核桃有“木本油料之王”的称号，属于世界四大干果之一，在全球范围内种植广泛。中国是世界上核桃产量最大的国家。核桃中主要成分是油脂和蛋白质，其中油脂约占60%，蛋白质约占15%～20%。核桃蛋白（WP）中含有18 种氨基酸，其中包括人体所需的8 种必需氨基酸，并且氨基酸组成比例较为平衡。此外，WP具有抗炎、抗氧化、抗疲劳、降血压、保护神经、免疫调节等多种生物活性功能。WP主要由谷蛋白、球蛋白、清蛋白和醇溶蛋白组成，其占比分别约为72.06%、15.67%、7.54%和4.73%，其中谷蛋白是最主要的成分。研究发现，WP以酸性氨基酸和疏水性氨基酸为主，分别占WP氨基酸总量的29.88%和30.56%。谷蛋白和球蛋白均以疏水性氨基酸为主，其相对含量分别为31.45%和33.88%，而清蛋白和醇溶蛋白则以酸性氨基酸为主，其相对含量分别为31.26%和39.54%。
WP中8 种人体必需氨基酸含量占氨基酸总量的26.98%～30.38%，具有很高的营养价值。但在食品加工过程中，WP的溶解性会影响产品的稳定性和品质，容易出现沉淀、分层等现象，这严重限制了其在食品工业中的应用。因此，在实际应用中需要对WP进行改性，提升其功能特性。常见方法包括物理改性、化学改性和生物改性。不同方法对WP改性效果及机制也有所不同，需根据实际生产需求选择最佳改性方式。截至目前，针对WP改性的研究已取得一些成果并应用于食品领域。河北工程大学生命科学与食品工程学院的姚思雨、王雅轩和柴燃*等以近5 年国内外文章作为文献来源，系统综述国内外WP的改性方法及研究进展，总结WP在食品领域的应用，以期为WP的高值化利用提供理论参考。
01
WP的功能性质
WP作为一种优质的植物蛋白资源，其工业应用潜力却因固有的功能性质限制而未能充分发挥。
首先，溶解性差是WP功能缺陷的核心。WP以谷蛋白为主，这直接导致其在水体系中的分散性极差。WP在等电点（pH 4.5）附近的溶解度降至最低，此时净电荷为零，分子间相互作用增强，极易形成沉淀。天然状态下极差的溶解性会严重限制WP在蛋白饮料、液态调味料、乳液等液态体系中的直接应用，未做改性处理的相关产品易出现分层、沉淀等稳定性问题，感官品质显著下降。
其次，WP的乳化性与起泡性等界面功能性质因溶解性差而受到严重制约。蛋白质要发挥乳化作用，必须首先溶解并迁移至油-水界面。研究表明，WP在等电点附近的乳化活性低至18.91%，即便在碱性pH值条件下可提升至55.12%，仍低于大豆蛋白等商业化植物蛋白。WP的乳化性对pH值、离子强度等溶液环境的变化极为敏感，在复杂的食品体系中稳定性差，限制了其在冰淇淋、甜点等产品中的应用。
在凝胶性方面，天然WP的凝胶网络结构松散、成型能力弱，凝胶硬度与弹性水平较低，难以满足食品加工的需求。研究发现，经过适当的物理或化学改性后，其形成的凝胶网络结构可得到显著强化，其凝胶硬度与弹性均高于未改性的蛋白。这使其在素食肉、鱼糜制品、豆腐、布丁、凝胶糖果等需要蛋白质作为质构塑造剂的食品中的应用范围大大拓展，能够有效模拟动物蛋白的咀嚼感和质构特性。
综上，WP的功能特性现状严重制约了其在食品工业中的应用。其中，溶解性差是根本性问题，直接限制了其他功能特性的发挥。虽然通过调节环境参数可在一定程度上改善某些功能特性，但效果有限且缺乏普适性。因此，采用物理、化学或生物手段对WP进行改性，调控其分子结构和构象关系，成为突破WP应用瓶颈的必由之路。
02
WP的提取方法
WP工业应用受限于较差的功能特性（如溶解性、乳化性、起泡性等）。这些功能特性的缺失不仅与蛋白质本身的组成有关，更与提取过程中所经历的处理方式密切相关。不同的提取方法通过对蛋白质的结构造成不同程度的改变，从而决定了最终产品的功能表现。
