pH值调控糖基化鹰嘴豆蛋白-柑橘果胶复合物结构及其高内相乳液特性的机制研究

　　本研究针对鹰嘴豆蛋白(CPI)在食品工业中因pH敏感导致功能受限的问题，通过糖基化改性构建CPI-柑橘果胶(CP)共价复合物，系统探究了pH(3.0-11.0)对复合物结构、界面行为及高内相乳液(HIPEs)稳定性的影响。研究发现糖基化修饰显著提升CPI的乳化性能，尤其在pH 5.0时形成最小油滴粒径的稳定HIPEs，为植物蛋白基乳化剂开发提供理论支撑。

　　

研究背景与意义
鹰嘴豆作为全球第二大消费的豆类作物，其蛋白质(25-30%)具有优异的氨基酸组成和生物利用度，是替代牛奶和豆类过敏原的理想植物蛋白。然而天然鹰嘴豆蛋白(CPI)在等电点附近易聚集，且受温度、pH等加工条件影响导致功能退化，严重制约其在食品工业中的应用。糖基化修饰通过Maillard反应将多糖共价结合到蛋白质上，能显著改善蛋白功能特性。石河子大学的研究团队聚焦CPI与柑橘果胶(CP)的糖基化复合物，探究不同pH环境对其结构及高内相乳液(HIPEs)稳定性的调控机制，为开发新型食品乳化剂提供理论依据。

关键技术方法
研究通过湿法糖基化反应制备CPI-CP共价复合物，采用动态光散射分析粒径和Zeta电位，圆二色谱和荧光光谱解析二级结构变化，界面流变仪测定油水界面吸附行为，激光共聚焦显微镜观察HIPEs微观结构。实验设置pH梯度(3.0/5.0/7.0/9.0/11.0)，对比分析CPI、物理混合物与糖基化产物的功能差异。

主要研究结果

1. 材料特性分析
   CPI在pH 5.0(近等电点)时粒径最大(图1A)，而糖基化复合物因CP引入的静电排斥和空间位阻显著降低聚集程度。

2. 结构变化机制
   糖基化使CPI的α-螺旋含量降低12.7%，β-折叠增加9.3%，暴露更多疏水基团。pH 5.0时复合物表面疏水性达峰值，与界面吸附能力正相关。

3. 乳液性能验证
   CPI-CP复合物稳定的HIPEs在pH 5.0呈现最小油滴尺寸(21.3±1.2 μm)，界面弹性模量较CPI单体提升3.2倍，归因于糖基化增强的空间稳定性和静电屏障效应。

结论与展望
该研究证实糖基化修饰能有效拓宽CPI的pH适用窗口，尤其在酸性条件下(pH 5.0)通过构象重排形成致密界面膜，显著提升HIPEs的负载能力和冻融稳定性。研究成果发表于《International Journal of Biological Macromolecules》，为植物蛋白在低脂食品、3D打印食材等领域的应用提供创新解决方案，对缓解全球蛋白质短缺具有重要战略意义。