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愛爾蘭農(nóng)業(yè)與食品發(fā)展部Teagasc國家食品研究中心Qi Tang (第一作者)和繆松教授(通信作者)等在國際食品領(lǐng)域Top期刊《Trends in Food Science & Technology》(中科院一區(qū), IF: 15.3)在線發(fā)表了題為 “Structure, gelation mechanism of plant proteins versus
dairy proteins and evolving modification strategies”的綜述論文。該論文回顧了植物蛋白和乳蛋白的結(jié)構(gòu)組成，凝膠制備機(jī)制以及不同蛋白改性策略的凝膠機(jī)制。 蛋白質(zhì)的理化特性和功能性質(zhì)在食品配方設(shè)計(jì)中扮演著至關(guān)重要的角色。隨著全球人口增長、乳蛋白引發(fā)的過敏問題以及環(huán)境問題的不斷凸顯，植物蛋白替代動物蛋白（如乳制品蛋白）的應(yīng)用潛力正引起越來越多的關(guān)注。然而，由于植物蛋白通常具有與乳蛋白不同的分子結(jié)構(gòu)和功能屬性，因此要準(zhǔn)確模擬具有優(yōu)良乳蛋白功能特性的植物蛋白配方食品通常具有極大挑戰(zhàn)性。不同來源的植物蛋白也具有獨(dú)特的理化、分子結(jié)構(gòu)和功能特性。因此，針對特定應(yīng)用，選擇合適的植物蛋白或植物蛋白混合物至關(guān)重要。此外，多種不同的改性方法（包括化學(xué)、物理、生物改性）都被證明具有提高植物蛋白凝膠性能的潛能。本綜述簡要概述了乳蛋白和植物蛋白的結(jié)構(gòu)組成、凝膠機(jī)制及改性策略，為進(jìn)一步開發(fā)植物蛋白替代乳蛋白制備多樣化凝膠食品的潛力提供理論基礎(chǔ)。在乳蛋白中，乳蛋白中的酪蛋白（αs1-、αs2-、β-和κ-casein）具有相對無序和柔性的結(jié)構(gòu)，而乳清蛋白（β-Lg和α-La）呈現(xiàn)緊湊的球狀結(jié)構(gòu), 因此二者具有不同的凝膠機(jī)制和性能。植物球狀蛋白雖與乳清球狀蛋白均具有緊湊的球狀結(jié)和相似的凝膠機(jī)制，但植物球蛋白分子結(jié)構(gòu)更大、溶解性更小、含硫氨基酸含量相對較低，在熱凝膠聚集的主要驅(qū)動力是物理相互作用，因而其凝膠強(qiáng)度相對較低。酪蛋白則在中性或堿性條件下具有較好的熱穩(wěn)定性，但降低pH（例如，使用HCl或GDL）可以逐漸使酪蛋白中的CCP從酪蛋白中解離出來，并減小κ-酪蛋白的立體穩(wěn)定效應(yīng)，從而可能導(dǎo)致酪蛋白分子的聚集和凝膠形成。包括化學(xué)（復(fù)合共聚、Maillard反應(yīng)、pH-shifting）、物理（超聲處理、歐姆加熱）和生物改性（MTGase處理、酶水解、發(fā)酵）在內(nèi)的改性方法均可以改變蛋白的結(jié)構(gòu)，從而影響它們的凝膠特性，但每種方法都有其自身的優(yōu)點(diǎn)和局限性。例如，復(fù)凝聚嚴(yán)重依賴于系統(tǒng)特性，在酶水解處理時(shí)，選擇合適的肽酶和酶解程度的控制對其凝膠性能至關(guān)重要。在MTGase處理中，賴氨酸和谷氨酰胺殘基的數(shù)量和構(gòu)象可及性影響其ε-(γ-谷氨酰)賴氨酸（Gln-Lys）交聯(lián)反應(yīng)，從而最終影響其凝膠性能。盡管很多蛋白改性策略可以改善蛋白的凝膠特性，但其在真實(shí)食品系統(tǒng)中的應(yīng)用還需要更多研究。例如，如何選擇和組合一種或多種蛋白和其他植物基配料（例如脂肪、多糖）來模擬具有理想質(zhì)地和感官特性的植物基酸奶和奶酪。此外，不同蛋白或多元蛋白混合系統(tǒng)的植物基凝膠食品在胃腸道中的消化速率和程度也需要進(jìn)一步研究。
Fig. 1. (a) Categorization of commonly utilized plant seeds and
dairy proteins; (b) Schematic illustration the structural characteristics of
plant and dairy proteins. 
Fig. 2. Schematic representation of gelation mechanisms of
heat-induced (a, b) and cold-induced (c, d) globular proteins and casein. 
Fig. 3. Schematic
representation of the chemical modification gelation mechanisms: complex
coacervation (a), Maillard reaction (b), and pH-shifting treatment (c). 
Fig. 4. Schematic representation of the physical modification
gelation mechanisms: Ultrasonic treatment (a), Ohmic heating (b). 
唐琪，愛爾蘭國立科克大學(xué)（University
College Cork）、愛爾蘭農(nóng)業(yè)與食品發(fā)展部Teagasc國家食品研究中心聯(lián)合培養(yǎng)博士生。師從繆松教授和Prof. Yrj? H. Roos，主要研究方向?yàn)榈鞍踪|(zhì)（植物蛋白和乳蛋白）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與功能特性，蛋白質(zhì)體外消化模擬及風(fēng)味技術(shù)。目前在Food Hydrocolloids, Trends in Food Science &
Technology等國際權(quán)威期刊發(fā)表SCI論文7 篇（累計(jì)影響因子66.8），參與編寫英文專著1 部。通信作者： 
繆松，教授，現(xiàn)為愛爾蘭農(nóng)業(yè)與食品發(fā)展部Teagasc國家食品研究中心終身高級研究員、愛爾蘭國立科克大學(xué)（University College Cork，UCC）兼任教授，UCC和愛爾蘭國立都柏林大學(xué)（UCD）博士生導(dǎo)師，長期從事食品材料及貯藏加工技術(shù)領(lǐng)域基礎(chǔ)理論和應(yīng)用研究，曾在愛爾蘭國家生物技術(shù)中心從事博士后研究，在荷蘭聯(lián)合利華全球研發(fā)中心任研發(fā)經(jīng)理及研發(fā)專員。繆松博士自任職Teagasc國家食品研究中心以來，長期與多所高校及科研院所、跨國企業(yè)保持密切合作關(guān)系，主持或參與多項(xiàng)國家和歐盟項(xiàng)目，發(fā)表SCI研究論文200余篇，擔(dān)任Journal of Future Foods和Frontiers in Nutrition等期刊副主編，Food Science and Human Wellness、 Food Science and
Nutrition、Drying Technology、Applied Food Research和Foods等多種國際食品期刊編委；主要研究方向?yàn)椋菏称肺镄圆牧蠈W(xué)，食品干燥與造粒，粉末技術(shù)，益生菌和活性分子包埋，食品結(jié)構(gòu)及傳遞體系設(shè)計(jì)，食品加工與功能性，乳品技術(shù)以及植物基功能食品配料等。
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