研究表明马铃薯蛋白是一种营养价值较高的植物蛋白。目前,商业马铃薯蛋白主要来源于马铃薯淀粉工业的副产物。然而,由于回收工艺中的热处理导致马铃薯蛋白功能性质变差,这极大地限制了其在食品工业中的应用,并导致其附加值较低。尽管通过酶法水解可以改善其功能性质,但常规酶解通常存在反应时间长和蛋白转化效率低的问题,因此本研究利用超声波对马铃薯蛋白进行预处理来提高马铃薯蛋白的酶解效率,探讨了超声波预处理对马铃薯蛋白酶解特性的影响及提高酶解效率的作用机理。同时,将马铃薯蛋白水解物开发为食品配料,摄入后会碰到马铃薯蛋白水解物消化的问题。为了了解马铃薯蛋白超声预处理对马铃薯蛋白水解物在消化过程生物可利用率(bioaccessibility)的影响,通过体外模拟胃肠消化模型进一步探讨了马铃薯蛋白水解物及其制备乳状液中多肽的消化特性。主要研究结果如下:(1)首先,以马铃薯蛋白水解度(DH)和酶解产物的蛋白转化率(CR)为指标,考察了超声频率、超声时间和超声功率密度对马铃薯蛋白酶解特性的影响。通过单因素寻优实验得到提高水解度和蛋白转化率的最佳超声预处理参数为超声波频率20/40kHz、超声时间10min和超声功率密度为250w/L。与传统酶解相比,经超声预处理后,水解度增加18.1%,蛋白转化率提高8.6%。(2)其次,通过粒度分布和电子显微镜以及分子光谱手段考察了超声预处理对马铃薯蛋白颗粒形貌和分子结构变化的作用。粒径分布、扫描电镜和原子力显微镜观察分析的结果表明,马铃薯蛋白质经超声处理后大颗粒被分散成较小的颗粒,并且蛋白表面的粗糙度增大,从而增加了酶与蛋白的接触机率。紫外二阶导光谱、荧光光谱、圆二色光谱和傅里叶红外光谱的结果表明,超声波预处理使马铃薯蛋白二级结构发生变化,暴露出更多的疏水基团,蛋白结构发生展开。(3)接着,通过热力学参数(活化能Ea、焓变?H和熵变?S)与动力学参数(反应速率常数k、米氏常数KM和分解常数kcat)考察了超声预处理对马铃薯酶解热力学与动力学的影响。研究结果表明,与传统酶解相比,超声预处理使酶解的热力学参数Ea、?H和?S分别减少了19.2%、20.4%和1.6%,酶解反应更加容易进行。与传统酶解相比,超声预处理使酶解反应的反应速率常数在303、313、323和333K下分别增加55.2%、41.6%、16.1%和14.3%。从底物消耗和产物积累计算得到的超声辅助酶解的KM分别减少了37.5%和36.5%,表明碱性蛋白酶与马铃薯蛋白之间的表观亲和力显著增加。然而,超声辅助酶解的分解常数kcat低于传统酶解。(4)以马铃薯蛋白水解物在消化过程中多肽含量、游离氨基含量、分子量分布、游离氨基酸组成含量以及抗氧化活性为指标,通过静态和动态消化模型考察了马铃薯蛋白经超声预处理对马铃薯蛋白水解物经模拟胃肠消化后生物可利用率和抗氧化活性的影响。研究结果表明,在静态消化模型中,超声预处理提高了马铃薯蛋白水解物最终消化产物中多肽含量、游离氨基的含量、游离氨基酸含量以及消化产物的自由基清除能力和亚铁离子螯合能力。马铃薯蛋白水解物经胃肠消化后,寡肽含量明显下降,小分子肽和氨基酸含量明显增加。(5)以乳状液水相中马铃薯蛋白水解物在消化过程中游离氨基含量、分子量分布和游离氨基酸组成含量以及乳状液中脂肪消化率为指标,通过静态和动态消化模型考察了马铃薯蛋白经超声预处理对马铃薯蛋白水解物制备的乳状液经模拟胃肠消化后多肽的生物可利用率和脂肪消化的影响。研究结果表明,在动态消化模型中,超声预处理可以提高乳状液水相中游离氨基含量的增长率。乳状液消化后,其水相中小分子肽的分子量分布变得更加集中,但是静态和动态消化没有显著差异。超声预处理可以提高乳状液肠消化后水相中的游离氨基酸总量。静态消化模型中,马铃薯蛋白传统酶解产物制备的乳状液释放游离脂肪酸的速率和程度要明显高于经过超声辅助酶解产物制备的乳状液。综上所述,超声预处理促进了马铃薯蛋白的酶解,这与超声处理促进马铃薯蛋白结构展开,降低反应活化能,增加马铃薯蛋白与酶的接触机率,提高马铃薯蛋白与酶的亲和能力有关。同时,超声预处理可以提高马铃薯蛋白的生物可利用率。不同食品结构环境(溶液和乳状液)会影响马铃薯蛋白水解物的消化。