Food Hydrocolloids| 小麦谷蛋白与蛋清泡沫的相互作用机制解析：界面行为、分子相互作用及构象重构
近日，华中农业大学联合贵州大学、河南省农业科学院相关研究者在《Food Hydrocolloids》期刊上发表了题为《Mechanistic insights into the interactions between wheat gluten and egg white foams: interfacial behavior, molecular interactions, and conformational remodeling》的研究性论文（一区，IF：12.4）。该研究探究了小麦谷蛋白（WG）添加对蛋清泡沫体系物化性质、界面行为和结构特征的影响，揭示了 WG 的浓度依赖性双重作用机制：低浓度 WG 与蛋清蛋白形成可溶性复合物提升起泡能力，高浓度 WG 通过形成大聚集体、提高体系黏度增强泡沫稳定性，还阐明了谷蛋白与蛋清蛋白主要通过氢键、疏水作用结合，二硫键为网络形成的主导作用力，为优化面类 - 蛋清泡沫类烘焙产品配方提供了理论依据。
泡沫型蛋糕以面粉、糖、鸡蛋为主要原料，其蓬松体积和柔软质地依赖于面糊中气泡的形成与稳定，这类产品低脂的配方特点使其面糊具备典型的泡沫特性，而蛋清蛋白（EWPs）和小麦谷蛋白（WG）是其中调控泡沫形成与稳定的两类核心蛋白。蛋清蛋白作为主要发泡剂，其组成成分可通过气 - 水界面吸附、构象展开形成粘弹性膜稳定气泡，加热后还会通过变性、交联形成蛋白网络构建蛋糕最终结构；小麦谷蛋白含谷蛋白醇溶蛋白和谷蛋白，具备的粘弹性、热凝胶性等特性可提升焙烤食品的持气性与结构完整性。二者虽均对泡沫型蛋糕的气室形成、面糊充气及最终结构起关键作用，但在泡沫形成与稳定过程中，二者间的分子层面相互作用机制尚未明确，现有研究多单独关注蛋清蛋白的发泡行为和小麦谷蛋白在面团中的粘弹性，缺乏对小麦谷蛋白如何影响蛋清蛋白体系界面吸附、构象重构及泡沫稳定性的探究，而明晰该机制对优化面类 - 蛋清泡沫类焙烤产品配方、提升产品品质具有重要意义，这也成为本研究开展的核心背景与动因。
低浓度小麦谷蛋白（0.25%–0.5%）可显著提升蛋清泡沫的发泡能力，最高可达 136.67%；当小麦谷蛋白添加量超过 0.5% 时，发泡能力下降，但泡沫稳定性显著提升，最高可达 91.6%，呈现出低浓度促发泡、高浓度稳泡沫的双重调控效果。
0.25%–0.5% 的小麦谷蛋白可通过疏水作用与蛋清蛋白形成可溶性复合物，有效降低气 - 水界面张力，促进气泡形成；同时蛋清蛋白的亲水区域会遮蔽小麦谷蛋白的疏水核心，使体系表面疏水性降低、溶解度提升至 82.3%，且体系 zeta 电位绝对值达 32.5 mV，强静电斥力抑制了蛋白聚集，进一步助力泡沫形成。
小麦谷蛋白添加量超过 0.5% 时，体系内疏水相互作用增强，形成粒径达 347.75 nm 的大聚集体，减少了气 - 水界面的蛋白吸附量，导致发泡能力降低；但聚集体的形成使体系粘度提升，且构建了更具粘弹性的界面膜，减缓了液体排液速度，进而显著改善泡沫稳定性。
圆二色谱分析显示，小麦谷蛋白的添加使体系中蛋白 α- 螺旋含量降至 18.8%，β- 折叠（22.1%）和 β- 转角（12.3%）含量增加，蛋白发生部分构象解折叠，疏水基团暴露，这种构象变化有利于蛋白在气 - 水界面的吸附，为泡沫的形成与稳定提供了结构基础。
小麦谷蛋白中的谷蛋白醇溶蛋白和谷蛋白与蛋清蛋白之间主要通过氢键和疏水作用发生相互作用，二硫键则在二者形成的网络结构中占据主导地位，三类分子间作用力共同调控着蛋清 - 小麦谷蛋白复合体系的结构与界面行为。
本研究通过系统探究不同浓度小麦谷蛋白对蛋清泡沫体系物化性质、界面行为和结构特征的影响，明确了二者的相互作用机制，证实了小麦谷蛋白对蛋清泡沫的浓度依赖性调控规律，相关研究结果为面类 - 蛋清泡沫类焙烤产品的配方优化提供了理论依据，也为蛋白基泡沫类食品的质地与稳定性调控提供了新的思路。
Fig. 1. FC (A) and FS (B) of egg white solutions at different WG concentrations. Groups with different lowercase letters indicate significant differences (P < 0.05) among samples.
Fig. 2. BS profiles as a function of sample height for foams prepared with different WG concentrations (B–F) and evolution of the TSI over time (A).
Fig. 3. Changes in foam volume at 0 min and 30 min (A) and optical micrographs of foams (B) for egg white solutions containing different WG concentrations.
Fig. 4. CLSM images of egg white foams prepared with different WG concentrations.
Fig. 5. Visual appearance (A), turbidity (B), and protein solubility (C) of egg white solutions at different WG concentrations. Groups with different lowercase letters indicate significant differences (P < 0.05) among samples.
Fig. 6. Particle size distribution (A), zeta potential (B), free SH content (C), and surface hydrophobicity (D) of egg white solutions at different WG concentrations. Groups with different lowercase letters indicate significant differences (P < 0.05) among samples.
Fig. 7. Surface tension (A), interfacial pressure (B), and apparent viscosity (C) of egg white solutions at different WG concentrations.
Fig. 8. Intrinsic fluorescence spectra (A) and three-dimensional fluorescence contour plots (B–F) of egg white solutions at different WG concentrations.
Fig. 9. UV absorption spectra (A), maximum UV absorbance values (B), relative secondary-structure content (C), and contributions of intermolecular interaction forces (D) for egg white solutions at different WG concentrations. Groups with different lowercase letters indicate significant differences (P < 0.05) among samples.
https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2026.112451
免责声明：「原创」仅代表原创编译，水平有限，仅供学术交流，本平台不主张原文的版权，如有侵权，请联系删除。文献解读或作者简历如有疏漏之处，我们深表歉意，请作者团队及时联系《食探未来》主编（微信号：shitanweilai8077），我们会在第一时间进行修改或撤稿重发，感谢您的谅解！
10个月宝宝每天需要喝多少奶粉？
