肝脏是动物体蛋白质代谢的核心器官，富含优质蛋白。鸡肝中蛋白质量分数20%以上，氨基酸组成均衡，是一种尚未被充分利用的优质蛋白质资源。然而，鸡肝中约30%的蛋白质以不溶性（不溶于水也不溶于盐溶液）组分存在，其通过疏水相互作用、二硫键等分子间作用力形成致密的天然聚集体结构，导致溶解性极差，进而严重限制了其凝胶、乳化等加工特性的发挥，深加工高值利用程度低，造成了资源浪费。因此，开发有效、可食用的改性方法以破坏鸡肝不溶蛋白的致密结构，对于提升其附加值至关重要。动物源不溶蛋白广泛存在于畜禽及水产加工副产物中，其改性利用是食品工业资源高效化的关键，近3年相关研究已取得显著进展。洪念呈等针对牛骨中提取的天然不溶蛋白，采用碱性蛋白酶进行改性工艺优化，通过响应面法确定最佳参数，改性后蛋白乳化活性指数（EAI）提升53.85%、乳化稳定性指数（ESI）提高37.18%，结构从有序片状转变为不规则纤维状，证实酶法可有效激活动物硬组织来源不溶蛋白的功能潜力；吕璐等以猪血浆蛋白中的不溶组分为研究对象，系统探究超声波处理的改性效果，发现300 W功率处理3 h时，蛋白乳化性较对照组提升25.0%，凝胶强度提高62.3%，明确了物理改性技术对畜禽血液来源不溶蛋白的优化价值。但现有研究多集中于牛骨、血浆等来源，针对禽肝这类内脏来源的不溶蛋白改性研究仍较为匮乏，且其聚集特性与其他动物源不溶蛋白存在显著差异，亟需开展针对性技术探索以填补空白。
pH值偏移处理是一种通过调控蛋白质溶液酸碱环境改变其构象与功能特性的物理化学方法，被美国认为是一种高效、绿色和可食用的蛋白改性方法。该技术通过将蛋白质在极端pH值条件下解聚、溶解，再回调至等电点使其沉淀，可有效诱导蛋白质发生可逆变性与复性，从而改善其功能特性。Yildiz等进一步证实，单一pH值偏移（pH 12）处理可显著改善瓜籽蛋白分离物的结构与功能特性：蛋白质溶解度从对照组的9.4%提升至78.1%，表面疏水性增至152.2，游离巯基含量从3.12 μmol/g提高到3.59 μmol/g，同时使最小凝胶浓度降低23%，体外消化率提升至85.3%。Zhang Yifan等研究证明，将碱性pH 12偏移处理应用于鹰嘴豆蛋白时，游离硫醇含量增加13%～19%，表面疏水性增加59%～610%。这种结构变化会导致表没食子儿茶素没食子酸酯（EGCG）嫁接度增加19%～46%。处理过的蛋白质EGCG偶联物颗粒尺寸更小且更均匀，EAI提升了27%～218%，同时还增强了溶解度、热稳定性和抗氧化活性。这些研究均表明，碱性pH值偏移在促进蛋白解聚与结构舒展、提升功能特性方面具有显著效果。
超声波处理作为一种非热物理加工技术，凭借绿色、高效且无化学残留的优势，已成为蛋白质改性领域的研究热点。其核心作用机制源于超声空化效应——在液体介质中形成的微小气泡周期性膨胀与破裂，会产生强烈的微射流、冲击波及剪切力，这些物理作用可从宏观上破碎蛋白聚集体，从微观上诱导蛋白分子构象改变，为功能特性优化提供有效路径。石玮等的研究表明，适当的超声处理可使核桃蛋白的平均粒径从450 nm降至183 nm，溶解度提高约60%。Sha Lei等发现超声处理能诱导豌豆蛋白结构展开，溶解度提高132倍，表面疏水性降低173%。这些结果证实，超声波在改善蛋白质溶解性与表面性质方面具有独特优势。鉴于单一改性技术的局限性，一些研究者开始探索超声与pH值偏移的协同效应。