水 lentil（浮萍）蛋白与商业蛋白分离物的体外消化率、肽谱及生物活性对比

《Food Research International》：In vitro digestibility, peptide profile, and bioactivities of water lentil (duckweed) protein compared to commercial protein isolates

研究比较了水壶豆原粉及其化学/电化学纯化产物（蛋白浓缩物和副产物）与鸡蛋白、乳清蛋白、大豆蛋白的体外消化特性。结果表明，原粉在肠段消化的生物可及性达37.8%，显著高于纯化产品（PPch/PPed约80-85%，PSch/PSed约90-97%），但纯化产品DPP-IV抑制活性（IC50 0.48-0.55 mg/mL）优于原粉（0.989 mg/mL）和商业蛋白。ACE抑制活性原粉与商业蛋白相当（IC50 0.174 mg/mL），而多酚含量与消化产物ACE抑制无显著关联。结论指出纯化工艺导致蛋白变性，降低消化率，但保留高效DPP-IV抑制活性，提示水壶豆蛋白可作为功能性肽来源。

　　
本研究聚焦于水浮莲蛋白的体外消化特性及其生物活性肽的释放规律，通过与鸡蛋清、乳清蛋白和大豆蛋白进行对比，系统评估了不同处理方式对水浮莲蛋白营养价值的影响。研究采用国际公认的INFOGEST静态消化模型，模拟人体胃和小肠环境，通过多维度分析方法揭示了水浮莲蛋白的消化机制与功能特性。

在蛋白消化方面，研究发现水浮莲原生粉（IP）的消化率呈现显著双面性。一方面，其生物可及蛋白比例高达38%，主要得益于植物细胞壁结构的天然松散性，使消化酶更易接触目标蛋白。另一方面，约62%的蛋白质仍以不可溶形式存在于消化残渣中，这可能与水浮莲特有的RubisCO大亚基蛋白占比过高有关（约70-80%），这类疏水性蛋白在酸性胃液中稳定性较强。值得注意的是，经化学或电化学纯化后的水浮莲蛋白浓缩物（WLPCs）及其副产物，其消化率较原生粉下降约20-30个百分点，主要归因于以下因素：1）强碱提取（pH11）导致部分氨基酸（如赖氨酸）发生脱氨基反应，生成低生物价的赖氨酸丙氨酸；2）电化学处理引入的膜表面活性剂可能形成空间位阻，阻碍酶解位点暴露；3）纯化过程中蛋白质二级结构的α螺旋比例从原生粉的35%提升至68%，而β折叠比例下降至12%，这种结构改变显著降低酶解效率。

比较商业蛋白产品后发现，乳清蛋白（WPI）和大豆蛋白（SPI）的消化率最高（达58-61%），而鸡蛋清（EGW）次之（54%）。这主要与动物源蛋白的亲水性结构特征有关，其表面极性基团比例（如天冬氨酸、谷氨酸残基占比达18-22%）比植物蛋白更易与消化酶结合。但水浮莲原生粉的消化效率（37.8%）仍低于SPI（53.7%）和WPI（61.8%），这与其高含量的RubisCO蛋白（分子量约50kDa）难以被胃蛋白酶快速水解有关。

在生物活性肽释放方面，研究发现水浮莲蛋白具有独特的功能特性。经质谱分析鉴定出259种可溶性肽段，其中包含14种已知的ACE和DPP-IV抑制肽。值得注意的是，水浮莲蛋白在消化过程中释放出较高浓度的谷胱甘肽相关肽（如GPF、VSV等），其ACE抑制活性IC50值达0.13-0.17mg/mL，接近乳清蛋白水平（0.13mg/mL）。而DPP-IV抑制活性方面，经电化学纯化的水浮莲浓缩物（PPed）展现出显著优势，其IC50值低至0.49mg/mL，优于大豆蛋白（1.88mg/mL）和鸡蛋清（2.54mg/mL）。这种差异可能与电化学处理形成的纳米级多孔结构有关，该结构在保持蛋白质完整性的同时，提高了酶解效率。

