蛋白工业废弃物中低分子量肽的镁螯合：高效制备与功能特性解析

本研究针对镁(Mg)吸收率低导致的普遍缺乏问题，创新性地利用啤酒废酵母(SBY)和豆粕(SBM)水解肽开展镁螯合研究。通过优化pH(2-4)和Mg2+负载量(5-25 mM)，发现3 kDa SBY肽段螯合率超98%，FTIR证实氨基与羧基为关键结合位点。喷雾干燥产物粒径1000 nm，胃肠模拟显示稳定性良好，细胞实验证实安全性，为工业蛋白废料高值化利用提供新策略。

　　

镁作为人体必需的矿物质，在神经肌肉功能和酶活性调节中扮演关键角色。然而，烹饪过程中80-90%的镁流失，导致全球超半数人群存在摄入不足问题。传统无机镁补充剂因生物利用度低易沉淀，而肽-金属螯合物能维持可溶状态，显著提升吸收效率。这一背景下，如何从廉价工业副产品中开发高效镁载体成为研究热点。

越南某研究机构团队在《Journal of Genetic Engineering and Biotechnology》发表研究，系统评估了啤酒废酵母(SBY)和豆粕(SBM)水解肽的镁螯合性能。通过交叉流过滤(CFF)分级发现，3 kDa肽段在pH 3、40°C条件下实现94.44 mg/g蛋白的螯合效率。FTIR光谱揭示氨基(-NH₂)和羧基(-COO^-)是主要结合位点，喷雾干燥后产物粒径集中在1000 nm范围。特别值得注意的是，≤3 kDa的SBY肽段在模拟胃肠环境中保持98%以上的螯合稳定性，且对HEK293细胞无毒性，展现出优异的应用前景。

研究采用四大关键技术：1) 生物反应器连续酶解工艺制备SBY/SBM水解肽；2) 多级膜过滤(0.2 μm至3 kDa)分级肽段；3) 4-(2-吡啶偶氮)间苯二酚比色法精准测定游离Mg²⁺；4) 结合FTIR光谱和动态光散射技术表征螯合物结构特性。

【肽段回收与特性】
通过12小时自溶结合8小时Alcalase酶解，SBY可溶性蛋白提升6.69倍。氨基酸分析显示，SBY与SBM水解物均富含天冬氨酸(Asp)和谷氨酸(Glu)，但SBY的3 kDa渗透物展现出更强的螯合活性，证实小分子肽的空间结构优势。

【螯合能力优化】
CFF分级使3 kDa肽段的特异性螯合产量提升2.18倍。尽管SBM含更多酸性氨基酸，SBY螯合率仍高出34%，暗示赖氨酸(Lys)和组氨酸(His)等碱性氨基酸的协同作用。在pH 2-4、Mg²⁺负载5-25 mM时，SBY螯合率峰值达99.83%。

【物理化学表征】
FTIR显示螯合后酰胺II带从1579 cm^-1位移至1611 cm^-1，证实氮原子配位作用。未分级水解物螯合后粒径增至1400-3500 nm，而3 kDa肽段维持770-1200 nm，更利于肠道吸收。

【生物适用性验证】
胃肠模拟中，SBY水解物能结合50%游离Mg²⁺，而渗透物在肠阶段发生再螯合。MTT实验显示256 μg/mL剂量下，Mg-SBYP仅引起0.11%细胞死亡，显著优于氯化镁对照组(1.09%)。

该研究开创性地证明工业蛋白废料可转化为高效镁补充剂。SBY小分子肽通过多重配位模式实现近乎完全的镁螯合，其纳米级粒径和胃肠稳定性突破传统补镁制剂的技术瓶颈。更深远的意义在于，为啤酒和油脂加工业的副产品高值化利用提供了可规模化生产的解决方案，契合循环经济发展需求。未来研究可进一步解析特定肽序列的构效关系，推动精准营养制剂开发。