乳化性与凝胶性等关键工业功能特性均下降，因此在实际生产中，企业往往不得不额外复配大量合成乳化剂，但这不仅增加了生产成本，且长期摄入可能带来潜在的健康隐患。

人参提取物中富含极其珍贵的人参皂苷类化合物，不仅具备多重药理活性，其特殊的两亲性分子结构更赋予了它优异的界面活性与天然乳化能力。研究团队提出将低致敏但乳化性差的水解乳清蛋白，与自带天然乳化特性且兼具保健功效的人参提取物进行共混改性。

为了探究协同改性机制，研究人员将浓缩乳清蛋白与人参提取物按照10:0至5:5的不同梯度比例精确混合，确保溶液总固形物浓度恒定在2%。随后，向混合体系中加入质量分数为2%的中性蛋白酶，并置于50℃的恒温水浴中进行长达3小时的酶解。酶解结束后，体系被转移至85℃高温水浴保持20分钟以彻底将酶灭活。为了验证该液态复合物转化为固体粉末的可行性，研究人员使用喷雾干燥得到干燥的基料粉末。

在对共混改性体系的微观结构表征中，水解度与红外光谱数据的变化揭示了分子层面的重构。测定结果显示，在人参提取物质量浓度介于0.2%至1.0%的范围内，乳清蛋白体系的水解度始终稳定维持在5%左右。在傅里叶变换红外光谱的精密扫描下，未处理的浓缩乳清蛋白拥有高达41.21%的β-折叠与16.40%的α-螺旋。当人参提取物加入水解体系后，β-折叠总含量呈现持续下降趋势，而β-转角含量大幅攀升。这一去折叠现象表明，水解产生的柔性肽段与人参皂苷发生了深度的多点结合，迫使原有的有序结构向无序或转角构象重排。

▲图1：不同比例 WPC-GE 和 WPH-GE 的傅里叶红外光谱及二级结构变化

荧光光谱结果显示，水解作用使得乳清蛋白的最大发射波长从345nm红移至352 nm，最大荧光强度由7.1×10^5 CPS锐减至6.25×10^5 CPS。当人参提取物的复配比例增加至5:5时，最大发射波长飙升至363nm，最大荧光强度探底至1.1×10^5 CPS。这种剧烈的荧光猝灭与红移效应证明，人参提取物与柔性多肽之间的深度结合使得色氨酸残基所处的微环境极性大幅增强。

通过差示扫描量热法的热力学分析，研究人员发现人参提取物对水解乳清蛋白展现出卓越的热保护作用。随着人参提取物复配比例提升，复合物的热变性转变温度由最初的80℃至100℃区间，升高并稳定在了130℃至140℃。人参提取物中的活性分子与乳清蛋白疏水残基发生了特异性交联，使得蛋白质结构异常稳固，改善了水解乳清蛋白在高温加工中易发生热变性沉淀的缺陷。单纯的水解操作使得乳清蛋白的乳化活性指数从31m²/g跌至21m²/g，乳化稳定性指数从72%下滑至48%。然而，当水解乳清蛋白与人参提取物以7:3的比例混合时，复合体系的乳化活性指数升高至31.5m²/g，乳化稳定性指数升高达76%。同时，体系起泡能力跃升至67.5%，泡沫稳定性高达60%。

▲图2：不同比例的 WPC-GE 与 WPH-GE 功能特性变化

该特性在经历了高温喷雾干燥后仍得到保留，未水解的乳清蛋白复合物在喷雾干燥后复溶的平均粒径急剧膨胀至1412nm。然而，在7:3配比下的水解乳清蛋白与人参提取物共混粉末，复溶后的平均粒径被压制在350 nm左右，多分散指数低至0.37。在乳化核心指标的终极复测中，该喷雾干燥粉末的乳化活性指数坚挺在27.5 m²/g，乳化稳定性指数稳固保持在61.7%。这一数据标志着该体系已彻底跨越从实验室到工业化生产的巨大鸿沟。

综上所述，研究团队创造性地利用水解多肽的高柔性，引导其与人参皂苷在油水界面发生物理共组装，转变了传统水解乳清蛋白的乳化劣势。在7:3的最优比例下，复合体系实现了乳化性与起泡性的共同改善，并将其热变性温度推高至130℃以上。经过喷雾干燥制备出的粉末依然维持了纳米级分散粒径与卓越的乳化稳定性。这项研究为大健康食品工业开发高乳化性、低致敏风险的新型高附加值蛋白基料，开辟了极具商业可行性的技术基础。

原文章参考： 陈慧, 胡豪淇, 陈小丹, 丁玉庭. 水解乳清蛋白-人参提取物共混改性的构效关系及其粉体功能特性研究[J/OL]. 食品与发酵工业, 2026.