《LWT》：Comprehensive analysis of aroma quality in Muscat and Strawberry table grapes during low-temperature storage
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为提升绵羊血浆蛋白(SPP)在食品工业中的应用潜力，本研究考察了酶解与塑体反应对SPP结构及加工功能特性的影响。研究结果表明，相较于酶解，塑体反应在增强SPP加工特性和抗氧化活性方面效果更显著，通过调控蛋白质分子构象有效提升了其技术功能属性，为血浆蛋白的高值化利用提供了新见解与技术支撑。
羊肉产业每年产生大量副产品——羊血，然而，其利用率却非常低，主要被用于生产动物饲料或直接丢弃，造成了巨大的资源浪费和环境污染。作为羊血的主要成分，血浆蛋白（Sheep Plasma Protein, SPP）富含多种营养物质，但在食品领域的直接应用却面临重重阻碍。一方面，相较于猪、牛的血浆蛋白，SPP具有更强的气味和潜在的致敏性；另一方面，血浆蛋白及其衍生物普遍存在加工特性不佳、生物活性不足、生物利用度有限等挑战。如何将这种“负担”转化为“宝藏”，成为食品科学与工程领域一个亟待解决的课题。
传统的蛋白质修饰方法，如物理、化学或酶法改性，各有局限，或可能引入安全隐患，或导致产物稳定性下降。近年来，一种名为“塑体反应”（Plastein Reaction）的酶修饰技术崭露头角。它能在不引入外来化合物的前提下，通过酶促作用下的肽段缩合与物理聚集，对肽链结构进行“重塑”，从而有望“一箭双雕”——既改善蛋白质的溶解、乳化、发泡等加工性能，又能增强其抗氧化等生物活性。那么，将塑体反应应用于SPP的改性，能否成功破解其应用瓶颈，实现高值化利用呢？
由Jing Xu、Fang Tian、Yulong Luo、Shuang Bai和Songmin Cao组成的研究团队，在《LWT - Food Science and Technology》上发表的研究，正是为了回答这个问题。他们系统探究了酶解和塑体反应两种修饰方法对SPP结构、加工特性及抗氧化活性的影响，并深入比较了两种修饰产物的氧化稳定性，旨在为SPP的高效利用开辟新途径。
为了开展这项研究，研究人员主要采用了以下关键技术方法：首先，分别通过碱性蛋白酶（Alcalase）酶解和在此基础上添加色氨酸进行塑体反应，制备了绵羊血浆蛋白酶解物（SPH）和塑体反应产物（SPHP）。随后，利用动态光散射、Zeta电位分析仪、X射线衍射（XRD）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）和圆二色光谱（CD）等技术，对SPP、SPH和SPHP的颗粒大小、表面电荷、晶体结构和二级结构进行了系统表征。在功能评价方面，研究了样品的吸油能力、在不同pH下的起泡性、泡沫稳定性、乳化活性及乳化稳定性。最后，通过测定DPPH自由基清除率、ABTS自由基阳离子清除率以及Fe2+还原能力来评估其抗氧化活性，并系统考察了SPH和SPHP在不同温度、pH、金属离子（CuCl2）、食品配料（NaCl、柠檬酸）及食品防腐剂（山梨酸钾、苯甲酸钠）条件下的氧化稳定性。
3.1. 酶解和塑体反应修饰对SPP结构特性的影响
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3.1.1. 粒径：酶解和塑体反应均显著降低了SPP的粒径，并改善了其粒径分布均匀性。其中，塑体反应产物SPHP的粒径大于酶解产物SPH，但分布更为均一，表明塑体反应更能促进形成大小均一的聚集体。
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3.1.2. Zeta电位：SPP、SPH和SPHP均带负电荷。酶解和塑体反应后，样品表面净电荷绝对值显著增加，表明修饰过程使蛋白质分子展开，暴露出更多带电基团。SPHP的Zeta电位绝对值低于SPH，可能与反应中末端电荷基团消耗及疏水相互作用屏蔽表面电荷有关。
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3.1.3. XRD分析：SPP在18.9°处有一个高强度的特征吸收峰，表明其具有一定程度的分子有序性。酶解和塑体反应后，该处峰强度降低，表明两种修饰方法破坏了SPP的天然结构有序性，使其结晶度降低，向更无定形的状态转变。
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3.1.4. FTIR分析：FTIR光谱分析表明，酶解和塑体反应改变了SPP的氢键网络、C-H键及酰胺键的振动。SPHP在酰胺I带（~1654 cm-1）和酰胺II带（~1539 cm-1）的峰变化更为明显，表明塑体反应促进了有序肽链结构的形成和主链构象的改变。同时，在~559 cm-1处S-S键的振动峰减弱，说明塑体反应比酶解更彻底地导致并重排了二硫键。
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3.1.5. CD分析：圆二色光谱定量分析显示，酶解和塑体反应导致SPP的α-螺旋含量下降，β-折叠含量增加，且SPHP的β-折叠含量显著高于SPH。同时，β-转角和无规卷曲含量也呈下降趋势。这些结构变化表明，塑体反应通过增强分子间氢键相互作用，促进了肽分子的交联与重排，形成了更稳定的结构。
