多巴胺修饰水合二氧化硅固定化风味酶高效释放β-乳球蛋白生物活性肽的研究

针对液态酶水解β-乳球蛋白(β-Lg)稳定性差、成本高及肽回收率低等问题，研究人员开发了多巴胺修饰水合二氧化硅固定化风味酶(DHS-F)，显著提升酶的热稳定性(pH 6–10，70°C活性达69.7%)和重复使用性(20次循环保留50%活性)，实现72.6%水解度并获得80%以上分子量<1 kDa的ACE抑制肽，为食品蛋白资源高值化利用提供新策略。

　　

论文解读

在功能性食品和生物医药领域，如何从牛奶蛋白β-乳球蛋白(β-Lg)中高效释放具有降压、抗氧化等功能的生物活性肽，一直是科学家们关注的焦点。然而传统液态酶解法面临三重困境：游离酶在高温或极端pH下易失活，工业生产成本居高不下，小分子肽分离回收效率低。更棘手的是，β-Lg作为婴幼儿常见过敏原，其酶解过程还需兼顾降低致敏性。这些瓶颈严重制约了乳清蛋白资源的高值化开发。

针对这一系列挑战，广东高校和山东科技企业联合团队创新性地将仿生化学与酶工程相结合，开发出多巴胺修饰水合二氧化硅(DHS)固定化风味酶(DHS-F)系统。这项发表于《Food Chemistry》的研究显示，该技术不仅使酶在70°C下的相对活性提升至游离酶的3.4倍，更成功鉴定出49种新型ACE(血管紧张素转换酶)抑制肽，为功能性乳制品开发提供了全新解决方案。

研究团队运用四大关键技术：①多巴胺仿生修饰构建亲水化载体界面；②傅里叶变换红外光谱(FTIR)和热重分析(TGA)验证酶-载体共价结合；③BCA法测定蛋白负载量；④超滤结合LC-MS/MS肽组学分析水解产物。通过系统优化，实现了载体比表面积提升与酶分子定向固定的协同效应。

结构表征
SEM电镜揭示载体表面从光滑(HS)到粗糙(DHS)的形貌演变，FTIR在1635 cm^-1处新出现的特征峰证实了酶与载体间希夫碱键的形成。TGA曲线显示DHS-F在300°C时失重率较游离酶降低15.8%，表明固定化显著增强热稳定性。

催化性能
在70°C苛刻条件下，DHS-F活性保持率(69.7%)远超游离酶(20.3%)，且20次重复使用后仍保留53.2%初始活性。其最适pH范围拓宽至6-10，较游离酶提升2个pH单位。动力学参数显示，固定化使K_m值降低37.5%，表明底物亲和力显著增强。

肽谱分析
72.6%的水解度创下β-Lg酶解新纪录，超滤结果显示<1 kDa小肽占比达83.4%。肽组学鉴定出含LPYPR等核心序列的49种ACE抑制肽，其中三肽VAG在50 μg/mL浓度下抑制率达61.3%。分子对接揭示这些肽段通过阻断ACE活性中心Zn²⁺结合域发挥作用。

结论与展望
该研究突破性地将仿生粘附策略应用于食品酶工程领域，DHS-F系统兼具经济性(载体成本降低60%)与高效性(单位酶产能提升4.2倍)。特别值得注意的是，固定化过程诱导的酶构象变化意外增强了其对疏水性氨基酸的切割特异性，这为定向设计功能肽提供了新思路。Xu Zhao和Yuqin Cheng等作者强调，该技术可扩展至其他乳蛋白或植物蛋白体系，其模块化设计尤其适合工业化连续生产。未来通过整合AI预测与自动化控制，有望建立从蛋白质序列到功能肽的智能生产新范式。