文章鉴读|哈尔滨商业大学食品工程学院朱秀清教授：超声对谷朊粉-卵磷脂复合凝胶凝胶特性及结构的影响

食品工业科技编辑部

2025-09-17

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哈尔滨商业大学食品工程学院、黑龙江省普通高校食品科学与工程重点实验室，黑龙江省谷物食品与谷物资源综合加工重点实验室，绿色食品加工与贮藏省级工程实验室中国农业科学院农产品加工研究所，农业农村部粮油加工综合利用技术集成实验室的张文婧，栾滨羽，孟昂，朱秀清等人重点介绍了1. 谷朊粉组成与特性：- 主要含麦醇溶蛋白（40-50%）和麦谷蛋白（35-45%）- 通过多种分子作用力形成黏弹性网络结构- 存在亲水性差、应用受限的问题2. 卵磷脂的改良作用：- 作为表面活性剂与蛋白质疏水残基结合- 磷脂酰胆碱成分可填充凝胶网络- 能通过氢键和疏水作用改善多种蛋白凝胶特性3. 超声技术的应用优势：- 绿色高效的蛋白质结构修饰技术- 可促进卵磷脂-蛋白质复合物形成- 已有研究证实对复合蛋白凝胶强度有提升作用4. 本研究创新点：- 首次系统研究超声对谷朊粉-卵磷脂复合物的影响- 采用多参数（功率15-135W，时间10-50min）处理- 通过多维度指标（质构、流变、光谱等）分析- 为食品加工提供理论依据。

摘要：为改善谷朊粉的凝胶特性，扩宽其在食品工业中的应用。本研究探讨不同超声功率（0、15、45、75、105、135 W，30 min）和时间（0、10、30、50 min，75 W）对谷朊粉-卵磷脂复合凝胶凝胶特性和结构的影响。结果表明：适度超声处理（超声功率75 W，超声时间30 min）可显著提升复合凝胶的硬度、弹性、咀嚼性、内聚性以及持水、持油性（P<0.05），复合凝胶网络结构孔径变小、均匀且致密；同时粒径减小、Zeta-电位绝对值和溶解度增大。傅里叶红外光谱分析显示超声使β-结构相对含量增加、无规则卷曲相对含量降低，且荧光强度升高，有利于凝胶功能特性的改善。而过度超声处理（超声功率105、135 W超声30 min或超声功率75 W超声50 min）会诱导蛋白聚集体的形成，粒径增大，溶解度降低，导致生成的凝胶结构松散，从而降低复合凝胶的凝胶特性。本研究结果为超声处理在提高谷朊粉凝胶特性中的应用提供参考。

PART.01

结果

本章节重点研究了超声处理对谷朊粉-卵磷脂复合凝胶特性的影响，主要结论如下：1. **质构特性**：超声功率75W、时间30min时凝胶硬度、弹性等指标达峰值，适度超声能形成更致密的网络结构，过度超声则导致结构松散。2. **微观结构**：超声使凝胶孔径变小、结构更有序，但过量处理会破坏均匀性，与质构结果一致。3. **流变特性**：储能模量G'在相同超声参数下最大，证实适度超声可增强弹性网络结构。4. **持水/持油性**：最佳超声条件下持水率从152.82%提升至240.16%，因疏水基团暴露和结构致密化。5. **溶解性**：溶解度先增后降，75W/30min时达15.18%，因超声破坏聚集体但过度处理会引发重组。6. **粒径与电位**：粒径最小达8.38μm，Zeta电位绝对值最大13.93mV，表明适度超声提高分散稳定性。7. **分子作用力**：氢键/离子键先增后减，疏水作用相反，二硫键因超声暴露巯基而减少。8. **结构变化**： - 表面疏水性峰值11977，荧光红移表明疏水基团暴露； - β-折叠为主要二级结构，适度超声增加有序结构含量。（注：数据均通过对照实验和显著性验证（p<0.05），结果间相互印证。）

表 2 超声功率和超声时间对谷朊粉-卵磷脂凝胶质构特性的影响

Table 2 Effect of ultrasonic power and ultrasonic time on the textural properties of gluten-lecithin gels

注：同列不同小写字母表示差异显著（P<0.05）。

图 1 超声功率和超声时间对谷朊粉-卵磷脂凝胶微观结构的影响

Figure 1. Effect of ultrasonic power and ultrasonic time on the microstructure of gluten-lecithin gels