Yang Jing等将400 W超声辅助pH值偏移应用于紫苏蛋白，其EAI从单一pH值偏移处理的9.04 m 2 /g 提升至12.85 m 2 /g ，ESI从约50 min提升至79.54 min，分别提高了42.1%和59.1%。陈卓等的最新研究证实，500 W超声结合pH 12偏移可使马铃薯蛋白的溶解度从24.8%提升至90.7%，EAI提高86.4%。然而，现有研究存在明显局限性：一方面，相关研究多数集中于植物蛋白体系，对动物副产物中不溶蛋白的关注不足；另一方面，超声功率作为关键参数，对不同种类蛋白改性效果差异显著（200～600 W），且多直接沿用植物蛋白的优化方案，缺乏针对特定蛋白体系的优化依据。动物蛋白与植物蛋白在分子柔性、氨基酸组成及聚集驱动力上存在本质差异，尤其是动物源不溶蛋白（不溶于水也不溶于盐的蛋白），探索其高效、可行的改性方法尤为重要。
因此，安徽科技工程大学食品科学与工程学院的姚昕、姚敏和熊国远*等人在大量预实验和综合考虑能耗效益的基础上，系统考察200 W固定超声功率结合不同碱性pH值（11.0～13.0）偏移处理改善鸡肝不溶蛋白ESI的效果。旨在通过多尺度表征，探究该联合处理对不溶蛋白乳液功能特性（包括乳化特性、粒度分布、Zeta电位、流变特性、微观结构及贮藏稳定性）的影响规律，以期为动物副产物不溶蛋白的高值化利用提供专属的理论依据与技术途径。
1 乳液粒径分析
乳液液滴的粒径及其分布是决定其物理稳定性的基础。如表1所示，处理条件对鸡肝不溶蛋白乳液的液滴粒径产生了显著影响（P＜0.05）。其中，pH 12.0→5.5组体积平均直径（ D 4，3 ）最小，为（19.10±0.17）μm，同时 D 90 值也最低，为（33.20±0.45）μm。表明该组乳液不仅拥有最细小的平均液滴尺寸，而且体系中大尺寸液滴的占比被有效控制在最低水平。
pH 11.5→5.5组的粒径介于相邻两组之间，因该pH值仅能部分破坏蛋白聚集体的弱相互作用，残留聚集体阻碍超声破碎，故液滴尺寸与均一性不及最优组。pH 12.5→5.5组则因碱性过强，蛋白过度变性后通过疏水作用重聚集，导致粒径较pH 12.0→5.5组回升，大液滴占比增加。
如图1所示，pH 12.0→5.5组的分布峰最窄且位置明显左移，表明其液滴粒径高度集中于小粒径区间，体系均一性最佳。这可能是由于适度的碱性环境（pH 12.0）有效破坏了维持鸡肝不溶蛋白天然聚集体的氢键、疏水相互作用等分子间作用力，使其解离为更小的结构单元。随后，200 W的超声波处理通过强烈的空化效应产生的微射流和剪切力，进一步对蛋白聚集体和初生油滴进行高效的物理破碎与均质化。这两种处理的深度协同，是实现液滴微细化与均一化的关键。
与之形成鲜明对比的是，pH 11.0→5.5组的分布峰宽且右移，表明液滴粒径分布不均且存在大量大液滴。这可能是因为pH 11.0的碱性强度不足以充分解离鸡肝不溶蛋白紧密的天然聚集体结构，导致其乳化能力有限。而pH 13.0→5.5组的分布峰虽较pH 11.0→5.5组略有左移，但峰形明显变宽，且表1中其D 4，3 与 D 90 值显著回升（P＜0.05）。这揭示了过度碱处理的负面效应：过强的碱性条件导致蛋白质发生不可控的过度变性和展开，暴露出过多的疏水基团，进而通过疏水作用发生无序的重聚集。这些新形成的聚集体在乳化过程中成为结构缺陷点，反而导致液滴粒径增大、分布变宽，乳化质量下降。
2 乳液Zeta电位分析
Zeta电位是评估乳液静电稳定性的关键指标，其绝对值直接反映了液滴间静电排斥力的强弱。如图2所示，所有处理组乳液的Zeta电位均为负值，这与pH值（7.0）高于鸡肝蛋白等电点，导致其分子表面的羧基电离带负电相符。
