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全蛋液液体泡沫（WEL）的泡沫容量（FC）和稳定性（FS）受蛋白质构象变化及脂质渗透的影响，通过冷冻扫描电镜、Zeta电位、红外光谱等分析，发现早期蛋白质形成界面膜，60分钟后脂质渗透导致膜结构破坏。蛋白质组学鉴定出4个影响FC的关键蛋白和11个影响FS的关键蛋白，揭示了蛋白质-脂质界面相互作用机制，为清洁标签烘焙产品开发提供理论依据。
张圆圆|范翔|金浩波|孙毅|王彦丽|李二娇|萨达卡特·阿里|宋彦斌|孙云欣|盛龙
中国华中农业大学食品科学与技术学院国家蛋制品加工研发中心，武汉，430070
摘要
全蛋液（WEL）由于其出色的发泡性能，是烘焙产品中的关键成分，能够赋予产品独特的质地和风味。然而，其发泡性能在运输和储存过程中容易下降。在烘焙食品生产中，通常会添加复合糕点乳化剂以提高泡沫稳定性（FS），但这与消费者对“清洁标签”产品的需求相矛盾。作为WEL发泡性能的关键组成部分，筛选影响FS的关键蛋白质并阐明其稳定机制对于解决上述问题至关重要。本研究利用冷冻扫描电子显微镜（cryo-SEM）、Zeta电位测量、傅里叶变换红外光谱和表面疏水性分析，研究了WEL泡沫演变过程中蛋白质的构象变化，并通过蛋白质组学技术鉴定出关键蛋白质成分。冷冻扫描电子显微镜观察结果显示，WEL泡沫是一个具有空气-水和油-水双界面的系统。实验表明，在泡沫形成的早期阶段，蛋白质呈现伸展构象，随机卷曲和β-转角含量增加，并通过疏水相互作用形成界面蛋白膜。60分钟后，脂质在界面的持续渗透导致界面蛋白质聚集，Zeta电位降低，界面膜结构破坏，泡沫发生合并。蛋白质组学分析鉴定出4种与发泡能力相关的关键上调蛋白质和11种与泡沫稳定性相关的关键上调蛋白质。本研究阐明了WEL泡沫演变过程中的蛋白质-脂质界面相互作用机制及关键调控蛋白质，为优化泡沫稳定性提供了理论基础，同时也为替代复合糕点乳化剂和推动“清洁标签”烘焙食品的生产提供了重要指导。
引言
全蛋液（WEL）因其出色的发泡性能而被广泛用作烘焙产品的主要成分，这种性能赋予产品细腻的质地并提升风味（Pycarelle & Delcour, 2021）。然而，由于环境因素的影响，WEL的发泡性能在运输和储存过程中容易下降。此外，在海绵蛋糕等烘焙食品的生产中，通常会添加复合糕点乳化剂来提高泡沫性能和稳定性（FS），但这并不符合消费者对“清洁标签”食品的需求。目前尚缺乏有效的科学依据来应对这些挑战。作为WEL的关键成分，蛋白质在其发泡性能中起着至关重要的作用。蛋白质从液相扩散到气-液界面，降低界面张力，并通过分子间相互作用调整构象，形成粘弹性膜，从而稳定泡沫并防止其合并（Xiong et al., 2019）。识别调控WEL发泡能力和稳定性的关键蛋白质不仅有助于揭示运输和储存过程中泡沫性能下降的内在机制，还能为替代复合糕点乳化剂提供新的思路。
然而，WEL泡沫的形成和稳定是一个复杂的动态过程，涉及界面吸附、构象变化以及多种蛋白质的相互作用。尽管大多数蛋白质都具有两亲性，但它们的氨基酸组成、形状、大小和电荷分布存在显著差异（Amagliani et al., 2021）。富含疏水性氨基酸的蛋白质可能更快地扩散到界面，而构象灵活的蛋白质则更容易发生构象重排。这些结构差异直接影响它们的界面吸附动力学、构象重排能力和分子间膜形成效率，最终导致界面活性的差异。