《Food Chemistry》：Soy protein-based soft gels with tunable texture: Effects of enzymatic hydrolysis on their structure, rheological behavior, and nutritional properties
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植物基软凝胶开发：复合蛋白酶水解SPI制备SPHs软凝胶，研究结构、凝胶特性及营养价值。结果显示水解后SPI分子量降低，β转角和随机卷曲比例上升至60.50%，增强凝胶柔韧性和持水性，硬度降至IDDSI标准5级，总氨基酸含量增加38.95%，证实β折叠结构对软凝胶形成至关重要，为吞咽困难人群提供创新膳食方案。
金晓宇|张新宇|谢宇琪|李水|谢凤英
中国黑龙江省哈尔滨市东北农业大学食品科学学院，邮编150030
摘要
通过使用复合蛋白酶制备了大豆蛋白水解物（SPHs），并系统研究了由其制成的软凝胶的结构、凝胶特性和营养价值。结果表明，酶解显著降低了SPI的分子量，β-折叠和无规卷曲的比例从38.62%增加到60.50%。这提高了凝胶网络的柔韧性和保水性，使得凝胶质地更加顺滑和柔软。流变分析证实，酶解后凝胶网络的形成能力减弱。与SPI凝胶相比，SPHs软凝胶的硬度显著降低，符合国际吞咽障碍饮食标准化倡议（IDDSI）的5级标准。同时，总氨基酸含量增加了38.95%。相关性分析进一步证实，β-折叠的展开是软凝胶形成的结构基础。本研究为开发适合吞咽困难者的植物基食品提供了创新方案。
引言
软凝胶因其顺滑的口感和良好的流变性能而受到越来越多关注，成为吞咽困难者的理想食品选择（Guo等人，2025；Min等人，2023）。软凝胶的柔软质地使其在口腔压力下能够变形，同时保持足够的凝聚力以防止碎裂，从而降低吞咽时误吸的风险（Chen等人，2023；Xu等人，2024）。不同来源蛋白质的分子量、电荷分布和疏水性的差异导致了独特的凝胶网络结构（Ma, Li等人，2025）。植物蛋白作为动物蛋白的可持续替代品，由于其低过敏性、不含胆固醇、易于消化和环保特性，为开发适合吞咽困难者的软凝胶提供了重要优势（Day等人，2022；Ma, Xiong & Jiang，2025）。大豆蛋白分离物（SPI）作为一种代表性的植物蛋白，在热诱导凝胶化过程中通过二硫键和疏水相互作用形成密集交联的网络（Xing等人，2024；Zheng等人，2022）。这种固有的结构特性导致凝胶硬度过高且弹性过大，难以满足吞咽困难者的需求。酶解通过切割肽键直接改善了SPI的空间结构，得到了具有软凝胶特性的大豆蛋白水解物。此外，酶解还能暴露氨基酸残基并增加必需氨基酸的含量，从而提升营养价值（Ryu等人，2021）。例如，Shi等人（2025）使用木瓜蛋白酶特异性切割肌纤维蛋白中的羧基末端肽键和芳香族氨基酸肽键，增强了其疏水相互作用并减少了β-折叠含量，从而降低了凝胶强度。Chen等人（2023）利用碱性蛋白酶和胰蛋白酶的协同作用特异性切割牡蛎汁中的肽，显著增加了Leu和Val等必需氨基酸的含量。然而，现有研究大多仅关注酶解对质地或营养的单方面影响，尚未探讨如何通过酶解策略的协同效应同时实现凝胶网络的结构定向设计和营养优化。
复合蛋白酶由于内肽酶、外肽酶和风味酶的互补作用，能够在蛋白质结构和功能上实现更精确和广泛的调控。因此，本研究使用复合蛋白酶制备了SPHs软凝胶，并通过傅里叶变换红外光谱（FTIR）和扫描电子显微镜（SEM）研究了蛋白质二级结构和微观形态的变化。凝胶特性通过流变测量和质地分析（TPA）进行表征，吞咽适应性通过IDDSI分类进行评估。营养价值基于氨基酸分析和营养指数计算进行评估。本研究旨在建立软凝胶结构与功能之间的关系，为植物基软凝胶的质地和营养双重优化提供理论基础。
材料
SPI购自山东宇新生物科技有限公司（中国山东），其蛋白质含量为90.6%。复合蛋白酶（120 U/mg）购自上海源业生物科技有限公司（中国上海）。所有其他化学品均为分析级。
大豆蛋白水解物（SPHs）的制备
将SPI溶解在蒸馏水中，制备5%（w/v）的SPI悬浮液，然后在室温下连续搅拌2小时。以0.05%的E/S比例向SPI悬浮液中加入复合蛋白酶
SDS-PAGE分析
SDS-PAGE图谱中条带的变化反映了复合蛋白酶酶解后SPI亚基的变化。SPI主要由β-球蛋白（7S）和球蛋白（11S）组成。7S组分包含α（约71 kDa）、α’（约67 kDa）和β（约50 kDa）亚基，这些亚基通过氢键和疏水相互作用稳定。11S组分是由酸性亚基A（约35 kDa）和碱性亚基B（约20 kDa）组成的六聚体非糖蛋白
结论
复合蛋白酶用于调节SPI的酶解程度，实现了SPHs软凝胶质地和营养特性的双重优化。研究发现，随着酶解时间的延长，SPI亚基的条带分布逐渐向低分子量区域移动。由于有序β-折叠结构的重新形成受到限制，SPHs软凝胶中形成了具有柔韧性和孔隙性的网络
作者贡献声明
金晓宇：撰写初稿、数据整理、概念构思。张新宇：撰写、审稿与编辑、资源提供。谢宇琪：数据可视化、软件操作。李水：实验研究、数据分析。谢凤英：项目监督、资金筹措。利益冲突声明
作者声明没有已知的可能影响本文研究的财务利益或个人关系。
致谢
本研究得到了
“十四五”国家重点研发计划（2021YFD2100402）、
黑龙江省自然科学基金（LH2022C044）以及
谷物精炼与加工高值化利用工业技术研究院的资助。