2.1 碱提酸沉法
作为最经典的方法，其核心依赖于极端pH值变化。在强碱性条件下（pH 9～12）长时间提取，以及在等电点（pI≈4.5）的酸性环境下沉淀，是其主要过程。溶解性差是碱提酸沉蛋白法最突出的问题。强碱和酸性环境会引发蛋白质的变性、聚集和二硫键重排。如严春俊的研究指出，从带种皮核桃粕中提取的WP会发生高分子质量聚集，导致溶解性显著下降。蛋白质在等电点沉淀后，分子间相互作用增强，形成致密的凝集体，难以重新分散，这是其溶解性差的直接原因。薛建娥等的研究也证实，在pH 5.0（接近等电点）时，WP的溶解度仅为11.84%，其起泡性也相应很低。该方法通过剧烈的化学环境破坏了WP的天然构象，导致其结构变得无序、疏水基团暴露并发生不可逆聚集，这是其溶解性差的原因。
2.2 反胶束法
在有机溶剂中利用表面活性剂形成的反胶束团萃取蛋白，条件相对温和（近中性pH值，常温或低温）。由于避免了强酸强碱的剧烈处理，反胶束法能够更好地保持蛋白质的天然空间结构。李贝贝等提到通过此方法可获得WP不同组分的蛋白（球蛋白、清蛋白等），这可能保留了部分蛋白质的天然功能和溶解性。王悦的研究也对反胶束法提取的WP理化性质（乳化性等）进行了分析，结果显示其乳化性、分散稳定性等指标较优，表明该方法在保留WP天然功能特性方面具有潜力。在反胶束法中，蛋白仍需从反胶束中“反萃”出来，此过程若控制不当，仍可能引起蛋白变性和聚集。该方法通过物理包埋和相对温和的化学环境减少了共价键的破坏，能更好地维持蛋白质的功能构象，为获得高功能性的WP产品提供了可能。
2.3 物理场辅助法（超声、微波）
利用超声波的空化效应或微波的电磁能助力提取过程，通常与碱提法联用。适度的超声处理被证明可以改善蛋白的功能特性。Sehemu的研究指出，超声波能破坏蛋白的聚集体，暴露更多的亲水基团，并改变蛋白的二级结构（如增加β-折叠），从而提高蛋白的溶解性、乳化活性和起泡性。但是，过强的超声或微波处理会产生局部高温和剪切力，导致蛋白过度变性而功能下降。物理场辅助法通过可控的物理能对蛋白质结构进行“改造”，它既能打断蛋白质的有害聚集，又能适度展开分子结构以暴露功能基团，是一种“先破后立”的改性策略。
2.4 酶辅助法
利用蛋白酶或纤维素酶等选择性水解蛋白质或细胞壁可以提高溶出率。有限酶解可以将大分子蛋白切割成更小的肽段，极大地提高其溶解性，并可能产生具有抗氧化等活性的生物活性肽。过度水解会破坏蛋白质的界面性质。形成稳定泡沫和乳液需要蛋白质具有一定的分子尺寸和柔性，而酶解产生的小分子肽段界面膜强度不足，会导致乳化稳定性和泡沫稳定性变差。酶法通过共价键（肽键）的断裂改变蛋白质的一级结构。其功能特性的改变取决于水解程度，是从“蛋白质功能”向“肽功能”的转变。
综上所述，WP的提取过程是深刻影响其最终功能特性的关键环节。无论是碱提酸沉法导致的蛋白质不可逆变性聚集，还是反胶束法在反萃取阶段可能引发的结构变化，或是物理场辅助法与酶辅助法对蛋白质结构的可控或不可控剪切，都不可避免地改变了蛋白质的天然构象。这些由提取过程所造成的分子质量分布不均、疏水基团过度暴露、溶解性低等问题，制约了WP在食品工业中的应用。因此，对提取的WP进行有针对性的改性研究，成为提升应用价值和拓展应用范围的必然途径。
03
WP的改性方法
3.1 物理改性
3.1.1 热处理
