大豆蛋白纳米纤维与多酚相互作用构建自组装水凝胶：分子互作机制与凝胶特性解析

本研究针对天然蛋白基水凝胶成型可控性差、机械性能不足等问题，以大豆蛋白纳米纤维（SPNF）为基质，通过多酚（TA/EGCG/GA）介导的分子自组装构建功能化水凝胶。结合分子对接与光谱技术揭示氢键/疏水作用主导的互作机制，获得具有优异抗氧化性（DPPH/ABTS+清除率近100%）和可调控流变特性的智能材料，为食品与生物医学领域提供新型功能凝胶设计策略。

　　

研究背景
水凝胶作为三维亲水网络结构，在药物递送和食品工程等领域应用广泛，但天然聚合物基水凝胶普遍存在机械强度低、功能单一等瓶颈。大豆蛋白虽具原料优势，其凝胶性能却逊于动物蛋白，而纳米纤维化（形成富含交叉β-折叠的SPNF）可显著提升其功能特性。与此同时，多酚类物质因其卓越的抗氧化活性成为生物活性材料设计的热门候选，但其与蛋白纳米纤维的协同作用机制尚不明确。

重庆市自然科学基金支持的研究团队在《Food Bioscience》发表论文，系统探究了单宁酸（TA）、表没食子儿茶素没食子酸酯（EGCG）和没食子酸（GA）三种多酚与SPNF的相互作用。通过多尺度表征发现，多酚通过重构蛋白质二级结构诱导形成致密凝胶网络，其结合能力排序为SPNF-TA > SPNF-EGCG > SPNF-GA，相关成果为开发抗氧化功能凝胶材料提供了理论依据。

关键技术方法
研究采用酸热法制备SPNF，通过浊度分析评估多酚浓度对蛋白质聚集的影响；运用TEM观察凝胶微观形貌，FT-IR和荧光猝灭实验解析结构变化；结合分子动力学模拟阐明氢键/疏水相互作用机制；采用流变仪测定凝胶力学性能，并通过DPPH/ABTS⁺自由基清除实验评价抗氧化活性。

研究结果

1. SPNF-多酚自组装水凝胶的形成
浊度实验显示多酚浓度与蛋白质聚集程度呈正相关，TA在0.2 mg/mL时即可引发显著相变。TEM证实多酚诱导SPNF形成分支状三维网络，其中TA组纤维交联密度最高。

2. 分子相互作用机制
荧光猝灭分析表明静态猝灭是主要作用方式，结合常数达10⁴ M^-1量级。FT-IR显示多酚使SPNF的β-折叠含量提升12-18%，同时暴露更多疏水氨基酸残基。分子对接揭示TA通过7个氢键与SPNF结合，作用力显著强于EGCG（4个氢键）和GA（2个氢键）。

3. 功能特性调控
流变测试表明TA组储能模量（G'）达1200 Pa，是空白组的15倍。抗氧化实验中，0.5 mg/mL多酚浓度下所有凝胶对ABTS⁺清除率均超95%，TA组同时展现pH响应性溶胀行为。

结论与意义
该研究首次系统比较了不同结构多酚对SPNF凝胶的调控规律，证实分子量越大、酚羟基越多的多酚（如TA）越能促进高强度抗氧化凝胶的形成。所建立的结构-功能关系模型不仅拓展了植物蛋白在功能性食品中的应用场景，也为创制可编程生物材料提供了新思路。特别是TA-SPNF体系展现的pH响应特性，在靶向递送系统开发中具有独特优势。