酶和热处理诱导卵白蛋白从紧密球状结构转变为无规卷曲结构，从而触发均匀的微粒形成

《Food Structure》：Enzyme and thermal induced transition of egg white proteins from dense-globular to random coil triggering uniform microparticle formation

　　NEWP热-酶协同处理形成均匀分散颗粒及其结构-功能关系研究。通过物理化学特性、显微形貌及分子结构表征，发现预热处理促进蛋白解折叠，暴露疏水基团和酶切位点，形成低堆积密度颗粒，酶解后更稳定。高温（80℃）处理使水解片段原子密度更低，随机卷曲结构增强热稳定性，证实结构松散化削弱疏水相互作用。研究揭示了热处理与酶解协同调控蛋白质多级结构的机制，为开发高热稳定性EWP基产品提供理论支撑。

　　自然蛋清蛋白（NEWP）因其卓越的营养价值和多种功能特性，广泛应用于食品工业中。它不仅具备良好的凝胶化、发泡和乳化能力，还能够满足人体对氨基酸的需求，具有较高的生物利用率。因此，NEWP被广泛用于营养补充剂、烘焙产品、乳制品、肉类制品和饮料中，以提高蛋白质含量并改善产品的稳定性。然而，在实际应用中，NEWP表现出显著的热不稳定性，尤其是在高温处理过程中，如巴氏杀菌和烹饪，容易发生不可逆的变性、聚集和凝胶化。这些结构变化不仅降低了其功能特性，还可能导致沉淀，从而限制了其在液体或热处理食品体系中的应用。

为了解决这一问题，研究人员尝试了多种改性策略，包括物理、化学、酶解以及综合处理方法。物理改性方法如高压、超声波和电刺激，能够通过促进蛋白质的展开或控制其聚集行为来改善其溶解性和界面特性。然而，这些技术通常需要高精度的专业设备，导致操作成本高且能耗大。此外，处理参数如压力或超声波功率对蛋白质结构的影响较为敏感，控制不当可能引发过度聚集，影响最终产品的质量。

化学改性方法，如酰化（如琥珀酰化）和糖基化，通过引入新的官能团来改变蛋白质的电荷分布和亲水-疏水平衡。这些方法可以有效提升蛋白质的热稳定性和溶解性。然而，化学反应通常需要严格控制pH值、温度和试剂用量，操作条件较为复杂。同时，化学试剂的使用可能带来食品安全隐患，如残留物、毒性或副产物的产生。此外，外源性官能团的引入可能改变蛋白质的天然风味和消化特性，限制其在对安全性要求较高的食品中应用，如婴儿配方奶粉和功能性食品。

相比之下，热处理和酶解方法因其可控性、安全性和可扩展性而受到广泛关注。热处理能够诱导蛋白质部分展开，暴露其内部的疏水区域和酶切位点，从而增强其表面性质和消化率。而酶解则可以有效降解蛋白质，抑制热聚集，提升其热稳定性和溶解性。然而，目前的研究大多集中在单一热处理或酶解对NEWP的影响，对于两者协同作用的机制研究仍较为有限，尤其是多级结构变化与热稳定性的结构-功能关系尚未得到系统阐明。

因此，本研究旨在通过结合热处理和木瓜蛋白酶水解的方法，系统探讨其对NEWP形成均匀分散颗粒的机制及其结构-功能关系。研究从多尺度结构的角度出发，评估NEWP在热-酶协同处理后的物理化学性质、多级结构和功能特性。通过测量颗粒尺寸分布、Zeta电位、溶解性和稳态流变特性，分析NEWP颗粒的自组装行为。同时，采用扫描电子显微镜（SEM）和原子力显微镜（AFM）观察微形态特征，利用SDS-PAGE和光谱技术分析蛋白质分子间的相互作用力。通过这些多参数、多尺度的分析手段，揭示热-酶协同处理如何调控NEWP的结构和功能特性，从而提升其热稳定性。

研究结果表明，预热处理促进了蛋白质的展开，使得疏水区域和酶切位点暴露，从而推动NEWP的低原子密度聚集形成。随后，热聚集体在蛋白酶的作用下被分解为更加均匀分散的肽聚集物，表现出微小尺寸和低密度的特性。在较高的热处理温度（如80?°C）下，蛋白质水解片段展现出更低的原子密度、更随机的螺旋结构以及更好的热稳定性。这些发现验证了NEWP从紧密球状结构向随机螺旋结构转变对弱化粒子间疏水相互作用的积极作用。此外，研究还表明，低密度NEWP能够调控蛋白质构象的解聚-重组平衡，这一过程在热处理后尤为显著。

通过热-酶协同处理，NEWP的结构发生了显著变化，从原本的紧密球状结构转变为更为松散、随机的构象。这种结构转变不仅降低了粒子间的疏水相互作用，还提升了蛋白质的热稳定性。同时，研究发现，酶解处理在热处理过程中起到了关键的调控作用，通过暴露更多的酶切位点，使得蛋白质更容易被水解，从而形成更加均匀的颗粒结构。这种均匀分散的结构不仅有助于提升蛋白质的溶解性，还改善了其在高温下的稳定性，使其在食品加工过程中不易发生聚集或沉淀。

进一步的分析表明，热处理和酶解的协同作用能够有效调控NEWP的多级结构，使其在热处理后仍能保持较高的功能活性。这种调控机制对于食品工业中蛋白质的改性具有重要意义，尤其是在开发具有更高热稳定性和功能特性的蛋清蛋白基产品方面。通过优化热处理和酶解的条件，研究人员可以进一步提升NEWP的性能，从而拓宽其在食品工业中的应用范围。

本研究的成果不仅为NEWP的热稳定性提升提供了理论依据，还为实际生产中的工艺优化提供了技术支持。通过系统的结构-功能关系分析，研究人员能够更好地理解热-酶协同处理对NEWP分子结构和功能特性的影响，从而指导更高效的蛋白质改性策略。此外，本研究还强调了多尺度结构分析在食品蛋白质研究中的重要性，为未来相关领域的研究提供了新的思路和方法。

在实际应用中，热-酶协同处理技术可以为食品工业带来诸多优势。首先，它能够有效提升蛋白质的热稳定性，使其在高温处理过程中保持更好的功能特性，从而延长产品的保质期并提高其加工适应性。其次，这种处理方法有助于形成更加均匀分散的颗粒结构，提升产品的感官品质和稳定性。最后，热-酶协同处理在不使用化学试剂的情况下，能够保持蛋白质的天然特性，减少食品安全风险，适用于对安全性要求较高的食品产品。

总体而言，本研究通过热-酶协同处理方法，系统地探讨了NEWP结构和功能特性的变化机制，揭示了低密度NEWP在调控蛋白质构象平衡中的作用。研究结果表明，通过优化热处理和酶解的条件，可以显著提升NEWP的热稳定性和功能特性，为食品工业中蛋白质基产品的开发和改进提供了重要的理论支持和技术指导。未来，随着对蛋白质结构与功能关系的深入研究，热-酶协同处理技术有望在更多食品应用领域中发挥更大的作用，推动蛋清蛋白基产品的高附加值利用。