《Food Hydrocolloids》：Thermal aggregation and gelation of native mung bean protein in a salt dispersion
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研究采用乙醇等电沉淀法从鹰嘴豆中提取蛋白，探讨其在含250 mM NaCl、pH 6.8的磷酸盐缓冲液中的热聚集与凝胶特性。通过50-100°C等温加热发现，蛋白质在未完全变性温度（<94.5°C）下即发生聚集，可能与91 kDa大分子组分相关，聚集现象随温度升高持续增强。高浓度（17.5 wt%）蛋白在90-100°C区间形成高强度凝胶，水保持能力从65%提升至97%，断裂应力和应变显著增加，证实热变性条件下疏水相互作用主导凝胶形成。乙醇-等电沉淀法在低温下实现低变性高选择性蛋白提取，为植物蛋白在模拟食品体系中的应用提供新依据。
昆滕·马西恩（Quinten Masijn）| 阿恩·里奥贝洛-奥拉拉（Arne Riobello-Olalla）| 萨姆·德布拉班德（Sam De Brabander）| 李亚东（Yadong Li）| 伊尔塞·弗雷（Ilse Fraeye）
鲁汶大学（KU Leuven）- 根特大学（Ghent），肉类技术与富含蛋白质的食品科学（Meat Technology & Science of Protein-rich Foods, MTSP），微生物与分子系统系（Department of Microbial and Molecular Systems, M2S），鲁汶食品科学与营养研究中心（Leuven Food Science and Nutrition Research Centre, LFoRCe），比利时根特
摘要
绿豆蛋白（MBP）是一种有前景的蛋白质来源，然而其在食品系统中的热凝胶化过程仍不甚明了。因此，本研究探讨了等温加热温度（50°C、70°C、90°C和100°C）对实验室提取的绿豆蛋白提取物在pH 6.8、250 mM NaCl（PBS）缓冲液中的聚集和凝胶化行为的影响。
通过乙醇等电沉淀法从绿豆粉中非选择性分离出的MBP具有较高的蛋白质天然性（12.7 J/g）和氮溶解度（86%）。0.50 wt%的MBP在PBS中的聚集程度随着等温热处理的温度升高而增加，这与蛋白质的展开无关。这一现象通过颗粒尺寸的增加、浊度的上升以及氮溶解度指数的下降得到证实；后两者在低于蛋白质变性温度的情况下也有所体现，这可能是由于91 kDa蛋白质片段发生了聚集（通过SDS-PAGE分析得出）。17.5 wt%的MBP在PBS中的凝胶化主要依赖于疏水相互作用，因为只有8 M尿素才能增加在90°C和100°C下热处理的蛋白质分子量的溶解度。所得到的MBP凝胶在高温下表现出较强的凝胶性能：最低凝胶浓度从50°C时的12%降至90°C时的7%，持水能力从50°C时的65%升至90°C时的97%，断裂应力和应变也在90-100°C区间增加。这些发现凸显了MBP在热处理食品凝胶中的巨大潜力。
引言
为保持全球食品系统的可持续性，建议减少动物蛋白的摄入并增加替代蛋白的摄入，尤其是在西方国家（Aiking & De Boer, 2020; Dagevos, 2021; Mylan et al., 2023）。在开发动物源食品的替代品方面，食品工业二十多年来一直专注于植物蛋白。然而，商业植物蛋白粉的溶解度较低，这通常是由于分离过程中蛋白质的展开和聚集所致（Janssen et al., 2024），限制了其应用范围（Tang et al., 2009）。虽然可以通过温和的分离方法解决这一问题，但许多天然植物蛋白的热凝胶化机制尚未完全明了，尤其是在与食品相关的条件下。对于绿豆这种特定的植物蛋白来源，对其天然蛋白的研究也备受关注（Shrestha et al., 2023b），尤其是在与食品相关的条件下（Tarahi, 2024）。
