实验室温等静压机 (WIP) 通过将乳清蛋白溶液置于密闭腔体内的极端、均匀的静压环境下，实现非热变性。 该机器不依赖热量来破坏化学键，而是施加 100 至 1000 MPa 的压力，物理性地改变蛋白质的分子结构。
高静压力直接作用于维持蛋白质结合在一起的弱非共价键，特别是疏水性和静电相互作用。这会引发解折叠和再聚集，从而在不产生传统加热引起的や热降解的情况下，改变蛋白质的质地和功能特性。
压力诱导变性的力学原理
压力环境
该过程首先将乳清蛋白溶液放入特定的密闭压力腔体中。
密封后，温等静压机产生一个均匀的高静压环境。这种压力非常巨大，通常在 100 至 1000 MPa（兆帕）之间运行。
分子力的破坏
与增加所有分子动能的热量不同，这种极端压力直接作用于系统的体积。
压力直接破坏维持蛋白质折叠三维结构的疏水性和静电相互作用。这些是维持蛋白质处于天然状态的“粘合剂”。
蛋白质的结构转化
分子解折叠
随着疏水键和静电键的破坏，乳清蛋白结构开始塌陷或展开。
这导致蛋白质链的解折叠。根据施加压力的强度和持续时间，这种解折叠可能是可逆或不可逆的。
再聚集和流变性
蛋白质解折叠后，暴露出的活性基团会与其他分子相互作用。
这会导致再聚集，即蛋白质以新的形式结合在一起。这种结构重组从根本上改变了乳清溶液的流变特性（流动和质地），在不进行热烹饪的情况下形成凝胶或改变粘度。
理解权衡
可逆性与永久性
虽然该压机允许非热处理，但结果在很大程度上取决于所选的特定压力水平。
在 100-1000 MPa 范围内的较低压力可能只会引起暂时性（可逆）变化。要实现永久性的功能性变化（不可逆变性），通常需要更高的压力。
“温”的因素
需要注意的是，这是一款“温”等静压机。
虽然这里描述的主要变性机制是压力（非热），但设备会创建一个温度控制的环境。如果启用了“温”设置，用户必须区分压力诱导效应和任何附带的热效应。
为您的目标做出正确选择
要有效地使用温等静压机进行乳清蛋白改性，请考虑您的具体目标：
- 如果您的主要重点是创造新的质地或凝胶： 瞄准压力范围的较高端，以确保不可逆的解折叠和稳定的再聚集。
- 如果您的主要重点是暂时性结构改性： 使用较低的压力诱导可逆解折叠，而不会永久改变蛋白质的天然状态。
通过控制压力的大小，您可以在保持蛋白质热完整性的同时，精确地设计乳清蛋白的功能特性。
总结表：
| 特征 | 机制/细节 |
|---|---|
| 压力范围 | 100 至 1000 MPa |
| 目标键 | 弱非共价键（疏水性和静电） |
| 结构结果 | 分子解折叠后随之而来的是再聚集 |
| 功能变化 | 流变性、凝胶化和质地改变 |
| 热状态 | 非热；保留对温度敏感的成分 |
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参考文献
- Devabattini Sharika, M. Bharathi. Techniques to improve the functional properties of whey proteins. DOI: 10.53771/ijbpsa.2024.7.1.0121
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