在各组处理中，pH 12.0→5.5组的Zeta电位绝对值最高，达（32.3±0.9）mV，且高于其他组。这一结果表明，pH 12.0的处理条件最有利于暴露鸡肝不溶蛋白分子表面的负电基团。其原因在于该碱性条件能有效促使蛋白聚集体解离和分子链舒展，从而最大化液滴表面的电荷密度。32.3 mV的绝对值已超过常规乳液的稳定阈值（通常认为Zeta电位绝对值＞30 mV体系稳定性较好），证明强烈的静电排斥是该组乳液具备高稳定性的核心机制之一。
pH 11.5→5.5组的Zeta电位绝对值介于pH 11.0→5.5组与pH 12.0→5.5组之间，因部分聚集体解离使负电基团暴露增加，但并未解离完全导致电荷密度未达最高。当初始pH值进一步提高至12.5和13.0时，Zeta电位绝对值出现下降趋势。这可能是由于过度碱处理引发了蛋白质的不可控聚集，部分电荷位点被新形成的聚集体所掩蔽，导致有效电荷密度降低。此现象与2.1节粒径分析中D 4，3 值的回升相互印证，说明过高pH值对蛋白结构具有负面影响，破坏了乳液的ESI。
3 乳液激光共聚焦显微镜分析
利用激光共聚焦显微镜观察乳液为不同pH值偏移处理下乳液的稳定性差异提供了直接的微观结构证据。如图3所示，不同pH值结合超声处理显著影响了乳液的液滴形态和分布状态，这与2.1节的粒径分析结果高度一致。
pH 11.0→5.5组的微观图像显示，乳液液滴呈不规则椭圆形，且存在明显的团聚现象，形成直径超过50 μm的聚集体。这一微观形貌特征直接印证了表1中该组最大的体积平均直径（ D 4，3 ，25.17 μm）和 D 90 值（48.06 μm）。不规则形状和明显的团聚表明，在此pH值条件下，鸡肝不溶蛋白未能充分解离，其乳化能力有限，导致形成的液滴尺寸较大且分布不均，该结果从微观层面解释了该组乳液稳定性较差的原因。pH 11.5→5.5组液滴团聚程度较pH 11.0→5.5组缓解，规则球形液滴占比增加，但仍存在少量团聚簇，因部分解离蛋白形成的界面膜不完整，无法完全阻止液滴聚集。
pH 12.0→5.5组呈现出最为理想的乳液微观结构。图像显示液滴形态均一，呈规则的球形，直径主要集中在10～20 μm范围内，且分布均匀，无明显团聚现象。这一观察结果与表1中最小的 D 4，3 （19.1 μm）和 D 90 （33.2 μm）数据完全吻合，进一步证实了图1中最窄的粒径分布曲线。该组均匀微观结构的形成主要归因于pH 12.0的碱性处理与200 W超声波处理的协同效应：适度的碱环境促使蛋白聚集体有效解离，而超声波的空化效应则进一步确保了蛋白的均匀分散和界面吸附，从而形成了尺寸均一、结构稳定的乳液体系。
当初始pH值提高至12.5和13.0时，乳液的微观结构出现明显退化。图像显示液滴发生融合，形成不规则的块状结构，团聚现象再度出现。这一观察结果与表1中 D 4，3 值的显著回升相互印证，证实了过度碱处理对蛋白质结构的负面影响。过高的pH值条件导致蛋白质发生过度变性和不可控聚集，这些聚集体无法有效维持乳液的稳定结构，最终导致液滴合并和聚集。
综合激光共聚焦显微镜的观察结果，从微观尺度证实了pH 12.0→5.5是实现鸡肝不溶蛋白最优乳化性能的关键处理条件。不同pH值处理通过改变蛋白结构状态，直接影响乳液的微观结构，进而决定其宏观稳定性。
4 流变特性分析