3.2. 酶解和塑体反应修饰对SPP加工特性的影响
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3.2.1. 吸油能力：在10-70°C范围内，SPHP的吸油能力显著高于SPH和SPP。这表明塑体反应通过促进酶解肽的重排，形成了具有更高界面活性的聚集体，从而增强了与油脂分子的结合能力。
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3.2.2. 起泡能力和泡沫稳定性：酶解和塑体反应降低了样品的起泡能力，但显著提高了其在pH 5-11范围内的泡沫稳定性。值得注意的是，SPHP在不同pH条件下的泡沫稳定性波动小于SPH，表明塑体反应通过增强氢键相互作用，提高了SPHP的pH适应性和泡沫稳定能力。
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3.2.3. 乳化性和乳化稳定性：SPHP在大部分pH条件下表现出比SPH和SPP更优的乳化活性指数、乳化稳定性和乳化稳定性指数。结合结构分析，这归因于塑体反应增强了SPHP分子的疏水相互作用，从而改善了其乳化性能及其与油滴的紧密相互作用。
3.3. 酶解和塑体反应修饰对SPP抗氧化活性的影响
酶解和塑体反应均显著增强了SPP的抗氧化活性，且塑体反应的效果更为突出。具体而言，SPHP的DPPH自由基清除率达到47.2%，ABTS自由基阳离子清除率达到84.5%，分别比SPP提高了19.1%和31.4%；其Fe2+还原能力达到0.383，是SPP的2.75倍。这与CD分析显示的α-螺旋含量降低（通常与抗氧化活性增强相关）以及塑体反应促使特定空间结构形成，从而更充分暴露内部活性位点有关。
2；(e) NaCl；(f) 柠檬酸；(g) 山梨酸钾；(h) 苯甲酸钠。">
3.4. 食品加工过程中SPH和SPHP的氧化稳定性分析
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3.4.1. 不同温度下的氧化稳定性：在10-90°C范围内，SPH和SPHP的抗氧化指标均呈现先升高后降低的趋势，在50°C时达到峰值。SPHP在30-90°C下的各项抗氧化指标均显著高于SPH，表明其稳定的空间结构能在不同温度下更好地保护活性基团。
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3.4.2. 不同pH下的氧化稳定性：SPH和SPHP的氧化稳定性在pH 3-7范围内显著增加，在pH 7-11范围内则呈下降趋势。SPHP在pH 3-9范围内表现出比SPH更优的ABTS自由基清除能力和Fe2+还原能力。
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3.4.3. 不同金属离子添加量下的氧化稳定性：CuCl2的添加显著抑制了SPH和SPHP的DPPH和ABTS自由基清除率，但低浓度（150 μg/mL）下可轻微增强其Fe2+还原能力。在150-250 μg/mL浓度范围内，SPHP的氧化稳定性显著高于SPH，说明SPH的短肽链结构更易受Cu2+破坏。
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3.4.4. 不同食品配料添加量下的氧化稳定性：NaCl浓度在2%-6%范围内可增强SPHP的抗氧化活性。而柠檬酸的添加则显著抑制了SPH和SPHP的ABTS自由基清除能力和Fe2+还原能力。在所有测试浓度下，SPHP的抗氧化稳定性均显著优于SPH。
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3.4.5. 不同食品防腐剂添加量下的氧化稳定性：在国标允许范围内，山梨酸钾和苯甲酸钠的添加对SPH和SPHP的DPPH自由基清除率、ABTS自由基清除率及Fe2+还原能力均无显著影响。同样，SPHP的氧化稳定性始终显著高于SPH。
综上所述，本研究得出明确结论：酶解和塑体反应均能通过改变绵羊血浆蛋白的空间结构，显著提升其技术功能特性。其中，塑体反应作为一种新兴的蛋白质修饰技术，表现出比传统酶解更卓越的效果。塑体反应产物SPHP不仅在吸油能力、乳化稳定性和泡沫稳定性等加工特性上表现更优，其抗氧化活性也得到了大幅增强，DPPH和ABTS自由基清除率及Fe2+还原能力均显著高于酶解产物SPH和未修饰的SPP。这主要归因于塑体反应有效促进了疏水氨基酸的暴露与重排，从而增强了蛋白质的界面性质和自由基清除能力。
研究进一步为SPHP的实际应用提供了关键工艺参数：其在50°C和中性条件下氧化稳定性最佳；适量NaCl（2%-6%）可增强其活性，而柠檬酸和Cu2+则对其有抑制作用；常用食品防腐剂在安全用量下对其无显著影响。这些发现为开发基于SPHP的高性能食品乳化剂或抗氧化配料提供了坚实的理论依据和工艺优化方向。
该研究的深刻意义在于，它成功地将肉品加工副产物——绵羊血浆蛋白，通过创新的塑体反应技术，转化为具有高附加值的功能性食品成分，实现了变“废”为“宝”。这不仅为提升羊肉产业综合效益、减少环境污染提供了切实可行的解决方案，也为血浆蛋白乃至其他动物副产蛋白的高值化、功能化利用开辟了一条富有前景的新路径。尽管未来仍需在多重因素交互优化、特定食品体系中的应用验证及安全性评估等方面开展深入研究，但本研究无疑为推动该技术在功能性食品（如高性能乳化剂、低热量脂肪替代品等）中的实际应用与快速发展奠定了重要基础。
