随着植物基食品和饮料的发展趋势日益增强，食品工业迫切需要开发来源于植物的替代型发泡剂，以取代传统发泡剂（如乳蛋白、蛋清蛋白和合成表面活性剂）。当蛋白质受到搅打等机械力作用时，其结构被破坏，导致蛋白质分子展开，并将疏水区域暴露于水相环境中。这种展开使蛋白质能够迁移并吸附到气-水界面，从而降低表面张力，促进泡沫形成，即提高起泡能力。泡沫稳定性是一个复杂的过程，涉及界面处蛋白质膜的动态行为。一旦膜形成，蛋白质会在界面上持续吸附和解吸，从而调节膜的厚度和组成。蛋白质膜表现出粘弹性，这种特性对于通过阻止气体扩散和气泡聚并来维持泡沫稳定性至关重要。泡沫稳定性取决于多个因素，包括蛋白质浓度、蛋白质类型以及泡沫形成的条件。
蛋白质的表面活性取决于其氨基酸组成、序列、大小和电荷分布。外部因素（如pH、离子强度和温度）也对蛋白质的性质起着决定性作用。这些因素的相互作用影响着蛋白质的溶解性、分子柔性、表面电荷和疏水性，最终影响泡沫的形成与稳定。蛋白质柔性是指蛋白质在从一种环境过渡到另一种环境时快速改变其构象的能力。这种柔性对于蛋白质适应气-水界面并形成稳定泡沫至关重要。植物蛋白的溶解性通常低于乳蛋白，这限制了它们对水相环境的适应能力。植物蛋白中常见的球蛋白具有相对刚性的结构，限制了其柔性和形成稳定泡沫的能力。表面电荷对起泡能力和泡沫稳定性也起着重要作用。pH和离子强度都会影响蛋白质的分子内和分子间相互作用。蛋白质表面净电荷和静电排斥的减少与吸附速率的增加和吸附势垒的降低相关，从而促进泡沫形成。此外，静电排斥有助于防止相邻气泡之间的接触，从而抑制气泡聚并导致的泡沫失稳。在植物蛋白中，非极性氨基酸通常位于疏水核心内部，而亲水性氨基酸则朝向表面，以确保在水相环境中的胶体稳定性。蛋白质表面的疏水区域可能与其他疏水区域相互作用，导致聚集。引入亲水基团（如羟基）可以破坏这些相互作用，并改变蛋白质的亲水性。表面疏水性对泡沫形成的影响还受到表面电荷和粒径的影响。
通过控制水解度来调控蛋白质的粒径，可以通过降低分子量、增加可电离基团以及在界面处暴露疏水基团来改善功能特性。有限水解已被报道可以提高起泡能力，但会降低泡沫稳定性。蛋白质的有限水解降低了分子量，并从不溶性聚集体中释放出可溶性肽。低分子量蛋白质组分的增加促进了泡沫和乳状液的形成。疏水区域的暴露以及多肽分子柔性的增加增强了其对界面的亲和力和更高的吸附速率，从而促进了泡沫的形成。然而，水解导致的分子尺寸减小在界面处形成了粘弹性较差的膜，从而降低了泡沫稳定性。能够增强起泡特性的水解产物应在本体浓度下表现出更高的表面活性，并在单层膜中采取紧凑的构象。这些变化导致膨胀模量的弹性组分增加，以及膜的相角减小。此外，水解过程中发生的结构修饰使蛋白质具有更大的构象柔性，提高了它们稳定泡沫和乳状液的能力。以往研究中使用的大多数蛋白水解酶包括碱性蛋白酶、Protomax、胰酶和木瓜蛋白酶。提高起泡能力的最佳水解度差异很大，范围从1.6到20.1不等，具体取决于蛋白质和酶的类型。
据报道，多酚通过非共价和共价相互作用与蛋白质复合后，会表现出起泡特性。非共价结合主要由氢键和疏水相互作用驱动。多酚作为氢供体，与蛋白质的酰胺基团形成氢键。疏水相互作用源于多酚中非极性芳香环与蛋白质中疏水性氨基酸残基的聚集。据报道，骆驼乳清-槲皮素和乳铁蛋白-EGCG复合物可增加空间位阻，防止蛋白质聚集。研究表明，羟基数量的增加和分子柔性的提高，以及粒径的减小，促进了在界面处的扩散，使蛋白质能够快速扩散到气-水界面并形成稳定泡沫。共价键结合通过酶促或非酶促相互作用发生，包括碱处理、自由基接枝和化学偶联反应。在碱法中，多酚被转化为醌或半醌自由基中间体，这些中间体与亲核试剂（如赖氨酸、半胱氨酸和色氨酸）形成C-N或C-S键。自由基接枝是一种低毒、环保的方法，涉及接枝化学品（如抗坏血酸）的氧化还原反应，生成OH自由基和抗坏血酸盐，这些物质与多酚共价结合。近年来的研究证明了蛋白质-多酚复合物在增强蛋白质功能特性方面的潜在用途。通过自由基接枝和碱法将乳清蛋白、大豆分离蛋白、大豆7S蛋白和骆驼乳清与绿原酸、槲皮素、花青素和表没食子儿茶素没食子酸酯等多酚复合，已被证明能诱导蛋白质结构和起泡特性的变化。研究结果存在争议：大多数研究报告了起泡能力的显著提高但泡沫稳定性下降，而另一些研究则报道两种性质均有所提高。这些复合物被报道能减少游离氨基和游离巯基、荧光强度、粒径、表面疏水性、α-螺旋和β-折叠，但增加无规则卷曲含量。这导致蛋白质分子的亲水平衡发生展开和重新调整，从而改善起泡特性。
尽管已有一些研究探索了蛋白质-多酚复合，但关于蛋白质水解物与多酚之间复合的研究仍然有限。与大豆球蛋白或豌豆豆球蛋白的紧密结构相比，大米蛋白具有更简单的亚基组成（主要为α-球蛋白）和更低的分子量。据此推测，这为其提供了更高的官能团可及性和界面吸附过程中更强的柔性，从而在与多酚复合后可能产生更优异的泡沫形成能力。大米蛋白的消化性和生物价值使其成为一种有前景的低过敏性植物基发泡剂，特别适用于婴儿和麸质过敏人群，同时提供额外的营养和功能优势。