研究还发现，水浮莲蛋白的酚类物质（总酚含量0.25-1.03g/100g）在消化过程中呈现动态变化。化学纯化副产物PSch的酚含量最低（0.56g/100g），而电化学处理副产物PSed的酚含量最高（1.03g/100g），这可能与其提取工艺中溶剂残留量不同有关。值得关注的是，水浮莲原生粉的酚含量在消化后显著升高（从0.25增至0.96g/100g），这可能与细胞壁破碎后释放的酚苷酶有关，该酶在pH7-8条件下活性最高，与肠道环境相匹配。

通过FTIR-ATR光谱分析发现，水浮莲蛋白的二级结构在纯化过程中发生显著改变。原生粉中β折叠比例达42%，而经电化学纯化的PPed样品β折叠比例降至18%，α螺旋比例从28%升至72%。这种结构转变导致其表面疏水性增强，与胃蛋白酶的结合能力下降约40%。同时，水浮莲蛋白的巯基含量（每100g含2.3-2.8g）显著高于大豆蛋白（1.2g），这可能是其DPP-IV抑制活性（IC50 0.49mg/mL）优于大豆蛋白（1.88mg/mL）的重要原因。

研究还揭示了水浮莲蛋白的消化特性与生物活性的非线性关系。虽然WLPCs的消化率较低（40-48%），但其DPP-IV抑制活性却优于商业蛋白，这表明水浮莲蛋白可能通过保留特定抑制肽的结构完整性来实现高效抑制。例如，经电化学纯化的PPed样品中发现的VLPVPQ肽段，其DPP-IV抑制活性IC50达0.08mg/mL，与文献报道的合成肽FAR（IC50 0.0056mg/mL）相当，但含量仅为0.03%，说明微量高活性肽可能对整体抑制效果起关键作用。

在生物活性评估方面，研究创新性地采用Caco-2细胞模型进行体内模拟。结果显示，水浮莲蛋白经电化学纯化后的副产物PSed，其DPP-IV抑制活性IC50仅为0.579mg/mL，显著低于大豆蛋白（1.88mg/mL）和乳清蛋白（1.52mg/mL）。这种差异可能源于电化学处理形成的纳米级多孔结构，使水溶性活性肽（分子量<3kDa）更易穿透细胞膜。值得注意的是，PSed的ACE抑制活性（IC50 0.274mg/mL）与乳清蛋白相当，但其DPP-IV抑制活性是后者的3.1倍，这提示水浮莲蛋白可能同时激活两种酶的抑制通路。

研究还发现，水浮莲蛋白的消化产物具有独特的协同增效作用。通过质谱网络分析发现，水浮莲消化产生的GPF（谷胱甘肽相关肽）和VSV（水浮莲特征肽）在肠道环境中可形成复合物，其ACE抑制活性比单一肽段高2-3倍。这种协同效应在乳清蛋白和鸡蛋清中未观察到，可能与其多亚基蛋白结构有关。

最后，研究提出水浮莲蛋白的工业化应用需解决三个关键问题：1）优化提取工艺以减少高温导致的蛋白质变性（当前方法使蛋白质变性率高达45%）；2）开发靶向酶解技术，选择性保留具有生物活性的多肽段；3）建立基于机器学习的生物活性肽预测模型，目前研究已通过深度学习算法成功预测了12种新型ACE抑制肽（准确率达89%）。

该研究为水浮莲蛋白的产业化提供了重要理论支撑，特别是揭示了电化学处理对蛋白质结构和功能特性的双重影响，为开发功能性食品提供了新思路。后续研究将结合肠道菌群代谢组学，深入解析水浮莲蛋白的功能机制，并开发基于微胶囊技术的缓释制剂，以提高生物利用度。