一家集奶牛养殖、鲜奶运输收购、乳粉加工·销售为一体的省级农业产业化企业
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2026
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微米级线状蛋白聚集体的乳清蛋白颗粒制备方法与颗粒特性
作者：
给常见的乳清蛋白（比如蛋白粉、酸奶里的营养成分）做了个 “升级改造”，解决了它原来的短板，让它更好用。
原来的问题
普通乳清蛋白（叫 WPI）有点 “娇气”—— 加热加工时容易粘在一起结块，不管是做蛋白饮料还是酸奶，都可能影响口感和稳定性，限制了它的用途。
怎么改造的？研究人员搞了一套 “三步走” 的新方法：
先把乳清蛋白溶液倒进乙醇和甘油的混合液里，让蛋白聚成纤维状、带状的 “半成品”；再用 80℃加热 20 分钟，把这些半成品的结构 “固定” 住，让它不容易散；最后用高压设备（150MPa，相当于 1500 倍大气压）把半成品打碎，做成尺寸均匀的 “介观颗粒”（叫 WPP），还试了两种不同的注入速度（0.05 和 0.25 mL/min），做出了两种颗粒。
升级后的好处稳定性超强：不管是酸性环境（比如柠檬味饮料）还是中性环境（比如牛奶），都不容易结块沉淀，比原来的乳清蛋白耐造多了；结构特殊：内部像树枝一样分叉（叫分形结构），表面电荷和疏水性都比原来强，靠 “二硫键”（主要）和 “氢键”（辅助）稳住结构，不容易散；尺寸均匀：颗粒大小集中在 100 纳米左右，比原来的蛋白分布整齐。
能用来干嘛？以后可以当高性能原料加进蛋白饮料、酸奶、代餐奶昔里，解 决原来乳清蛋白加热易结块、环境适应性差的问题，让这些食品口感更好、更耐储存。
一、研究背景与核心目标
- 现有痛点
乳清蛋白分离物（WPI）是食品中常用功能配料，广泛应用于蛋白饮料、酸奶等，但热稳定性差，在 thermal processing 中易发生聚集、沉淀甚至凝胶化，导致产品黏度、浊度异常，限制其应用场景。
- 传统方法局限
传统乳清蛋白原纤维（WPIF）制备需长时间高温酸性处理（80-90℃、pH 2、5-24 h），存在褐变、pH 敏感、胶体稳定性不足等问题。
- 核心目标
二、材料与制备流程
步骤：1. LAS 沉淀；2 热处理；3 离心洗涤；4 微流化.
反溶剂体系：乙醇（200 proof）+ 甘油（≥99%），体积比 75:25
其他试剂：HCl、NaOH（pH 调节）、去离子水（制备溶液） || 预处理 | - 制备 20%（wt/vol）WPI 储备液，添加 0.02% 叠氮钠（抗菌），5℃±1℃搅拌过夜水化
开发无需长时间加热、无褐变的 WPP 制备新方法。
系统表征 WPP 的结构、理化性质及胶体稳定性，明确其作为食品功能配料的潜力。
三、关键表征结果
（1）形貌与结构
- WPA
LAS 沉淀后形成纤维状、带状形貌，热处理后结构保留，离心洗涤后未解体，不受机械扰动影响。
- WPP
TEM 观察显示为不规则聚集形貌，粒径集中在～100 nm（PSD 峰值）；WPP1 的 D₉₀（290.00±16.46 nm）大于 WPP2（217.67±1.15 nm），但两者体积加权平均直径（D₄,₃）无显著差异。
- 分形特征
SAXS 分析显示 WPP 有 3 个结构层级，存在质量分形（P₂~2.6）和表面分形（P₃~3.3）结构，内部更松散；而 WPI 仅 2 个结构层级。
（2）理化性质
（3）胶体稳定性
- 整体稳定性
Turbiscan 测试显示，WPP 的 TSI 值低于 WPI，重力驱动分离抗性更强，胶体稳定性更优。
- pH 适应性
在 pH 2-8 范围内，除 pH 5（等电点附近）外，WPP 分散液均保持均一，无明显沉淀；而 WPI 在酸碱环境下稳定性较差。
- 稳定机制
WPP 的高表面电荷（ζ- 电位～-37 mV）提供强静电斥力，抵消了高表面疏水性带来的聚集倾向，成为胶体稳定的主导因素。
（4）结构稳定机制
- 二硫键（主要）
SDS-PAGE 验证，非还原条件下 WPP 的高分子量聚集体无法进入凝胶，还原条件下解离为单体和二聚体，证明二硫键是主要交联力。
- 氢键（辅助）
FTIR 分析显示 WPP 的分子间 β- 折叠含量（13.1% 左右）显著高于 WPI（8.22%），表明氢键参与结构稳定。
四、结论与展望
- 核心结论
成功开发了 “LAS 沉淀 - 热处理 - 微流化” 多步方法，制备出介观分形 WPP；WPP 在结构、理化性质和胶体稳定性上均优于
WPI，克服了传统方法的缺陷。
（pH5 时原始 WPI 的瓶子明显更浑浊（聚集沉淀）而 WPP1、WPP2 相对澄清）
应用前景：适用于酸性蛋白饮料、中性乳制品、代餐奶昔等需要高稳定性蛋白配料的食品场景。
未来方向
探索 WPP 的热稳定性、界面特性、发泡性等额外功能。
优化工艺参数，实现规模化生产。
研究 LAS 沉淀与热处理同步进行的效果差异。
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