商业绿豆蛋白粉的热凝胶化能力较弱（Masijn et al., 2023），而温和的实验室规模分离方法则可以获得凝胶性能得到改善的绿豆蛋白（Brishti et al., 2020b; Yang et al., 2022）。迄今为止，绿豆蛋白的性质主要在去离子水中进行研究，而食品凝胶通常含有1–1.5 wt%的NaCl（Masijn et al., 2023），并且已证明NaCl会显著影响绿豆蛋白的热凝胶化（Kudre et al., 2013; Wintersohle et al., 2023）。仅有两项研究关注了在盐溶液中提取的绿豆蛋白。Shrestha et al.（2023b）研究了在150 mM NaCl和pH 7条件下90°C加热时的热展开、分子相互作用、质地特性和物理稳定性，发现疏水相互作用和氢键起了主要作用，二硫键的作用较小。所得到的绿豆蛋白凝胶具有较高的持水能力和凝胶强度。Kudre et al.（2013）在pH 7和450 mM NaCl（高于大多数食品中的盐浓度）条件下研究了热展开现象，观察到两个重叠的热转变点，Td分别为94.5°C和105°C，并且溶解度在450 mM NaCl时显著增加。然而，这些研究均未探讨温度对盐溶液中绿豆蛋白热凝胶化的影响，特别是在绿豆蛋白展开与聚集之间的关联方面存在知识空白。
因此，本研究探讨了在250 mM NaCl和pH 6.8条件下天然绿豆蛋白提取物的热聚集和凝胶化特性，这些条件与乳化肉制品或乳制品类似物中的食品凝胶密切相关（Masijn et al., 2023）。为此，应用了广泛的等温加热温度范围，既低于也高于绿豆蛋白的Td，以便区分温度和蛋白质展开对热聚集和凝胶化的影响。
此外，为了以低变性、低选择性的方式提取绿豆蛋白，采用了一种新的乙醇等电沉淀法（ethanol-IEP）。类似的方法已成功用于从马铃薯块茎中高效提取蛋白质，且变性程度较低（Masijn, Dekeukelaere, & Fraeye, 2025; Van Koningsveld et al., 2002），尽管乙醇诱导的可逆蛋白质聚集机制尚未完全明了。因此，本研究间接评估了这种蛋白质分离方法的广泛应用潜力。
研究方法
分离
有机绿豆（Vigna radiata）从在线供应商（DO-IT Food Ingredients BV，荷兰）购买。绿豆蛋白提取物的分离方法基于Masijn、Dekeukelaere和Fraeye（2025）描述的乙醇等电沉淀法，并根据植物原料的差异进行了少量修改。绿豆在-80°C下冷冻后，使用德国Bühler Miag Braunschweig公司的Universal Laboratory Disc Mill（型号DLFU，粒径200 μm）进行研磨。
初步分析
MBP的含水量为2.98 ± 0.04%。如图S1所示，MBP的干物质蛋白含量为78.6%，与16种IEP法提取的绿豆蛋白提取物的比较研究结果一致（Li et al., 2010），但低于某些报道的值；淀粉含量较低，为0.96%干物质，因此淀粉糊化对所有分析的影响可能有限。MBP的总脂肪含量为9.6%干物质，灰分含量为5.51%干物质，高于Li et al.（2010）的报告值。
结论
乙醇等电沉淀法在低温条件下是一种非选择性的、低变性的方法，可用于从绿豆粉中提取绿豆蛋白浓缩物。
在低浓度（0.50 wt%）的绿豆蛋白提取物中，随着温度升高观察到聚集程度增加，直至达到蛋白质变性峰值，超过该温度后不再发生变化。
在高浓度（17.5 wt%，13.3 wt%蛋白质）和过夜振荡条件下，也观察到了聚集现象。
作者贡献声明
伊尔塞·弗雷（Ilse Fraeye）：撰写 – 审稿与编辑，监督，项目管理，资金获取，概念构思。昆滕·马西恩（Quinten Masijn）：撰写 – 审稿与编辑，初稿撰写，监督，项目管理，方法学研究，数据管理，概念构思。阿恩·里奥贝洛-奥拉拉（Arne Riobello-Olalla）：初稿撰写，数据分析。萨姆·德布拉班德（Sam De Brabander）：初稿撰写，数据分析。李亚东（Yadong Li）：初稿撰写，方法学研究
未引用参考文献
Chen et al., 2017; Feng et al., 2023; Masijn et al., 2025; Shrestha et al., 2023a; Shrestha et al., 2023c; Verfaillie et al., 2024; Wang et al., 2022.利益冲突声明
作者声明没有可能影响本研究工作的竞争性财务利益或个人关系。
致谢
作者感谢鲁汶大学（KU Leuven）内部基金的财政支持。昆滕·马西恩（Quinten Masijn）获得了佛兰德斯研究基金会（Flanders Research Foundation）的战略基础研究资助（项目编号1S29922N，2021-2025年）。
