综述：揭示冷等离子体技术在改良豆类和谷物蛋白质的营养特性、技术功能特性以及提升应用性能方面的潜力：综述

《International Journal of Biological Macromolecules》：Unveiling the potential of cold plasma technology in the modification of nutritional characteristics, techno-functional properties, and enhanced application performance of legume and cereal proteins: A review

【字体：大中小】 时间：2026年02月08日 来源：International Journal of Biological Macromolecules 8.5

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　　本文系统综述了冷等离子体技术（CPT）在改善豆类和谷物蛋白质营养特性（提高消化率、降低过敏原性）及技术功能特性（增强溶解性、凝胶性和乳化性）中的应用，并探讨了其在可食用薄膜和纳米颗粒中的应用潜力。未来需比较不同CPT类型的效果，优化参数及与其他技术协同应用。

冯慕宇|吴俊超|魏荣|李云龙|李琦|钟芳|沈群|周素梅|侯电志

教育部北京科技商学院老年营养与健康重点实验室，食品与健康学院，北京100048，中国

摘要

豆类和谷物蛋白作为具有高度代表性的植物蛋白，在大规模应用中常常面临某些限制，主要原因是它们的消化率低、潜在的致敏性以及较差的技术功能特性。冷等离子体技术（CPT）作为一种非热蛋白修饰方法，因其高效性、温和性和环保性而备受关注。本文系统地回顾了用于豆类和谷物蛋白修饰的常见CPT系统及其作用机制，并全面讨论了CPT对蛋白消化率、致敏性和技术功能特性的积极影响。此外，还强调了CPT在基于豆类和谷物蛋白的可食用薄膜和纳米颗粒中的应用性能提升。未来的研究应系统比较不同类型CPT对豆类和谷物蛋白修饰的效果，优化关键加工参数，并探索与其他技术的协同组合，以开发定制的处理方案。总体而言，本综述提供了系统的见解，并为促进豆类和谷物蛋白在食品工业中的高价值及可持续应用提供了新的技术参考。

引言

由于对动物福利和环境污染问题的日益关注，植物蛋白有潜力替代动物蛋白，从而更好地实现可持续发展的目标。豆类和谷物长期以来一直是重要的植物蛋白来源[1]，[2]。豆类的蛋白质含量通常在20%到40%之间[3]，而谷物的蛋白质含量一般在7%到18%之间[4]。豆类和谷物蛋白富含多种必需和非必需氨基酸，共同摄入这些蛋白质可以改善人体对蛋白质的吸收[5]，[6]，[7]。然而，包括豆类和谷物在内的天然植物蛋白可能存在一些营养缺陷[8]，如消化率低[9]，[10]和致敏性[11]，这些缺陷严重影响了它们的吸收和利用，成为其替代动物蛋白的主要障碍。此外，天然豆类和谷物蛋白在技术功能上也存在一些局限性，如溶解性差、凝胶化性能和乳化性能不佳，这可能阻碍其在食品工业中的应用[12]，[13]。因此，对豆类和谷物蛋白进行修饰至关重要。

目前，热处理和非热处理是两种常用的蛋白修饰方法。然而，热处理可能导致蛋白质过度展开或聚集，从而对其营养价值产生不利影响[14]。因此，非热蛋白修饰的研究变得越来越重要。然而，常用的化学修饰方法往往会在蛋白质中留下化学残留物，这不符合消费者对天然产品的期望。有趣的是，作为一种环保的非热处理技术，冷等离子体技术（CPT）近年来在蛋白修饰领域受到了广泛关注[15]，[16]，包括对豆类和谷物蛋白的修饰。在营养特性方面，CPT已被证明可以降低花生中的主要过敏原Ara h 1的抗原性[17]。对于豆类和谷物蛋白的技术功能特性，研究发现CPT可以显著改善它们。根据先前的研究，经过CPT处理后，草豌豆（Lathyrus sativus L.）蛋白分离物的乳化性和界面性能得到了显著提升[18]，而米糠蛋白的起泡性能也明显增强[19]。

本综述旨在讨论CPT对豆类和谷物蛋白的营养特性（包括消化率和致敏性）的影响，并概述CPT对其技术功能特性的改善效果。此外，还系统回顾了CPT提高这些蛋白在可食用薄膜和纳米颗粒中应用性能的能力。

用于豆类和谷物蛋白修饰的CPT类型

等离子体是一种电离气体，被认为是继液态、固态和气态之后的第四种物质状态[13]。它通常由自由基、正负离子、电子、中性分子以及来自电磁辐射的量子组成[20]。根据热平衡，等离子体可以分为两种类型：热等离子体和冷等离子体（CP），后者又可进一步分为低压冷等离子体和常压冷等离子体（ACP）

CPT改善豆类和谷物蛋白的营养特性

豆类和谷物蛋白在人体内的营养价值与其消化率和致敏性密切相关。作为植物蛋白，豆类和谷物蛋白的消化率（75–80%）通常低于动物蛋白（90–95%），这可能是由于蛋白质结构和构象的差异，以及抗营养因子的存在（如植酸、胰蛋白酶抑制剂、凝集素等）。结构上的障碍，如过度交联和聚集，也会影响其营养价值

CPT提升豆类和谷物蛋白的技术功能特性

豆类和谷物蛋白的技术功能特性受其内在因素的影响，包括蛋白质组成、构象、分子量和表面电荷[73]。CPT能够诱导蛋白质的结构变化，从而有可能提升它们的技术功能特性。表3和图3展示了CPT处理后豆类和谷物蛋白技术功能特性的变化

基于蛋白质的薄膜

由于食品包装行业造成的污染问题日益严重，目前对可食用和可降解包装的研究越来越受到重视。豆类和谷物蛋白的成膜性能使它们成为可食用或可降解包装的有希望的来源。与传统塑料相比，基于豆类和谷物蛋白的薄膜存在一些缺点，如机械性能差、柔韧性低和亲水性低，这些限制了它们的应用潜力

结论与未来趋势

CPT无疑是一种非常有前景的非热处理技术，可用于改善豆类和谷物蛋白的消化率，降低致敏性，并提升其功能特性。CPT对豆类和谷物蛋白的修饰主要体现在结构变化上，如肽链展开、二硫键重排和氨基酸侧链氧化。此外，CPT在提升豆类和谷物蛋白的性能方面具有巨大潜力

CRediT作者贡献声明

冯慕宇：撰写初稿，数据整理。吴俊超：撰写初稿，数据整理。魏荣：软件处理，方法学设计。李云龙：数据可视化，实验研究。李琦：监督工作，方法学指导。钟芳：数据验证，软件应用。沈群：数据可视化，软件处理。周素梅：撰写、审稿与编辑，监督工作，资金申请。侯电志：撰写、审稿与编辑，监督工作，资金申请。