《Food Chemistry》：Food-grade abalone muscle hydrolysates as affected by high-pressure homogenization: An in-depth investigation into air-water interfacial behavior of their proteins
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高压均质化（HPH）改善鲍鱼肌肉水解物（AMH）蛋白质结构、颗粒尺寸（96.56 nm）和zeta电位，增强泡沫稳定性和界面层粘弹性，为吞咽困难患者开发功能性泡沫食品提供机制支持。
Jinzhen Li|Wanyi Wu|Wenhong Cao|Haisheng Lin|Jialong Gao|Mingtang Tan|Zhongqin Chen|Guoping Zhu|Huina Zheng
广东省海洋大学食品科学与技术学院，广东省水产品加工与安全重点实验室，贝类加工国家研发分中心（湛江），湛江524088，中国
摘要
本研究探讨了高压均质化（HPH）对鲍鱼肌肉水解物（AMH）的蛋白质结构、发泡性能及空气-水界面行为的影响。结构表征显示，HPH处理后的蛋白质构象发生了变化，产生了更多的疏水基团，结构更加灵活。HPH还有效防止了颗粒聚集，减小了颗粒尺寸，并提高了ζ电位，从而增强了胶体稳定性和均匀性。在60 MPa压力下，AMH的颗粒尺寸最小（96.56 nm），多分散指数为0.102。HPH显著改善了其发泡性能，60 MPa下的泡沫稳定性比未经处理的AMH提高了1.65倍。这些改善归因于界面层粘弹性模量的增强。在达到空气-水界面的动态吸附平衡后，HPH处理的AMH形成了具有优异粘弹性性能的类固体界面膜。本研究为开发具有更高稳定性的功能性泡沫基食品提供了理论基础。
引言
食用泡沫因其独特的感官特性、细腻的风味以及相关的健康益处而受到消费者的青睐（Narsimhan & Xiang, 2018）。此外，泡沫作为特殊饮食的理想载体，适用于吞咽困难的人群，从而提高了饮食质量和安全性（Hu & Meng, 2024）。老年人和术后患者常伴有吞咽困难，这使得进食变得困难且存在窒息或吸入性肺炎的风险（Sodhi et al., 2023）。虽然许多患者可以通过胃饲摄入改良后的食物或营养剂，但这些食物往往缺乏感官吸引力，导致饮食摄入减少和营养不良（Burgos et al., 2018）。相比之下，泡沫基食品既营养又美味，同时含有高水分，有助于满足人体水分需求（Hepper & Patterson, 2023）。最近的研究表明，将三维打印技术与泡沫基质结合可以制备出外观逼真的食品（如泡沫龙虾、海龟或章鱼），特别适合吞咽困难的患者，从而提升他们的感官体验（Lee et al., 2021）。此外，为这些患者提供高质量的蛋白质来源对于满足其营养需求至关重要（Molimi et al., 2025）。
蛋白质通过其表面活性特性在泡沫形成中起着关键作用（Wang, Ming et al., 2025）。在空气-水界面，蛋白质通过降低表面张力吸附并形成具有良好流变特性的界面层，从而延缓膜破裂并提高泡沫稳定性（Yang et al., 2024）。然而，许多天然蛋白质的发泡能力较弱，泡沫稳定性有限，这限制了其在食品工业中的应用。尽管牛奶和蛋清蛋白因其优异的发泡和乳化性能而仍是首选（Janssen et al., 2023），但人们对动物源蛋白质的担忧日益增加，促使人们开始关注替代来源。海洋环境中富含蛋白质资源，包括鱼类、贝类、藻类和微生物。其中，海洋来源的蛋白质在食品、制药和生物技术产业中具有广泛的应用前景（Raja et al., 2024）。鲍鱼被誉为“海洋人参”，因其高营养价值和易消化性而成为一种特别有价值的海洋蛋白质来源（Shi, Hao et al., 2020）。鲍鱼肌肉中含有约50%的蛋白质（干重基），远高于碳水化合物含量，并具有优异的加工性能，适合用于功能性食品和营养食品（Yun et al., 2023）。此外，对鲍鱼肌肉进行有限的酶解可以部分变性蛋白质，暴露疏水基团并提高乳化能力，但这种处理对发泡性能的提升不明显（Li et al., 2023）。迄今为止，系统研究鲍鱼肌肉蛋白质发泡行为的文献较少。