图 2 超声功率和超声时间对谷朊粉-卵磷脂凝胶流变特性的影响

Figure 2. Effect of ultrasonic power and ultrasonic time on rheological properties of gluten-lecithin gels

图 3 超声功率（A）和超声时间（B）对谷朊粉-卵磷脂凝胶持水性和持油性的影响

Figure 3. Effect of ultrasonic power (A) and ultrasonic time (B) on water-holding and oil-holding properties of gluten-lecithin gels

注：不同大小写字母表示差异显著（P<0.05）；图4~图7同。

图 4 超声功率（A）和超声时间（B）对谷朊粉-卵磷脂复合物溶解度的影响

Figure 4. Effect of ultrasonic power (A) and ultrasonic time (B) on the solubility of gluten-lecithin complexes

图 5 超声功率和超声时间对谷朊粉-卵磷脂复合物粒径（A、B）、Zeta-电位（C、D）和电泳条带（E）的影响

Figure 5. Effect of ultrasonic power and ultrasonic time on the particle size (A, B), Zeta-potential (C, D) and electrophoretic bands (E) of gluten-lecithin complexes

图 6 超声功率和超声时间对谷朊粉-卵磷脂复合物分子间相互作用（A、B）、表面疏水性（C、D）和内源荧光光谱（E）的影响

Figure 6. Effect of ultrasonic power and ultrasonic time on intermolecular interactions (A, B), surface hydrophobicity (C, D), and endogenous fluorescence spectra (E) of gluten-lecithin complexes

图 7 超声功率（A）和超声时间（B）对谷朊粉-卵磷脂复合物二级结构的影响

Figure 7. Effect of ultrasonic power (A) and ultrasonic time (B) on the secondary structure of gluten-lecithin complexes

PART.02

思维导图

PART.03

结论

本章节重点： 1. 超声处理（75 W，30 min）显著提升谷朊粉-卵磷脂复合凝胶的质构、流变特性及持水/持油性（p<0.05）。 2. 超声使复合物粒径减小、溶解度增大，并促进蛋白质无规则卷曲向β-结构转化，改善凝胶功能特性。 3. 扫描电镜显示超声后凝胶结构更均匀致密，揭示了超声对凝胶性能的改善机制。 4. 研究为食品加工中超声技术应用提供了理论依据。

引用本文：张文婧，栾滨羽，孟昂，等. 超声对谷朊粉-卵磷脂复合凝胶凝胶特性及结构的影响[J]. 食品工业科技，2025，46（17）：162−172. doi: 10.13386/j.issn1002-0306.2024090135.

Citation：ZHANG Wenjing, LUAN Binyu, MENG Ang, et al. Effect of Ultrasound on the Gelation Characteristics and Structure of Gluten-Lecithin Composite Gels[J]. Science and Technology of Food Industry, 2025, 46(17): 162−172. (in Chinese with English abstract). doi: 10.13386/j.issn1002-0306.2024090135.

基金项目：黑龙江省“百千万”工程科技重大专项（2021ZX12B04）；黑龙江省“双一流”学科协同创新成果建设项目（LJGXCG2022-084）。

通信作者简介

朱秀清，教授、博士生导师，多年来一直致力于大豆蛋白质化学及深加工技术的研究与应用开发工作。现为哈尔滨商业大学食品工程学院粮食油脂及植物蛋白学科带头人，在大豆蛋白的物理、酶法、化学改性、大豆蛋白挤压重组技术研究及传统大豆食品加工应用方面取得了一定成果。先后主持、参加完成国家及省级科技项目29项；获得国家科技进步奖二等奖1项，省长特别奖1项，省科技进步一等奖1项，省科技进步二等奖2项；获得发明专利15项；出版专著3部，发表论文100余篇；培养硕士/博士研究生44名。近5年获得科技奖励3次，其中“生物酶联法大豆高值化加工技术及创新产品研制”2020年获得省教育厅科技进步一等奖（排名第一），“功能大豆蛋白改性加工关键技术及新产品创制”2022年获得中国食品工业协会豆制品专业委员会产品工艺创新一等奖（排名第一），2022年获得中国食品工业协会豆制品专业委员会创新人才杰出贡献奖。主持参加黑龙江省“百千万”重大科技专项2项，其中2019年主持“营养强化功能型豆乳粉系列产品开发及产业化”子课题，2021年主持“大豆蛋白肉食品加工技术集成与产品开发”项目。

（以上信息来自网络）

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