热处理是一种较为常见的物理改性方法，通过对WP进行不同温度的处理，能显著影响其空间结构、溶解度和稳定性等。低温处理时WP保持圆球状结构，高温（85 ℃和95 ℃）则促使分子展开，疏水基团暴露，起泡性和乳化性显著提升，但温度超过100 ℃会导致α-螺旋减少、无规卷曲增加、溶解度和吸水性下降。刘猛等研究发现，适度对WP酶解产物进行热处理可改善其起泡性，例如在65 ℃条件下处理30 min后能提高乳化性，但高温会降低其抗氧化性，超氧阴离子自由基清除率下降24%。热处理作为一种简单有效的物理改性方法，可有效改善WP的结构与功能，但在实际应用中需要权衡温度对功能特性的差异化影响，以实现最佳改性效果。
3.1.2 超声波处理
超声波处理是利用超声波的空化作用、机械作用和热效应等，对WP的分子结构进行改变，从而提升其功能特性。超声波处理可增加WP的表面活性，进而提升其乳化性和乳化稳定性。石玮等采用碱溶酸沉法提取WP，在相同超声时间下，随着超声功率的增加，WP的溶解性、乳化性及起泡性呈现先升高再降低的趋势。超声作用后WP的平均粒径减小，溶解性和乳化性显著增加。Shi Linshan等研究表明，超声处理WP会使分子间和分子内的二硫键断裂，结构展开，内部疏水基团暴露，导致其表面疏水性增加3.64 倍，有利于其吸附于界面，乳化性增强1.57 倍。Zhang Mingxin等进一步研究证实，超声处理（400 W、25 min为较优参数）虽不改变WP的一级结构，但会引起二级结构α-螺旋减少、β-转角和β-折叠增加，同时通过分子动力学模拟发现，特定声波参数下蛋白结构更加松散，分子柔性提升，这是功能特性改善的重要原因。Zhou Jisong等采用碱提-膜分离-超声改性一体化的一步法开展连续超声波改性，以10 W/mL和30 W/mL两种功率强度，施加两个持续处理时间10 min和30 min，从而产生4 种处理条件，结果表明，与常规超声修饰相比，该一步法制备的WP粒径均小于200 nm，表面疏水性更高，溶解度提升至57%以上，并且展现出良好的乳化性能。
3.1.3 高压处理
在高压作用下，WP分子间的距离减小，分子间的相互作用增强，微观结构发生变化。经过高压处理后的WP，其分子聚集体的形态和大小发生改变，由较大、不规则的聚集体转变为较小、更均匀的聚集体。这种微观结构的改变会对WP的凝胶能力和乳化性能产生显著影响。Qin Zihan等研究表明，在300～600 MPa高压处理时，随着压力的增强，WP之间的相互作用增强，形成更厚和更具黏弹性的界面膜，从而增强泡沫稳定性，且高压处理后的WP聚集结构展开，更易被水解，使WP的体外消化率得到显著提高。王娣等的研究进一步证实了高压处理对结构与功能的调控作用，高压（188 MPa、14 min）处理WP后，α-螺旋减少、β-折叠增加，构象松散化促使溶解度提升4.27%，起泡性提高10.67%，乳化稳定性改善4.95%；同时，结构展开使蛋白酶更易接触水解位点，胃、肠阶段消化率分别提高16.22%和11.44%。高压处理实现了WP加工性能与消化特性的同步改善。
3.1.4 低温等离子体处理
低温等离子体通过非热作用调控蛋白质结构，可有效改善功能特性且保留营养成分，作为一种绿色环保的物理改性技术，在蛋白改性中得到快速发展。在处理过程中，低温等离子体会诱导WP分子中的二级结构重塑，使其α-螺旋减少、β-折叠增加，并促使三级结构解折叠。同时，蛋白微观形态转化为分散的球形颗粒，平均粒径减小。邓艳梅等研究显示，80 V电压处理时，WP表面游离巯基暴露，达57.88 μmol/g，溶解度、持油性达到最大值；Deng Yanmei等通过研究不同处理时间对WP的影响发现，90 s处理组的乳化活性指数从0.50 m2/g 提升至2.75 m2/g，乳化稳定性显著增强，综合性能最优。适度进行低温等离子体处理使结构松散从而增加作用位点，处理时间超过90 s或电压超过80 V则会因WP形成聚集体而降低改性效果。该技术通过结构调控改善蛋白功能特性，且处理条件对效果影响显著，具有良好的应用前景。