泡沫是一种热力学不稳定的胶体系统，其形成依赖于外部能量输入和表面活性剂的稳定作用（Hong et al., 2025）。泡沫性能受蛋白质的物理化学和构象特性影响显著，蛋白质修饰技术可以通过诱导结构和物理化学变化来增强表面活性（Meng et al., 2024）。因此，迫切需要低成本、商业化可行的改性方法来改善蛋白质的结构和界面性能，从而提高发泡性能。高压均质化（HPH）作为一种绿色物理加工技术，因其低成本、高效率和操作简便性而受到关注（D'Alessio et al., 2023）。HPH能有效减小颗粒尺寸，改善分散性，并诱导蛋白质的结构变化（D'Alessio et al., 2025）。此外，HPH过程无需添加化学试剂，且能保持蛋白质的营养价值（Wang, Sun et al., 2025）。在之前的研究中，我们探讨了鲍鱼肌肉水解物（AMH）的营养、功能、物理化学和结构特性（Li et al., 2023）。然而，HPH引起的结构变化及其对空气-水界面行为和宏观泡沫稳定性的影响尚不明确。
鉴于上述发现，本研究探讨了HPH如何影响AMH中蛋白质的空气-水界面行为。具体来说，我们研究了HPH引起的应力如何改变AMH的胶体特性（如颗粒尺寸和形态）、界面行为以及宏观泡沫稳定性。结果表明，AMH作为一种高质量的蛋白质成分，通过简单的、可工业化生产的加工方法，具有开发泡沫型食品的潜力。这一进展不仅支持了AMH在特殊饮食产品中的应用，也有助于未来精准营养食品配方的优化。
材料与化学品
鲍鱼（Haliotis discus hannai Ino）于2025年4月从中国湛江的渔港采购。在之前的研究中，我们报道了使用不同酶制备的AMH的功能、物理化学和结构特性（Li et al., 2023）。根据Fernandes Almeida等人的研究（2024），较低的水解度（DH）可以增强蛋白质的表面活性，而较高的DH则会负面影响这些特性。因此，AMH的制备过程基于有限的...
颜色参数分析
作为直接影响产品复原性的感官参数，粉末食品的颜色是消费者关注的关键属性之一（Almeida et al., 2024）。表1展示了未经处理和HPH处理的AMH粉末的颜色参数及宏观图。粉末的ΔE值相对于对照样品进行计算，不同HPH处理后的AMH粉末的ΔE值范围为1.04至1.57。
结论
本研究证实，HPH有效增强了AMH蛋白质的结构和功能特性。在HPH过程中产生的强烈外力作用下，AMH比未经处理的样品更容易解聚，暴露出内部疏水基团。同时，蛋白质发生分子展开，产生大小更为均匀的颗粒，表现为蛋白质谱的变化、颗粒尺寸减小、ζ电位升高以及微观形态的改变。
CRediT作者贡献声明
Jinzhen Li：撰写初稿、可视化处理、验证、方法设计、实验研究、数据分析、数据整理。
Wanyi Wu：实验研究、数据分析。
Wenhong Cao：验证、实验研究。
Haisheng Lin：验证、实验研究。
Jialong Gao：验证、实验研究。
Mingtang Tan：验证、实验研究。
Zhongqin Chen：验证、实验研究。
Guoping Zhu：验证、实验研究。
Huina Zheng：撰写、审稿与编辑、项目监督、资金管理。
利益冲突声明
作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。
致谢
本研究得到了广东省现代农业技术体系贝类与藻类产业创新团队（2024CXTD23）、广东省基础与应用基础研究基金（2024A1515010955）、中国现代农业产业技术研究体系（CARS-49）以及国家重点研发计划（2024YFD2401805和2024YDF2401903）的支持。