乳液的流变特性是评价其宏观稳定性和加工性能的重要指标。如图4所示，所有乳液均表现出典型的“剪切变稀”行为，即表观黏度随剪切速率增大而降低，这符合蛋白乳液的非牛顿流体特性。pH 12.0→5.5组在所有剪切速率下均表现出最高的表观黏度。这一现象与其最优的粒径参数直接相关：最小的 D 4，3 值意味着液滴粒径最小且分布均匀，单位体积内液滴数量增多，液滴间距缩短，相互作用增强，从而形成了更为致密的三维网络结构，表现为更高的流动阻力。pH 11.5→5.5组表观黏度因液滴细化程度和网络致密性处于中间水平；pH 12.5→5.5组则因蛋白聚集破坏网络连续性，表观黏度较pH 12.0→5.5组下降。相比之下，pH 11.0→5.5组由于液滴尺寸较大且分布不均，网络结构松散，表观黏度最低；而pH 12.5→5.5和pH 13.0→5.5组因蛋白过度聚集破坏了网络结构的连续性，表观黏度较pH 12.0→5.5组下降。
频率扫描结果进一步揭示了乳液的黏弹性特征（图5）。所有组别的G′均高于G″，表明体系呈现典型的弱凝胶特性。pH 12.0→5.5组的G′值最高，G′/G″比值最大，说明其弹性主导作用最强，形成了最稳固的三维网络结构。这种优异的黏弹性源于该处理条件下形成的细小均一液滴与充分解离的蛋白分子之间的协同作用，通过液滴间的空间位阻和可能的界面蛋白相互作用构建了稳定的弹性网络。
pH 11.5→5.5组的G′与G″值介于相邻组别之间，弹性网络强度处于过渡状态；pH 12.5→5.5组则因蛋白聚集导致G′值下降，网络抗变形能力弱化。相比之下，其他处理组或因液滴过大（pH 11.0→5.5），或因蛋白聚集破坏了网络完整性（pH 12.5→5.5和pH 13.0→5.5组），均无法形成与pH 12.0→5.5组同等强度的网络结构。
流变学结果表明，pH 12.0→5.5处理通过优化蛋白聚集状态和液滴尺寸分布，成功构建了具有最佳黏弹性的三维网络结构，这可能是该组乳液表现出卓越宏观稳定性的重要原因。
5 乳化能力分析
EAI与ESI是评价蛋白乳液乳化性能的两个关键指标。如图6所示，不同pH值偏移处理对鸡肝不溶蛋白的EAI和ESI产生了极显著影响（P＜0.01），且两者变化趋势高度一致，均在pH 12.0→5.5组达到最优值，其EAI为（67.9±0.4）m2/g，ESI高达（96.7±0.4）%。这一良好的乳化性能源于pH 12.0和超声联合处理对蛋白质结构的精准调控。在pH 12.0的适度碱性条件下，鸡肝不溶蛋白的紧密聚集结构被有效解离，分子柔性增强，溶解性显著提高。经过超声处理的进一步作用，蛋白分散体系达到最佳状态，使其能够快速吸附到油-水界面，降低界面张力，并形成牢固的界面膜，从而实现了高效的EAI和ESI。蛋白质分子的充分解离使其表面疏水性和电荷分布达到最佳平衡，这是实现高效乳化的结构基础。
pH 11.5→5.5组的EAI与ESI因部分解离提升了蛋白溶解性和界面膜强度，但未解离完全导致乳化性能未达最优。pH 12.5→5.5组则因蛋白聚集导致溶解性下降，界面吸附能力弱化，乳化性能较pH 12.0→5.5组下降。
相比之下，pH 11.0→5.5组由于碱性强度不足，蛋白质解离不充分，分子仍保持较大的聚集状态，溶解性有限，难以快速有效地吸附到界面，导致其EAI和ESI均处于较低水平。随着碱性pH值增加，鸡肝不溶蛋白乳液的EAI和ESI逐渐增加，当pH值为12.0时达到最大，而继续增大到pH 12.5～13.0时，则可能因碱性过强，引发了蛋白质的过度变性和不可逆聚集。这些新形成的聚集体分子构象发生改变，溶解性显著降低，界面吸附能力下降，导致乳化性能反而下降。