3.2 化学改性
3.2.1 氧化改性
氧化改性利用氧化剂对蛋白质进行处理，从而改变其结构和功能。在氧化过程中，氧化剂会攻击WP分子中的氨基酸残基使其发生氧化反应。半胱氨酸中的巯基（—SH）容易被氧化成二硫键（—S—S—），使巯基数量减少、二硫键增多。王丹丹等采用脂肪氧合酶催化亚油酸氧化生成脂质氢过氧化物，在与WP构成的氧化体系中，使WP疏水性和内源荧光发生显著变化，改变WP结构，使其溶解性、乳化性等均有所下降。王旭敏等 研究发现，随着偶氮二异丁脒盐酸盐（2,2’-azobis(2-amidinopropane) dihydrochloride，AAPH）浓度的增加，巯基含量与表面疏水指数呈现降低的趋势，回收率与溶解度均先上升后下降，说明低浓度氧化能够提升WP的溶解度，但在高浓度氧化作用下，可溶性聚集物转化成不溶性聚集物，使溶解度下降。此外，低浓度AAPH处理使WP的发泡性和持水持油能力显著提升，而AAPH浓度较高则会使其受到抑制。该改性方法在改善蛋白溶解性、界面活性等方面展现出独特优势，但需注意氧化程度的精确控制以避免不利影响。
3.2.2 糖基化改性
糖基化改性是食品工业中适用于蛋白质的安全绿色改性方法，在加热条件下可自发进行，无需添加除糖类之外的化学催化剂或改性剂，改性过程相对更加温和。其反应本质为美拉德反应，涉及糖的羰基与蛋白质中的游离氨基酸基团的共价结合，以及席夫碱及其他Amadori化合物的形成，这种改性方法能够有效地改善蛋白质的乳化性能、溶解度、抗菌和抗氧化作用。张玥等研究发现，WP经糖基化改性，溶解度与持水性均有较大幅度提高，但受限于接枝物，起泡特性变化并不明显。张斌等采用湿热法对WP进行糖基化改性后，其持水能力和持油能力分别提升了2.03 倍和2.04 倍。 WP糖基化改性反应条件温和，在功能性食品开发中具有良好应用前景。
3.2.3 磷酸化改性
磷酸化可以在一定范围内增加蛋白质的表面电荷，而蛋白质表面电荷带来的静电斥力则有助于阻止聚集的发生。通过调节蛋白质表面电荷分布和亲疏水性，能影响溶解性、乳化性等功能特性。严春俊发现磷酸化WP的溶解性显著提升，在pH值为11.0时溶解度可达70.4%，乳化性显著改善，乳化稳定性增强，同时，体外消化率均降低，在胃液中最为明显。因此，磷酸化可通过改变蛋白电荷等优化其功能特性，也会对消化率产生影响。
3.2.4 离子改性
离子改性是通过借助电荷作用调控蛋白质分子间作用力。任祥瑞等的研究表明，离子既能中和蛋白表面电荷以减少聚集，也能通过桥联作用增强分子间相互作用，从而优化功能。Na+、Mg2+、等离子通过静电作用改变WP的蛋白构象，如使WP的乳化性提升2.52 倍，Na+使WP的乳化稳定性提升46.22%，Mg2+对WP的起泡性改善效果明显。
3.2.5 pH值偏移改性和酸碱处理
pH值偏移改性通过极端pH值诱导蛋白结构解折叠，回调pH值后实现构象重组。贾立奥等发现，pH 11偏移处理可使WP-羧甲基壳聚糖复合物的粒径降至561.94 nm，接触角接近90°，乳化活性达180.48 m2/g，稳定的高内相Pickering乳液可储存4 个月以上。该技术仅通过pH值调控即可实现功能提升，具有良好的应用前景。