例如，卵白蛋白可以在界面吸附并形成聚集体，从而改善界面膜的机械性能并增强泡沫稳定性（Lechevalier et al., 2005）。蛋黄（EY）中的大多数蛋白质与脂质结合形成脂蛋白，其中低密度脂蛋白（LDL）最为丰富。研究表明，LDL在气-水界面扩散后会转变为一种降低表面张力的结构，由聚集体和单个脂质分子组成。这些聚集体随后在气-水界面转化为膜（Martinet et al., 2003）。然而，与WEL发泡性能相关的关键蛋白质仍不明确，这对优化WEL加工、提高泡沫稳定性和减少外部乳化剂的添加具有重要意义。
在之前的研究中，系统地研究了WEL的发泡性能，全面表征了泡沫演变过程中总界面蛋白质和脂质含量的变化。具体来说，在WEL搅打后的两个关键时间点（3.5分钟和60分钟），观察到泡沫界面的蛋白质和脂质含量存在显著差异，为理解泡沫形成和老化过程中的界面动态组成提供了基础数据（Zhang et al., 2024）。在此基础上，本研究旨在利用蛋白质组学技术鉴定天然WEL以及3.5分钟和60分钟时WEL泡沫中的蛋白质，筛选与WEL发泡能力和稳定性相关的关键蛋白质，并探讨蛋白质构象变化与泡沫演变过程中界面膜强度之间的关系。这项工作为优化WEL加工工艺和提高泡沫稳定性提供了理论基础，同时也为减少外部乳化剂的使用和推动“清洁标签”食品的生产提供了新的思路。
材料
实验所用新鲜鸡蛋来自中国北京的CP集团，从华中农业大学（武汉）的超市采购。牛血清白蛋白（BSA）结晶粉末（纯度>98%）购自上海博奥应用生物技术有限公司（上海）。无水硫酸铜、酒石酸氢钾、氢氧化钾、氯化钠、尿素等试剂均为分析级，购自北京国药化学试剂有限公司。
冷冻扫描电子显微镜图像分析
本研究使用冷冻扫描电子显微镜观察了3.5分钟和60分钟时的泡沫，以原始状态观察样品而不造成损伤。WEL富含蛋白质，这些蛋白质能够快速适应新的界面环境，在搅打初期发生构象变化，并通过蛋白质-蛋白质相互作用形成蛋白质网络结构，从而形成类似固体的粘弹性界面层（Duan et al., 2018a），如图1A2所示。此外，油...
结论
本研究采用了一系列表征技术，包括傅里叶变换红外光谱（FTIR）、圆二色光谱、疏水性分析和分子间力分析，系统研究了WEL泡沫演变过程中蛋白质的构象变化及其对界面膜稳定性的影响。结果表明，在泡沫形成的初期阶段，气-液界面的形成导致蛋白质展开，随机卷曲含量增加...
CRediT作者贡献声明
王彦丽：研究、数据整理。李二娇：研究、数据整理。萨达卡特·阿里：软件处理、数据整理。宋彦斌：研究、数据整理。金浩波：软件处理、研究。孙毅：软件处理、数据整理。范翔：软件处理、研究、数据整理。孙云欣：研究、数据整理。盛龙：撰写——审稿与编辑、验证、监督、资金获取、概念构思。张圆圆：撰写——审稿与编辑、原创内容
未引用的参考文献
Conroy et al., 2013; Jin et al., 2025; Jin et al., 2023; Pycarelle and Delcour, 2021a; Pycarelle and Delcour, 2021b; Zhan et al., 2022; Zhang et al., 2025; Zhang et al., 2024a; Zhang et al., 2024b.
利益冲突声明
本手稿的提交过程中不存在利益冲突，所有作者均同意发表该手稿。
致谢
本研究得到了中国国家重点研发计划（编号：2025YFE0117800）和枣庄国家可持续发展创新示范区重点研发计划（编号：2025SFQZX15）的支持。