值得注意的是，乳化能力的变化趋势与粒径分析、Zeta电位测定结果高度吻合。最优乳化特性的pH 12.0→5.5处理组同时具备了最小的粒径分布、最高的表面电荷密度和最强的乳化性能，这充分说明了蛋白质结构状态与其功能特性之间的内在关联。蛋白质的适度解离和良好分散可能是获得优异乳化性能的先决条件，而过度处理导致的蛋白质聚集则会严重影响其功能特性。
6 乳析指数分析
乳析指数是表征乳液在长期贮藏过程中抵抗相分离能力的关键宏观指标。如图7所示，不同处理组在4 ℃贮藏76 h期间的乳析指数变化规律存在显著差异（P＜0.05）。pH 11.5→5.5组的乳析指数因液滴尺寸、静电排斥和网络结构的稳定效应均处于中间水平，延缓相分离但未达最优。pH 12.5→5.5组则因稳定机制弱化，乳析指数较pH 12.0→5.5组显著升高，长期稳定性下降。虽然所有实验组的乳析指数均随贮藏时间延长而上升，但pH 12.0→5.5处理组在整个贮藏期间始终保持最低的乳析指数和最平缓的增长趋势。在贮藏终点（76 h），该组乳析指数仅为（4.19±0.20）%，极显著低于其他处理组（P＜0.01），显示出优异的长期贮藏稳定性。
这一优异的贮藏稳定性源于该处理条件下乳液体系在多尺度上的协同稳定机制。首先，根据斯托克斯定律，液滴上浮速率与粒径的平方成正比。pH 12.0→5.5组最小的体积平均粒径（ D 4，3 ＝19.1 μm）从根本上延缓了液滴的迁移速率，为乳液长期稳定奠定了物理基础。其次，该组最高的Zeta电位绝对值（32.3 mV）赋予液滴强大的静电排斥力，有效抑制了贮藏过程中液滴间的絮凝和聚结现象。此外，流变学分析表明，该处理组形成了最致密的三维凝胶网络结构（最高的G′和表观黏度），这种类固体的连续相能够通过空间位阻效应物理束缚液滴运动，同时锁住水相，从而显著抑制水相析出。乳析指数与粒径分布、Zeta电位和流变特性等指标，充分证实了pH 12.0→5.5结合200 W超声处理能够通过多尺度协同作用，显著提升鸡肝不溶蛋白乳液的长期贮藏稳定性。
7 结论
pH值偏移结合超声处理能有效改善鸡肝不溶蛋白（不溶于水且不溶于盐溶液的蛋白）的ESI，其中pH 12.0→5.5偏移结合200 W超声协同处理能有效解离蛋白聚集体，使乳液 D 4，3 降至（19.10±0.17）μm，Zeta电位绝对值升至（32.3±0.9）mV，液滴呈规则球形且分布均一。其乳液EAI达（67.9±0.4） m 2 /g ，ESI为（96.7±0.4）%，4 ℃贮藏76 h乳析指数仅（4.19±0.20）%，ESI最优。在pH值偏移结合超声处理鸡肝不溶蛋白时，pH 12.0碱性环境可破坏蛋白聚集体并暴露功能基团，后续回调至pH 5.5促进蛋白有序复性，200 W超声进一步优化蛋白分散状态，两者相结合增强液滴静电排斥并构建三维网络；而在超声功率200 W时，当pH值偏离12.0→5.5过大或过小，均会因蛋白解离不充分或过度聚集使稳定性下降。研究结果为改善动物副产物不溶蛋白ESI提供了理论依据和有效改性方法，也拓宽了鸡肝在食品加工领域的应用前景，该技术可直接赋能食品工业乳化配料研发，助力降低生产成本、提升产品品质。
作者简介
通信作者