酸碱处理则通过调节体系pH值改变蛋白分子的电荷分布与空间构象，进而优化其功能特性，碱溶酸沉法是WP提取及初步改性中的经典方法。WP等电点约4.0～6.0，当pH值远离这个范围时，蛋白因电荷斥力增强而使分散性提升。袁奖娟等采用0.1 mol/L NaOH溶液将pH值调至9.0，在45 ℃条件下超声提取云南WP，再使用柠檬酸调节pH值至5.0进行纯化，此过程破坏了蛋白质分子作用力，促使其结构松散。结果发现，当pH值为9.0时6 种云南WP乳化性较等电点附近提升30%～50%。刘炯娜等研究发现当pH值为8.0时WP纳米颗粒稳定的乳液乳化活性达32.79 m2/g，粒径仅3.33 μm，稳定性最佳，这是由于pH值在接近等电点附近易发生絮凝，稳定性下降。有研究表明碱性条件（pH 10～12）下WP溶解度显著高于酸性环境。因此通过精准调控pH值，可有效改善WP的分散性、乳化性及乳液稳定性，该处理方式在植物蛋白饮料中的应用较为广泛。
3.2.6 接枝反应
接枝反应通过共价键将小分子化合物（如多酚）与蛋白结合从而改善其特性。研究表明，核桃衣多酚在碱性条件下与WP发生共价相互作用，形成可溶性大分子聚集体，同时蛋白三级结构改变及二级结构中β-转角增加、β-折叠减少，使蛋白在中性条件下的溶解度提升，改性后蛋白质的1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（DPPH）自由基、2,2’-联氮双(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)（ABTS）阳离子自由基清除活性显著 增强。Ma Jing等通过动物实验发现表没食子儿茶素没食子酸酯、槲皮素等多酚通过共价接枝与WP结合后，不仅降低了游离氨基酸、巯基含量及表面疏水性，还改变了蛋白构象，使免疫球蛋白E结合能力下降，显著降低了WP的致敏性。此外，绿原酸可通过自由基接枝技术以抗坏血酸和H2O2为引发剂与WP形成共价复合物，不仅提升了蛋白的抗氧化活性、溶解度和乳化性能，还增强了其核桃油乳液的物理和氧化稳定性。该方式通过改变WP的空间构象，暴露更多活性位点，是改善其功能特性的有效途径。
3.2.7 酰化反应
酰化改性通过在蛋白质分子中引入酰基基团，显著改变其结构与功能特性。孙乾等对核桃谷蛋白进行琥珀酰化处理发现，核桃谷蛋白从球状小颗粒转变为有空隙的片状结构，表面积增大，改性后溶解度提升3.61 倍，持水性提升1.97 倍，持油性略有降低，乳化性总体变化不大但泡沫稳定性有所改善。琥珀酰化对WP的电荷特性影响显著，酰化后核桃谷蛋白的Zeta电位绝对值增加，净负电荷增多，分子间静电斥力增强，减少了聚集现象，酰化处理后蛋白的二硫键含量发生变化，从而影响其凝胶特性。Zhu Weizhuo等进一步验证了琥珀酰化的有效性，单纯琥珀酰化能使核桃分离蛋白的溶解度提升，乳化活性增强。
3.3 生物改性
3.3.1 蛋白酶水解
在WP的酶法改性中，蛋白酶是最为常用的一类酶，它们通过特异性地水解WP分子中的肽键，改变蛋白的结构和性质，从而实现对WP的改性。王攀等研究发现，木瓜蛋白酶酶解核桃饼粕时，其酶解所得多肽液的抗氧化活性随分子质量的增大逐渐降低。韦雅虹等利用碱性蛋白酶酶解法制备了WP，其水解度显著提高，相比于其他蛋白酶酶解制备核桃抗氧化肽，酶解所需的温度低、能量少，更适合工业化生产。张婉婷等对比了4 种蛋白酶的水解能力，结果表明碱性蛋白酶能有效地水解WP，其酶解产物不仅疏水性氨基酸占比仅有35.08%，苦味响应值最低，还具有良好的抗氧化活性。蛋白酶水解可有效改善WP功能特性，选择适宜的蛋白酶对提升其应用价值至关重要。
