比较研究二糖对尿素诱导大豆蛋白聚集的抑制作用及其机制

推荐 为解决蛋白质在食品加工中因尿素诱导聚集导致品质下降的问题，东北农业大学研究人员以大豆分离蛋白（SPI）为对象，探究蔗糖、麦芽糖和海藻糖三种二糖的抑制效果。结果表明，海藻糖使蛋白粒径降低58.31%，显著优于其他二糖，其通过稳定蛋白展开态抑制聚集，为食品加工中提高蛋白稳定性提供理论依据。

　　

蛋白质在食品加工过程中常因环境胁迫发生变性聚集，这不仅降低产品营养价值，还影响质地与保质期。尿素作为典型变性剂，常用于模拟蛋白聚集过程。然而，聚集体的形成会显著改变食品流变学特性，导致加工效率下降。为此，东北农业大学团队聚焦大豆分离蛋白（SPI），系统评估蔗糖、麦芽糖和海藻糖三种二糖对其尿素诱导聚集的抑制作用，旨在为开发高效蛋白稳定策略提供科学依据。

研究团队采用多尺度表征技术解析二糖的作用机制。首先通过动态光散射测定粒径变化，结合小角X射线散射（SAXS）分析蛋白构象状态；随后利用透射电子显微镜（TEM）与原子力显微镜（AFM）观察微观形貌；最后通过傅里叶变换红外光谱（FTIR）和内源荧光光谱解析结构变化。

实验结果显示，尿素处理使SPI粒径从171.03 nm剧增至520.93 nm，而添加二糖后粒径显著降低：蔗糖组减少21.19%，麦芽糖组减少34.34%，海藻糖组降幅达58.31%。SAXS数据表明，二糖通过稳定蛋白展开态抑制聚集，其中海藻糖形成的“壳状”结构能有效阻隔蛋白分子间相互作用。TEM与AFM图像直观显示，海藻糖组蛋白聚集体最少，表面粗糙度最低。

结构分析进一步验证功能关联：FTIR显示二糖改变了SPI二级结构分布，海藻糖组β-折叠含量显著降低；内源荧光表明色氨酸残基微环境极性变化，暗示疏水核心暴露程度差异。这些发现证实，二糖的抑制效应与其分子结构密切相关——海藻糖凭借独特的双糖环结构与强氢键能力，在蛋白质表面形成稳定水化层，既维持蛋白天然构象又阻碍聚集途径。

研究结论强调，二糖种类对抑制效果具有决定性影响，其中海藻糖表现最优。该成果为食品工业优化蛋白稳定性提供新思路，尤其适用于需高温灭菌或长期储存的产品开发。未来研究可拓展至其他变性剂体系，并探索二糖协同效应机制。

本项工作发表于《Food Hydrocolloids》，其创新性在于系统比较不同二糖的抑制效能，并揭示结构-功能关系。研究不仅深化对蛋白聚集调控的认知，还为开发新型食品添加剂奠定基础，对提升植物蛋白利用率具有重要应用价值。

关键实验技术包括：

1. 动态光散射（DLS）测定蛋白粒径分布
2. 小角X射线散射（SAXS）分析蛋白构象变化
3. 透射电子显微镜（TEM）与原子力显微镜（AFM）观察微观形貌
4. 傅里叶变换红外光谱（FTIR）解析二级结构
5. 内源荧光光谱检测色氨酸微环境变化

研究结果系统揭示：尿素诱导SPI聚集伴随粒径增大与结构展开，二糖通过竞争水分子结合位点稳定蛋白构象。海藻糖因双糖环刚性结构形成致密水化层，显著抑制聚集动力学过程。该机制不同于传统表面活性剂作用模式，为设计智能型蛋白稳定剂提供理论支撑。

讨论部分指出，二糖的抑制效应具有浓度依赖性及pH敏感性，实际应用需优化配方参数。此外，不同二糖的作用差异源于其分子构象与氢键网络特性，这为定向筛选功能糖类提供依据。研究成果对解决乳制品、烘焙食品等加工过程中的蛋白稳定性问题具有指导意义，同时为开发抗聚集功能食品配料开辟新方向。