熊国远，男，工学博士，教授，博士生导师，安徽科技工程大学食品学科带头人，安徽省学术和技术带头人，安徽省优秀科研创新团队负责人。主要从事肉品加工与质量安全控制、畜禽副产物高值化利用、天然抗氧化与智能包装、肉制品抗冻保鲜及传统肉制品现代化等方向的研究与教学工作。1998年本科毕业于南京农业大学动物科技学院，2006年获南京农业大学食品科学工学硕士学位，2016年获南京农业大学食品科学与工程工学博士学位，2012—2013年公派赴比利时鲁汶大学根特校区肉品实验室访学。主持国家自然科学基金面上项目、“十四五”国家重点研发计划子课题、安徽省重大科技专项等省部级以上项目20余项；以第一/通信作者在《Advances in Colloid and Interface Science》《Food Hydrocolloids》《Ultrasonics Sonochemistry》《Food Chemistry》等国内外期刊发表论文100余篇，其中中科院1区TOP期刊近40 篇；出版专著与规划教材7 部，获授权国家发明专利23 项，获安徽省科技进步二等奖2 项、三等奖1 项、农业部全国农牧渔业丰收二等奖1 项、宿州市科技进步二等奖1 项等多项科研与教学奖励。
第一作者
姚昕，安徽科技工程大学食品科学与工程学院2023级硕士研究生，研究方向为肉品加工与质量安全控制。主要从事鸡肝不溶蛋白的结构修饰、界面行为调控、乳液稳定性及多酚相互作用机制研究，系统开展了pH偏移结合超声处理对蛋白功能特性的影响及机制解析工作。相关研究成果已以第一作者身份被《食品科学》录用，以第三作者在《Food Chemistry》发表论文1 篇；参与国家自然科学基金项目1 项，熟练掌握蛋白组学分析、流变特性表征、乳液稳定性评价等实验技术。
引文格式：
姚昕, 姚敏, 柳文哲, 等. pH值偏移结合超声处理对鸡肝不溶蛋白乳化稳定性的影响[J]. 食品科学, 2026, 47(11): 225-233. DOI:10.7506/spkx1002-6630-20251128-240.
YAO Xin, YAO Min, LIU Wenzhe, et al. Effect of pH-shifting combined with ultrasonic treatment on the emulsion stability of insoluble proteins from chicken liver[J]. Food Science, 2026, 47(11): 225-233. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-20251128-240.
实习编辑：俞逸岚；责任编辑：张睿梅。点击下方阅读原文即可查看全文。图片来源于文章原文及摄图网
为对标农业农村部2035年科技规划及“十四五”“十五五”发展方向，推动农产品加工与储运的工程化、智能化、绿色化升级，由湖南省农业科学院、湖南农业大学、北京食品科学研究院、国际食品科技联盟（IUFoST）、中国农业大学、岳麓山工业创新中心、湖南欧美同学会主办，湖南大学、中南林业科技大学、长沙理工大学、湖南中医药大学、湘潭大学、岳麓山实验室、木本油料资源利用全国重点实验室协办，中国食品杂志社、洞庭实验室、湖南省食品科学技术学会、湖南省农产品加工与质量安全研究所、湖南农业大学食品科学技术学院、Springer Nature-《Agricultural Products Processing and Storage》杂志承办的“第二届农产品加工与食品制造国际学术研讨会—创新引领绿色智造，AI赋能科技进步”，将于2026年9月19-20日（9月18日会议报到）在中国 湖南 长沙召开。
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