豌豆蛋白分离物-芦丁复合物的结合机制与动态变化：提升泡沫性能的分子基础

本研究针对豌豆蛋白分离物(PPI)在充气食品中泡沫性能不足的问题，通过多光谱技术、分子对接和分子动力学模拟，揭示了PPI与芦丁(Ru)通过疏水相互作用、氢键和静电作用形成的静态猝灭结合机制，关键氨基酸残基59ASN、60LYS和63ARG促进PPI二级结构部分解折叠。当Ru浓度为0.1024?mM时，PPI结构柔性和表面疏水性显著改善，形成更致密稳定的泡沫界面膜，为植物蛋白在功能食品中的应用提供理论依据。

　　

在追求健康饮食的浪潮中，植物蛋白因其可持续性和低致敏性成为动物蛋白的理想替代品。豌豆蛋白分离物(PPI)虽具有高营养价值，但其紧密的球状结构导致溶解性和发泡性能欠佳，限制了在蛋糕、冰淇淋等充气食品中的应用。蛋白质功能特性与其三维构象密切相关，而多酚类物质可通过非共价相互作用调控蛋白质构象。芦丁(Ru)作为含四个酚羟基的黄酮苷，与蛋白质的相互作用可能成为改善PPI功能特性的关键，但此前缺乏对其动态结合机制的系统研究。

为解决这一问题，中国某研究团队在《Food Chemistry》发表研究，采用紫外-可见光谱(UV-vis)、三维荧光、圆二色谱等多光谱技术，结合分子对接和全原子分子动力学(MD)模拟，首次阐明PPI-Ru复合物的形成机制及其对泡沫性能的影响。研究选用山东宇王生态公司提供的PPI(粗蛋白含量88.3%)和成都普思生物技术公司的Ru(纯度≥95%)制备复合物。

Materials and chemicals
实验材料包括山东宇王生态公司的PPI和成都普思生物技术公司的Ru，所有化学试剂均为分析纯。

UV–vis absorption spectra
通过UV-vis光谱证实PPI-Ru为静态猝灭机制，Ru的加入改变了色氨酸微环境，表明基态复合物形成。

研究结果显示，PPI与Ru的结合主要依赖疏水相互作用，其次为氢键和静电作用。分子对接识别出59号天冬酰胺(59ASN)、60号赖氨酸(60LYS)和63号精氨酸(63ARG)是结合关键位点。MD模拟揭示这些相互作用促使PPI的α-螺旋和无规卷曲减少，β-折叠和β-转角增加，导致蛋白质部分解折叠。当Ru浓度达0.1024?mM时，PPI结构柔性提升，表面疏水性增强，形成的泡沫具有更厚的气-水界面膜、更小且排列更紧密的气泡，表现出最佳发泡性能。

Conclusion
该研究通过实验与计算模拟相结合，阐明PPI-Ru非共价复合物的形成使蛋白质构象更"开放"，这种动态构象变化与泡沫性能改善直接相关。这不仅为理解蛋白质-多酚相互作用提供原子尺度的动态视角，更为设计功能性植物蛋白配料提供新思路。研究获得"十四五"国家重点研发计划(2022YFF1100603、2021YFD2100401)、国家自然科学基金(32202228)等项目的支持。

研究突破在于首次通过MD模拟捕获PPI-Ru相互作用的动态轨迹，揭示构象变化的时程特征，弥补了传统光谱技术只能获取静态信息的局限。发现的关键结合位点可为理性设计高性能PPI基食品配料提供分子靶点，而确定的0.1024?mM最佳Ru浓度具有直接工业应用价值。这些发现对开发营养健康的植物蛋白充气食品具有重要意义，有望推动食品工业向更可持续方向发展。