通过线性或支链β-葡聚糖加速乳清-豌豆二元蛋白体系的凝胶化及网络结构强化

本研究系统阐述了燕麦β-葡聚糖（OG）和酵母β-葡聚糖（YG）通过诱导蛋白质构象展开、增强疏水相互作用、降低静电排斥力，显著促进乳清蛋白（WPI）-豌豆蛋白（PP）二元体系的热诱导聚集行为。研究发现支链结构的YG凭借更强氢键作用力，在线性OG基础上进一步缩短成核期、提高凝胶刚度与网络密度，为构建可持续动植物二元蛋白凝胶体系提供了创新策略。

　　

亮点

• β-葡聚糖通过展开蛋白质结构强化乳清-豌豆蛋白相互作用

• 支链酵母β-葡聚糖（YG）比线性燕麦β-葡聚糖（OG）具有更强促凝胶能力

• YG通过增强氢键相互作用显著提高凝胶刚度

• 缩短成核期是YG加速凝胶化的关键机制

构象变化分析

通过内源荧光光谱（FL）和远紫外圆二色光谱（CD）表征β-葡聚糖结构对热诱导WPI-PP蛋白聚集体的构象调控作用。色氨酸残基因其对环境极性变化的高度敏感性，可作为监测蛋白质三级结构变化的内源探针。如图1A-B所示，色氨酸荧光强度在β-葡聚糖存在时发生显著蓝移，表明蛋白质构象展开导致疏水基团暴露。二级结构分析显示β-片层含量增加8.3%，证明β-葡聚糖诱导了更有序的蛋白质折叠模式。

分子相互作用表征

采用化学交联剂和光谱法解析共价/非共价相互作用的变化。疏水相互作用在YG组提升至127.4%（相对于对照组），显著高于OG组（98.7%）。静电势测定发现β-葡聚糖使Zeta电位绝对值降低35%，有效削弱了蛋白质分子间的静电排斥。二硫键定量结果显示YG促进形成了更致密的二硫键交联网络（增加22.6%），其支链结构提供的多位点锚定效应是增强分子间作用的关键。

凝胶性能评估

流变学测量显示YG使凝胶储能模量（G'）达到对照组2.3倍，且凝胶点温度提前6.2°C。低场核磁共振（LF-NMR）证实YG凝胶的固定水比例提高至91.3%，表明其网络结构对水分子的限制作用更强。激光共聚焦显微镜（CLSM）三维重建图像直观显示YG组形成孔径分布更均匀的连续网络结构（孔径变异系数降低42%）。

凝胶动力学研究

通过动态光散射（DLS）强度-时间关联函数追踪凝胶化过程。YG使成核期缩短至对照组的56%，归因于其支链结构加速了变性蛋白质的碰撞频率。临界凝胶浓度分析表明YG在0.5%添加量时即可引发溶胶-凝胶转变，而OG需要0.8%才能达到相同效果。粒径分布曲线显示YG组在加热10min时即出现>1000nm的聚集体，比OG组提前4min形成凝胶网络骨架。

结论

本研究证实OG和YG均可通过诱导蛋白质构象展开、增强疏水相互作用及降低静电排斥力，有效强化WPI-PP二元蛋白体系的凝胶化过程。相较于线性结构的OG，支链YG凭借更强的氢键作用力，在提升凝胶刚度、加速成核动力学方面表现更优，为设计可持续动植物复合蛋白凝胶产品提供了理论依据。