3.3.2 谷氨酰胺转氨酶交联
谷氨酰胺转氨酶是一种能够催化蛋白质分子内或分子间谷氨酰胺残基的γ-羧酰胺基与赖氨酸残基的ε-氨基之间发生交联反应的酶。在WP改性中，转谷氨酰胺酶的作用机制主要是通过形成ε-(γ-谷氨酰基)赖氨酸异肽键，使WP分子之间发生交联，从而改变蛋白的结构和性质。张爱琴等以谷氨酰胺转氨酶处理WP后，蛋白的疏水基团逐渐减少，亲水性的基团逐渐增多，使其溶解性提升了97%。
3.3.3 复合酶解
复合酶中的各种酶可针对WP的不同部位进行作用，同时，某些酶可能会使WP的结构发生改变，有利于其他酶更好地发挥作用，从而更全面地水解蛋白质，提高酶解效率。Sun Qian等采用复合蛋白酶对WP进行处理后，其溶解度提高了132.99%，持水能力提高了23.37%，乳液稳定性提高了75.04%，乳化性能在一定程度上得到改善。Shi Aimin等将WP先与谷氨酰胺转氨酶交联再经胰蛋白酶处理后，其溶解性增加至54.54%，显著优于单一酶解处理。复合酶解通过酶的协同作用提升水解效率，在改善WP功能特性上优于单一酶解，应用潜力突出。
3.3.4 发酵改性
发酵改性利用微生物分泌的蛋白酶将大分子WP水解为小分子肽或游离氨基酸，从而提升蛋白的利用价值。研究表明枯草芽孢杆菌与碱性蛋白酶协同固态发酵核桃谷蛋白时，在优化条件下对金黄色葡萄球菌的抑菌圈直径达（15.50±1.53）mm，且产物热稳定性得到显著提升。Wu Wanxing等采用枯草芽孢杆菌固态发酵核桃粕时，最佳条件下WP水解度达41.80%，还原力为0.78，其中分子质量＜5 kDa的组分（WPs-II）抗氧化活性最优，其DPPH自由基清除能力和Fe2+螯合能力在相同浓度下优于谷胱甘肽。贾晋茹等利用米曲霉固态发酵核桃粕显著提高了蛋白酶活力，最高达1 187.20 U/g，更有利于蛋白降解。发酵改性不仅能提升WP的溶解度、抗氧化性、抑菌性等功能特性，还能赋予其调节血糖、改善肠道菌群等生物活性，为WP的高值化利用提供了绿色高效的途径。
综上所述，单一改性技术通过不同机制改善WP的功能特性：物理改性主要通过热、超声、高压等物理条件改变蛋白构象；化学改性通过引入官能团或改变电荷分布改善WP特性；生物改性则利用酶解或发酵技术改变蛋白结构实现功能优化。为系统比较各改性方法，将其特点与应用潜力总结如表1所示。
3.4 复合改性
单一改性技术往往存在各自的局限性，如酶解易产生苦味肽、物理改性效果不持久等。复合改性通过多种技术的协同作用，实现了对WP结构与功能的协同优化。复合改性的关键在于不同处理方法间的时序效应与协同增效作用。现有研究主要揭示了两种作用模式，物理技术与生物或化学技术的协同应用是常见且高效的组合方式：先借助物理作用破坏其紧密的天然结构，为后续改性创造有利条件。例如，Yang Like等的研究揭示了高压均质与酶解的协同机制：高压均质预处理通过机械剪切作用破坏WP的聚集结构，增加表面疏水性和游离巯基含量，使蛋白结构更为松散，从而显著提高了后续酶解反应的效率，最终实现了水解效率和功能特性的同步提升。同样，Zhao Shutong等采用的超声预处理，也是通过空化效应破坏蛋白聚集体，暴露酶作用位点，为后续的限制性酶解与糖基化反应奠定了基础，最终使WP溶解度提升至91.41%。不同技术的分步修饰也能实现功能强化，通过多步处理引导WP形成稳定的功能结构。高宝宇等首先通过低温等离子体处理WP，不仅使其结构展开，更关键的是在分子链上引入了新的活性位点；随后，这些活性位点与海藻酸钠通过氢键等作用发生高效结合，最终构建出粒径更小、Zeta电位更高、热稳定性和分散性显著提升的蛋白-多糖复合物。此外，化学环境与物理场的协同能诱导蛋白发生更深层次的结构重排。Chai等开发的“极端pH值结合加热”技术，先利用强碱环境诱导蛋白分子解折叠并带上大量电荷，然后通过热处理促进带电分子间的静电斥力和分子重排，共同作用导致粒径减小和二级结构有序性调整，当pH值为12、加热至90 ℃时，WP溶解度提升至80.56%，起泡能力 提升了108%。
