《LWT》：Impact of pH shifting on structural and emulsifying characteristics of whey protein isolate amyloid fibrils
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本研究针对WPIFs在极端酸性(pH 2.0)条件下形成而实际食品加工pH范围(4.0-7.0)不匹配的问题，系统探究了pH(2.0-8.0)对WPIFs结构特征及其稳定Pickering乳液乳化性能的影响。结果表明pH 5.0近等电点处WPIFs形成显著聚集体，使乳液呈现低EAI(14.84±0.37 m2/g)和高ESI(93.25±1.54%)的特性，为淀粉样纤维在食品工业中的精准应用提供了理论依据。
在功能性食品配料创新领域，蛋白质淀粉样纤维因其独特的纳米纤维结构和优异的界面性能正成为研究热点。乳清分离蛋白作为奶酪生产的副产物，其高值化利用备受关注。通过酸性热处理形成的乳清分离蛋白淀粉样纤维（WPIFs）虽具有出色的乳化、凝胶等功能特性，但其形成通常需在极端酸性条件（pH 2.0）下进行，而大多数食品的实际加工pH范围在4.0-7.0之间。这种pH环境的不匹配严重限制了WPIFs在食品工业中的广泛应用。因此，探究pH偏移如何影响WPIFs的结构特征，进而调控其功能特性，对于推动淀粉样纤维在实际食品体系中的应用具有重要意义。
为系统揭示pH对WPIFs结构及乳化特性的影响机制，河南工业大学的研究团队在《LWT》期刊上发表了最新研究成果。研究人员首先在pH 2.0、85°C条件下加热10小时制备WPIFs，随后将pH调整至2.0-8.0范围，综合运用多种分析技术展开了深入研究。
研究采用的技术方法主要包括：ThT荧光光谱分析β-折叠结构含量；透射电镜（TEM）和原子力显微镜（AFM）观察纤维形貌；动态光散射测定粒径和zeta电位；傅里叶变换红外光谱（FTIR）分析二级结构；并通过制备Pickering乳液考察了乳化活性指数（EAI）、乳化稳定性指数（ESI），结合光学显微镜和流变学测量评估了乳液的微观结构和流变特性。
3.1. WPIFs在pH 2.0-8.0下的特性
ThT荧光分析显示，WPIFs在pH 2.0-4.0时保持较高的β-折叠结构含量，而在pH 5.0时荧光强度最低，表明近等电点处纤维结构发生显著变化。内在荧光光谱中最大发射波长从335nm红移至345nm，说明色氨酸残基微环境极性增加。
粒径和zeta电位分析表明，pH 5.0时WPIFs平均粒径最大（接近等电点pI=5.2），zeta电位最低（6.51±0.38 mV），静电斥力减弱导致纤维聚集。浊度测定结果与此一致，pH 5.0时浊度最高（53.54±0.09%）。
FTIR二级结构分析显示，随着pH从2.0升至8.0，平行β-折叠和反平行β-折叠含量先降后升，pH 5.0时β-折叠含量最低，无规卷曲含量最高，表明纤维结构发生了重组。
TEM和AFM观察直观揭示了WPIFs的形貌变化：pH 2.0-3.0时呈现长而柔韧的纤维网络；pH 5.0时形成大量聚集体；pH 7.0-8.0时则出现短而刚性的纤维片段。AFM高度分布和周期性扭转角分析进一步证实，随着pH升高，纤维结构逐渐变得松散。
3.2. WPIFs稳定的Pickering乳液在pH 2.0-8.0下的特性
乳化特性分析表明，pH 2.0时WPIFs具有优异的EAI（25.03±0.24 m2/g）和ESI（86.65±1.47%），而pH 5.0时EAI最低但ESI最高，说明近等电点处形成的聚集体虽然降低了乳化活性，但增强了乳液稳定性。
显微镜观察显示，pH 5.0时乳液滴分布更紧密，尺寸分布更宽，这与WPIFs在该pH下形成聚集体密切相关。流变学测量进一步证实，pH 5.0时乳液具有最高的储能模量（G′LVR=1468.900±69.721 Pa）和损耗模量（G″LVR=161.065±5.933 Pa），表现出更强的粘弹性，同时表观粘度也最高，呈现出明显的剪切稀化行为。
本研究通过多尺度表征系统阐明了pH对WPIFs结构特征及其乳化特性的影响机制。研究结果证实，pH通过调控WPIFs的静电相互作用，显著影响其纤维长度、聚集状态和界面行为。特别是在接近等电点（pH 5.0）时，WPIFs形成聚集体，虽然降低了乳化活性，但增强了Pickering乳液的稳定性，这一发现为精准调控淀粉样纤维基乳液提供了重要理论依据。
该研究的创新之处在于揭示了pH诱导的WPIFs结构转变与乳化性能之间的构效关系，为淀粉样纤维在食品工业中的实际应用提供了关键技术参数。研究结果表明，通过合理调控pH环境，可以定向设计WPIFs的聚集状态和界面特性，从而获得具有特定功能性质的乳液体系，这为开发新型淀粉样纤维基食品配料奠定了坚实基础。
