《Food Chemistry》：Integrating spectroscopic techniques and molecular dynamics simulations to probe the interaction between hesperidin and soy protein isolate and the consequent functional improvements
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本研究合成大豆蛋白 isolate（SPI）与橙皮苷（HP）复合物，通过光谱分析和分子模拟证实其通过氢键和疏水作用结合，显著提升SPI的泡沫活性和乳化活性（分别提高4.70%和28.16%），但复合物稳定性下降。该机制为植物蛋白改性提供了新策略。
作者：马朝阳、宋德奥、陈景辉
江南大学食品科学与技术学院，中国江苏省无锡市，214122
摘要
天然多酚与蛋白质结合后，可以赋予蛋白质独特的功能特性。本研究合成了大豆蛋白分离物（SPI）- 葡萄柚苷（HP）复合物，并系统地研究了它们的结构与功能特性之间的相互作用。实验结果表明，SPI与HP的结合使颗粒大小从279.2 ± 1.4 nm显著增大到377.6 ± 19.2 nm，同时ζ电位从-24.6 ± 1.3 mV略微升高至-22.0 ± 0.6 mV。多种光谱分析技术显示，SPI的α-螺旋结构减少，荧光强度明显减弱，其次级结构发生了变化，表现为α-螺旋减少而β-折叠增加。分子对接和动力学模拟进一步证实，SPI通过氢键和疏水相互作用与HP形成了复合物。此外，功能表征研究表明，在HP浓度为1.25 mg/mL时，该复合物提高了蛋白质的柔韧性（57.60%）、表面疏水性（41.72%）和乳化活性（28.16%），但泡沫稳定性和乳化稳定性分别降低了5.79%和12.91%。这项研究进一步揭示了蛋白质与多酚之间的复杂相互作用机制，为SPI和HP在食品中的应用提供了新的见解。
引言
大豆蛋白分离物（SPI）是一种丰富的植物蛋白来源，常用于乳制品替代品、冷冻甜点、营养补充剂和肉类替代品等产品中（Kim等人，2024；Tang、Yao等人，2024）。由于其优异的生物亲和性和两亲性，SPI还被广泛用作某些活性物质的载体，并应用于化妆品和医药领域（Tang，2019）。然而，SPI在某些功能特性方面存在不足，尤其是在界面性能方面与动物蛋白（如酪蛋白和明胶）相比存在明显差异（Mozafarpour等人，2019）。这一限制阻碍了SPI在食品中的广泛应用。最近的研究表明，蛋白质-多糖复合物可以改善食品系统的功能性能；例如，肌动蛋白和海藻酸钠被用于稳定高内相Pickering乳液，作为乳状香肠中的脂肪替代品（Qi等人，2025）。因此，有必要增强SPI的功能特性。许多技术已被用于改性SPI，如超声波处理、酶水解、热处理、挤压等（Cheng等人，2024；Yan、Xu等人，2021）。然而，过度的酶水解、加热和超声处理可能会损害SPI的部分功能特性，而有限的处理则无法有效改变其结构（Keerati-u-rai & Corredig，2009）。因此，这些技术在实际应用中仍存在许多不可控因素。此外，协同物理处理（如pH循环与超声波的结合）最近被证明可以显著改善植物蛋白的结构和功能特性，为SPI的改性提供了有前景的策略（Li等人，2026）。近期研究表明，蛋白质可以通过分子间相互作用与多酚形成复合物（Manzoor等人，2024；Teng等人，2012）。蛋白质-多酚复合物的形成不仅赋予蛋白质独特的生物活性，提高了多酚的水溶性和稳定性，还改变了蛋白质的空间构象，使其结构更加灵活和松散（Mohammadian等人，2024；Zheng等人，2019）。这种增加的灵活性和开放性通常是有益的，因为它们促进了疏水性和功能残基的暴露，扩大了有效表面积，从而增强了蛋白质在界面上的吸附和重组能力，进而提高了乳化、发泡和抗氧化等性能。Song等人（2023）证明，SPI与年轻苹果多酚的复合物增强了乳化性能。Yan等人（2022）发现，用SPI-没食子酸复合物制备的乳液不仅颗粒尺寸更小，还减缓了脂质氧化。Li、Kong等人（2023）比较了三种黄酮类化合物（木犀草素、芹菜素和槲皮素）修饰的SPI复合物的发泡行为，发现这三种黄酮类化合物均改善了SPI的发泡性能。然而，不同黄酮类化合物所需的最佳发泡浓度有所不同。由于多种多酚与SPI的结合机制不同，SPI的功能特性变化也各不相同（Li、Liu等人，2023；Ma等人，2024）。葡萄柚苷（HP）是一种天然多酚，广泛存在于柑橘皮中，具有多种生物活性（Pyrzynska，2022），但由于水溶性差、稳定性低和生物利用度不足，其在食品工业中的应用受到严重限制（Devi等人，2015）。SPI与HP的结合可以互补地增强SPI的功能特性，同时提高HP在水中的稳定性和溶解度。
本研究首先通过颗粒大小和浊度评估了HP对SPI的宏观结构影响，然后利用紫外光谱、傅里叶变换红外光谱和荧光光谱结合分子对接和动力学模拟探讨了相互作用机制，并分析了它们的结构-活性关系。最后，评估了复合物的界面和抗氧化特性，以确认HP对SPI功能特性的增强作用。总体而言，本研究为蛋白质-多酚相互作用机制提供了新的见解，并为改善植物源蛋白质的特性提供了新策略。
材料
SPI（纯度≥95%）购自XABC Biotech Co., Ltd.（中国陕西）；葡萄柚苷（纯度≥98%）、猪胰酶（≥250 U/mg）、1,1-二苯基-2-吡啶基肼（DPPH）和8-氨基-1-萘磺酸（ANS）购自上海 Yuanye Biotechnology Co., Ltd.（中国上海）；2,2'-偶氮双(3-乙基苯并噻唑-6-磺酸）（ABTS）购自上海 Aladdin Bio-Chem Technology Co., Ltd.
复合物的制备
首先使用1 M NaOH将15 mg/mL的SPI溶液调至pH 12.0。HP的包封效率
图1A显示，随着HP浓度的增加，包封效率（EE）持续下降，而释放效率（LA）逐渐增加。在0.25至0.75 mg/mL范围内，EE从95.90 ± 3.44%降至67.37 ± 3.43%，LA从15.98 ± 0.57 mg/g增加到33.69 ± 1.71 mg/g。当HP浓度进一步升高至1.25 mg/mL时，EE显著下降至43.31 ± 2.58%，而LA仅增加到36.09 ± 2.15 mg/g，表明改善效果有限。这些结果表明，天然蛋白质-多酚相互作用对此过程有重要调控作用。结论
本研究将SPI与HP结合，并全面阐明了它们之间的相互作用机制。随着HP浓度的增加，复合物的包封效率从95.90 ± 3.44%降至43.31 ± 2.58%，而释放效率从15.98 ± 0.57 mg/g增加到36.09 ± 2.15 mg/g。作为SPI的交联剂，HP使颗粒大小和浊度逐渐增大，分别达到377.6 ± 19.2 nm和1.89 ± 0.01。
作者贡献声明
马朝阳：撰写初稿、监督、研究、概念设计。
宋德奥：审稿与编辑。
陈景辉：软件处理。
未引用的参考文献
Lei等人，2023
利益冲突声明
作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。
致谢
作者感谢“双一流”计划的支持。
