不同pH条件下不饱和脂肪酸单层膜与α-乳白蛋白的相互作用及其在功能食品设计中的意义

《Food Hydrocolloids》：Binding of α-Lactalbumin to Unsaturated Fatty Acids Monolayers at Various pH

本综述聚焦于不饱和脂肪酸（UFAs）与α-乳白蛋白（α-LA）在生物界面（如Langmuir单层膜）的相互作用，重点探讨了脂肪酸结构、亚相pH值（2.00与6.25）对单层膜组织、蛋白质结合及复合物（如liprotides）稳定性的影响。研究揭示了α-LA在低pH下的熔球构象如何调控界面相互作用，为开发功能性食品、婴儿配方奶粉及脂质递送系统提供了分子层面的理论基础。

　　

Highlight

Materials

使用的C18不饱和脂肪酸（UFAs）包括反式脂肪酸（Elaidic acid, EA）、顺式脂肪酸（如cis-Vaccenic acid, VA）、亚油酸（Linoleic acid, LA）和亚麻酸（Linolenic acid, LnA），它们拥有不同数量和位置的双键。所有脂肪酸均溶解于光谱级氯仿中。人源α-乳白蛋白（α-LA）水溶液的浓度为2.3 mg/mL。

Results

表面压力-面积（π-A）等温线显示，在pH 2.00时，不同脂肪酸单层膜的起始面积（A_lift-off）和极限面积（A_lim）存在显著差异，其中LnA占据的界面面积几乎是VA的两倍。然而，在pH 6.25时，所有脂肪酸的等温线彼此靠近，表明它们在紧密堆积的膜中占据相似的面积。动力学实验和压缩-扩张循环分析表明，在pH 2.00时，EA与α-LA形成的复合物最为稳定，其行为类似于先前研究的油酸。相比之下，在pH 6.25时，LnA和VA表现出更强的α-LA结合能力，这主要是由暴露的非极性蛋白质残基与脂肪酸链之间的疏水作用力驱动的。

Discussion

脂肪酸的化学结构（如不饱和程度）和质子化/去质子化状态对其在气/水界面的行为有根本性影响。当亚相pH接近脂肪酸的pK_a时，单层膜达到最紧密的堆积。我们的研究结果强调了蛋白质构象（特别是α-LA在低pH下的熔球状态）在调节界面相互作用中的关键作用。pH 2.00的条件（模拟胃环境）促进了由静电相互作用主导的稳定复合物形成，而pH 6.25（模拟口腔和十二指肠环境）则有利于由疏水作用驱动的蛋白质结合。

Conclusions

本研究的结果与我们早期关于FA-α-乳白蛋白复合物的工作一起，为理解在胃和非胃生理条件下不饱和脂肪酸与乳蛋白相互作用的机制提供了全面的分子层面见解。我们的数据表明，物理化学环境，特别是pH值，在调节气/水界面的蛋白质结合、复合物形成和膜稳定性方面起着决定性作用。这些发现为探索超越传统模型的UFAs-蛋白质组装体的生物活性和治疗相关性奠定了基础，并对功能性食品、婴儿配方奶粉和基于脂质的递送系统的合理设计具有重要意义。