东北农业大学孙晓萌讲师、李春教授:氢键增强型乳清蛋白 - 黄精多糖复合水凝胶:同步流变 - FTIR 与分子对接解析酸奶质地提升机制

1.复合体系构建：以聚合乳清蛋白（PWP，10%） 为基底，复配0–6%（w/v）西伯利亚黄精多糖（PSP），制备热诱导氢键增强型 PWP‑PSP 水凝胶。

2.作用机制证实：通过流变‑红外同步分析（SR‑IR）、二维相关光谱（2D‑COS）、分子对接直接验证 ——PSP 介导的氢键联合疏水作用、静电相互作用，显著强化 PWP 凝胶结构；PSP 与 β‑乳球蛋白、α‑乳白蛋白关键氨基酸残基形成稳定氢键，驱动蛋白构象折叠，构建致密坚固的三维网络。

3.结构与性能关联：随 PSP 浓度提升，水凝胶粒径增大、Zeta 电位降低（胶体稳定性增强）、热变性峰温从 82.165℃升至 100.442℃（热稳定性显著提升），同时表观黏度、储能模量（G′）大幅提高，凝胶化时间缩短。

1.抗氧化能力升级：PSP 赋予水凝胶更强自由基清除能力，DPPH 清除率从 31.62% 提升至 48.77%，ABTS 清除率从 27.54% 提升至 38.67%。

2.微观结构优化：低温扫描电镜显示，纯 PWP 凝胶结构疏松，复配 PSP 后孔径显著减小，网络更致密平滑，机械强度与保水能力同步提升。

3.蛋白结构调控：PSP 降低 PWP 表面疏水性、增加游离巯基含量，诱导蛋白三级结构致密化，提升凝胶整体稳定性。

1.最优添加方案：向酸奶中添加2%（v/v）PWP‑PSP 水凝胶，6% PSP 组改良效果最显著。

2.质构与感官提升：有效解决酸奶低粘度、乳清分离、稳定性差等痛点，显著提升硬度、内聚性、稠度与口感，感官评分大幅优化。

3.贮藏性能改善：增强酸奶凝胶网络稳定性，减少贮藏期分层、析水，延长产品货架期。

1.理论价值：阐明多糖‑蛋白氢键强化凝胶的分子机制，为生物聚合物复合凝胶的结构设计提供理论支撑。

2.应用前景：可作为天然食品增稠剂、质构改良剂，应用于酸奶等发酵乳制品；凭借生物相容性、抗氧化性，在生物医学材料、功能食品领域具备拓展潜力。

图1：不同PSP含量（0%~6%，w/v）的PWP-PSP样品（A）、粒径（B）、丁达尔效应（C）、Zeta电位（D）、DPPH和ABTS自由基清除率（E）、DSC曲线（F）、表观粘度（G）和动态流变学（H）。

图2：对不同 PSP 浓度（0-6%，w/v）的PWP-PSP进行2D-FTIR (A1–E1)和3DFT-IR(A2–E2) 分析。

图3：PWP-PSP水凝胶酸奶发酵过程中pH值(A)、稳定性(B)、粒径(C)、抗氧化活性(D)、保水能力(E)、表观粘度(F)、G'(G)和G''(H)的变化。

图4：PWP或PWP-PSP水凝胶酸奶的FT-IR光谱(A)、质构(B)、电子鼻(C)和电子舌(D)测试结果。

图5：PWP-PSP与不同PSP含量（0%–6%，重量/体积）之间的相关性(A)以及添加PWP-PSP 的酸奶的相关性(B)。