复合改性通过不同技术的协同互补，克服单一修饰方法的局限性，能更高效地调控WP结构与功能，是未来蛋白改性的重要发展方向。各类复合改性方法的效果如表2所示。
04
改性WP在食品中的应用
4.1 植物蛋白饮料
4.1.1 核桃乳
改性后的WP在核桃乳中具有重要应用。通过对WP进行改性，可显著提升核桃乳的稳定性、口感和营养价值。在稳定性方面，未改性的WP由于其溶解性较差，在核桃乳中容易出现沉淀和分层现象。逯晓丹等通过物理改性，如加热、超声波等预处理WP，使WP分子结构变得松散，提高了核桃肽的得率，增加其在溶液中的分散性，从而提高核桃乳的稳定性。白雪采用均质工艺对WP乳进行处理，结果表明经处理后的WP乳稳定性更好，结合低温贮藏可有效延长其货架期。化学改性能够改变WP的亲疏水性，使其在核桃乳中形成更均匀的分散体系，从而使口感更加细腻。市面上的部分产品如七小七DHA核桃乳，通过超高压均质技术实现了产品的“零沉淀”和口感升级，赢得了市场青睐。
4.1.2 发酵型乳饮料
以WP为原料制备的发酵型乳饮料，主要有WP发酵乳饮料、核桃酸奶等。周杏子等通过热处理和高压均质对WP进行改性，制备核桃发酵乳，其产品含有丰富的蛋白水解肽、多酚类物质，显著提高抗氧化活性和清除自由基的能力。斯梦利用多种蛋白酶处理WP，探究不同改性条件对发酵乳的品质影响，结果表明经蛋白酶酶解后，核桃乳的溶解性显著增大，且蛋白酶酶解处理能显著缩短核桃乳的发酵时间。
4.2 WP粉
改性WP用于制作蛋白粉和蛋白片具有显著优势。其主要分为脱脂WP粉和全脂WP粉。在营养成分方面，改性WP不仅保留了WP原有的多种必需氨基酸，还通过改性过程引入新的特性，如更好的溶解性和消化吸收性，使其营养成分更易被人体吸收利用。在脱脂WP粉生产中，通过超声辅助提取等物理方式处理，使成品脱脂率高达99.38%，显著提高了蛋白分散性，同时保留了优质氨基酸组成以满足营养需求。卢宝川则使用胰蛋白酶进行酶解改性，制得的WP粉氨溶指数较高、溶解性较好，减少了冲饮时的结块现象。目前，一些专注于植物基营养的品牌已推出含有改性WP的固体饮料，比如英蓓滋DHA核桃蛋白粉，主打“易吸收”“不结块”的卖点。
4.3 核桃肽与功能性食品
通过酶解改性制备的核桃肽是WP高值化利用的重要方向。核桃肽分子质量小、水溶性极好、吸收速度快，且常具备多种生物活性。国内已有企业推出以核桃肽为核心成分的保健口服液，如纽崔莱推出的核桃肽高蛋白饮品采用双酶解专利提取技术，是市面上首款添加“双重脑活力因子”的产品，宣称具有缓解体力疲劳的保健功能。
4.4 其他
利用经谷氨酰胺转氨酶交联改性后WP优异的凝胶性和持水性，可将其作为保水剂和质构改良剂添加到香肠、火腿等西式肉制品中，改善出品率和口感；更重要的是，可作为植物蛋白基料用于生产素食肉，模拟肉类的质地和咀嚼感。糖基化或酶解改性后的WP具有良好的乳化性和持油性，可用于蛋糕、面包中，部分替代鸡蛋和奶粉，改善产品质构并延长货架期，同时赋予产品“植物基”标签。利用改性WP出色的乳化稳定性，可开发WP基的植物奶酪、沙拉酱等乳液型产品，为乳糖不耐受者或纯素食者提供新的选择。
05
现存问题与展望
