2022年我国玉米产量达到27720.3万吨，玉米醇溶蛋白是玉米中的主要蛋白，是玉米生产加工过程中的主要副产物之一，具有丰富的原料来源。此外，玉米醇溶蛋白具有生物相容性，是一种公认的可食用且安全的蛋白质。它对环境友好、可生物降解且无毒，是一种有潜力的食品原料。但是玉米醇溶蛋白的疏水性氨基酸占据了其总氨基酸的四分之三，一方面，玉米醇溶蛋白的疏水性使其已被广泛应用于耐水的食用膜，而另一方面，高疏水性导致其在纯水中几乎难以溶解，使玉米醇溶蛋白在各种食品中的应用受到了限制。研究人员在尝试提高玉米醇溶蛋白溶解度和扩大其在食品中的应用时发现，玉米醇溶蛋白起泡性、乳化性和凝胶性等功能特性的改善使其在提升食品结构、替代动物蛋白、制作乳液蛋白凝胶等方面具有巨大的应用潜力。有研究表明，通过改变蛋白质的界面性质、控制界面膜的形成可以实现对食品起泡性、乳化性等功能特性的调控。

目前研究者通常使用物理、化学或酶法处理玉米醇溶蛋白提高其在食品中的应用。Li等研究发现，冷等离子体处理玉米醇溶蛋白之后提高了其悬浮液的分散稳定性和亲水性，但是物理改性通常受限于仪器设备，并且具有严苛的反应条件要求。Li等使用单宁酸对玉米醇溶蛋白进行改性发现，显著改善了其乳化性能和界面性质，大幅度降低了其表面疏水性。Li等通过NaOH对玉米醇溶蛋白进行脱酰胺处理发现增强了其在食品应用中的功能特性。但是化学改性可能会引入新的官能团，工艺相对复杂，化学试剂及其反应产物带来的安全性问题也不容忽视。与物理和化学改性相比，酶法改性效果显著，条件温和，但是传统的酶法改性也会产生过度水解以及不良风味等问题。Leulmi等研究发现使用蛋白酶酶解酪蛋白时容易发生过度水解现象，并且使奶酪的味道变苦。而蛋白质谷氨酰胺酶（PG）只作用于植物蛋白质中谷氨酰胺残基的胺酰基，不会对其它以及游离的氨基酸产生作用导致蛋白质营养价值变低、产生不良风味等巨大的副作用。GB 2760-2024中正式规定来源于解朊金黄杆菌的PG可以作为食品添加剂的新品种。已有研究证明，PG可以显著改善椰子蛋白和月见草蛋白的溶解度、乳化稳定性和发泡能力，提升豌豆分离蛋白的溶解度和分散性等。蛋白质界面性质变化与其起泡性、乳化性等功能特性存在极大的相关性，蛋白质分子结构与其界面性质之间的关系复杂，目前PG对植物蛋白界面性质的影响还鲜有报道。

因此，本实验旨在探究PG添加量对玉米醇溶蛋白结构与功能特性以及界面性质的影响并揭示其结构、功能特性和界面性质之间的关系。以期通过PG改性玉米醇溶蛋白，改善其界面性质，从而增强其功能特性，拓宽玉米醇溶蛋白在饮料、无麸质发酵制品、冰淇淋等食品加工中的应用。

1、实验方法

1.1表面张力的测定

通过分析脱酰胺玉米醇溶蛋白在界面吸附过程中表面张力的变化来分析其界面吸附行为。配制质量浓度为1 mg/mL的脱酰胺玉米醇溶蛋白样品，选取全自动界面流变仪的悬滴模式测定样品在空气-水界面上的吸附情况。使用直针吸取样品溶液，通过程序控制形成10μL的样品溶液液滴。在室温下进行该实验，测试时间为5400 s。

1.2表面膨胀模量分析

通过分析脱酰胺玉米醇溶蛋白在界面吸附过程中表面膨胀模量的变化来分析其界面流变行为。采用全自动界面张力仪对脱酰胺玉米醇溶蛋白的空气-水界面膨胀模量进行测定，测试时间为5400 s，测试振幅为10%。

1.3数据处理

本实验所有数据均进行三次平行测定，数据以平均值±标准差表示。使用SPSS软件对数据进行显著性分析，P<0.05表示数据之间存在显著性差异。采用Origin软件对原始数据进行整理和绘图。

2、结果与分析

表面张力测量

如图1所示，蛋白质动态表面张力的下降速率总体上呈现先上升后下降的趋势，平衡后的表面张力值呈现先下降后上升的趋势。当加酶量达到30 U/g时蛋白质的表面张力达到了最低，这是因为适度的脱酰胺增加了蛋白质的分子柔性，结构展开暴露出来更多的疏/亲水基团，更加有利于蛋白质在气-水界面的吸附，从而使蛋白质的表面张力降低。随着加酶量的增加，又形成了较大的聚集体，以及表面疏水性的降低也不利于蛋白质在界面上的吸附，从而导致表面张力的增加。蛋白质在气-水界面的表面张力对其起泡性质有着很大的影响，然而表面张力与起泡性质的总体变化趋势相似却并不完全一致，这说明表面张力并不是决定蛋白质起泡性质的唯一因素。任中阳等发现鲢鱼肌浆蛋白的起泡性与溶解度有直接关系；Johnson等研究发现蛋白质水解物聚集体的大小也会对其起泡性产生直接影响。

图1脱酰胺对玉米醇溶蛋白气-水动态表面张力的影响

表面膨胀模量

表面膨胀流变学是一个重要的表征，通过其可以确定吸附在气-水界面的蛋白质的相互作用。如图2所示，随着PG添加量的增大，脱酰胺玉米醇溶蛋白的表面膨胀模量呈现先增大后减小的趋势。当加酶量达到30 U/g时蛋白质的表面膨胀模量达到了最大40.74 mN/m。这可能是因为适度的脱酰胺，增强了蛋白质分子柔性，形成了致密的三维网状结构，疏水性基团暴露，蛋白质分子之间的相互作用加强，从而增强了蛋白质在吸附层薄膜的稳定性。当PG量继续增加时，蛋白质网络结构塌陷，重新形成了聚集体，疏水相互作用减弱使蛋白质界面膜的稳定性变差。

图2脱酰胺对玉米醇溶蛋白表面膨胀模量的影响

3、结论

本文研究了PG添加量对玉米醇溶蛋白界面性质的影响。结果表明：PG脱酰胺会显著影响蛋白质的结构与功能特性以及界面性质。当加酶量为30 U/g时玉米醇溶蛋白形成了规则的三维网状结构，乳化性最高达到了78.73 m2/g，溶解度为0.29 mg/mL，起泡性和起泡稳定分别是59.31%和38.94%。适度的脱酰胺一方面提高了蛋白质的溶解度，降低了其表面张力，增加了其表面膨胀模量；另一方面使玉米醇溶蛋白β-折叠相对含量减少、无序结构增加，柔性和可溶性提高、进而使疏水性氨基酸残基暴露，从而增强了蛋白质在界面吸附层薄膜的稳定性。本研究为改善玉米醇溶蛋白的溶解度和界面性质提供了一定的理论依据，可以为拓宽其在食品工业中的应用提供参考。然而由于玉米醇溶蛋白自身的结构特性，使得反应初期酶不易于作用于玉米醇溶蛋白，大大降低了反应速率，今后可探究新的反应体系有效提升其反应速率。