尽管WP的改性研究已取得显著进展，但仍面临一些挑战。首先，改性工艺缺乏标准化体系，物理改性的能量输入、化学改性的反应程度、酶法改性的水解度等关键参数控制精度有限，导致改性效果的重现性和稳定性不足。其次，工业化应用难度较大，高压处理、低温等离子体等技术的设备投入成本高，酶法改性的过程控制复杂，化学改性则存在试剂残留风险，这些都制约了规模化生产。此外，现有研究普遍忽视营养与安全性的系统评价，缺乏对改性过程中蛋白质营养价值变化、消化特性改变及潜在安全风险的全面评估。
针对上述问题，未来研究可重点关注以下方向：一是发展绿色高效的改性技术，优化现有物理改性技术的能量利用效率，探索物理手段的复合协同应用，采用天然物质温和修饰以提升效果；二是推进产业化技术研发，解决改性设备的规模化设计和产品质量标准化等关键问题；三是拓展应用领域，开发改性WP在特殊医学用途配方食品、老年营养食品等高端领域的应用，同时加强其在传统食品中的创新应用；四是建立完善营养与安全性评价体系，系统评估改性后蛋白的营养、消化特性及潜在风险。通过多技术协同和工艺优化，WP改性技术将朝着精准化、绿色化和高效化的方向发展，为其在食品工业中的高值化应用提供有力支撑，也为植物蛋白资源的高值化利用开辟新的途径。
结语
综上所述，WP作为一种优质植物蛋白资源，凭借其独特的氨基酸组成和特性，在食品及其他领域具备广阔的应用潜力。但天然WP因分子结构紧密、表面亲水基团较少，存在溶解性低、乳化不佳及成胶性差等问题，应用受到了限制。而物理、化学及酶法等改性技术，通过调控蛋白结构、表面电荷等，显著改善了WP的溶解性、乳化稳定性及热稳定性等功能特性。在众多改性技术中，物理-生物复合改性和绿色化学改性的应用价值和前景最为突出。物理-生物复合改性（如超声辅助酶解、高压均质协同限制性水解）通过物理场预处理破坏蛋白聚集结构，增强酶的作用效率，既能显著提升蛋白的溶解性和乳化性，又能避免单一酶解可能产生的苦味问题，同时较好地保留营养价值。绿色化学改性采用食品级试剂，反应条件温和，既避免了传统化学改性的安全隐患，又能通过引入亲水基团有效改善蛋白的溶解性和稳定性，符合食品工业“清洁标签”的发展趋势。在食品领域，目前，改性WP已广泛应用于饮料、乳制品等产品，不仅提高了产品品质，还增强了其营养价值。基于改性WP具有较强的持水性、持油性、抗氧化活性等优势，未来可将其应用于烘焙食品、肉制品加工及功能性食品等，推动WP满足现代食品工业对蛋白原料的多元化需求。
引文格式：
姚思雨, 王雅轩, 杨芃芃, 等. 核桃蛋白改性及其在食品工业中应用研究进展[J]. 食品科学, 2026, 47(7): 385-393. DOI:10.7506/spkx1002-6630-20250930-257.
YAO Siyu, WANG Yaxuan, YANG Pengpeng, et al. Research progress on walnut protein modification and its application in food industry[J]. Food Science, 2026, 47(7): 385-393. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-20250930-257.
实习编辑：南伊；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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