亚临界水介导的双蛋白构象重构对姜黄素基肉松类似物的质地、消化性及释放动力学的影响

《Food Chemistry》：Effect of subcritical water-mediated dual-protein conformational reconstruction on texture, digestibility, and release kinetics of curcumin-based meat floss analogue

　　• 亚临界水诱导蛋白质双重重构与多孔网络形成。• 蛋白质重构改善肉松质地并提高姜黄素递送效率。• 消化过程中姜黄素的释放遵循扩散控制动力学。• 分子模拟揭示了稳定的蛋白质–姜黄素结合机制。**引言**植物蛋白凭借其营养价值和结构多样性，作为可持续且多功能的食品配料受到越来越多的关注（Sun等，2021）。在营养方面，植物蛋白不含胆固醇、不含反式脂肪酸，其氨基酸组成也更符合现代膳食指南，同时避免了动物产品中兽药残留可能带来的风险（Zhang等，2021）。除作为动物蛋白的替代品外，植物蛋白越来越多地被探索作为构建生物活性递送系统和开发下一代功能食品的基质（Inanlar & Capanoglu，2026）。尽管具有这些优势，但其感官和质地特性往往达不到消费者的期望，从而限制了其更广泛的应用（Kumari等，2024）。挤压纤维化、酶法改性等先进加工技术已被用于改善植物肉类似物的纤维质地和风味（Konrad等，2024；Zhang等，2023）。麦麸（WB）是谷物加工过程中产生的富含多种成分的副产物，含有蛋白质、膳食纤维和生物活性化合物，为可持续食品开发提供了营养和结构方面的优势（Zou等，2021）。然而，麦麸复杂的基质结构可能干扰蛋白质相互作用，并限制均匀蛋白质网络的形成。组织化大豆蛋白（TSP）是通过大豆蛋白挤压制成的，具有纤维状结构、良好的持水能力和类似肉类的特性，是植物基肉制品中最常用的原料之一（Li等，2023）。研究表明，蛋白来源和配方对植物基肉制品纤维结构的形成和质地特性有显著影响（Saavedra Isusi等，2023）。然而，这些研究主要集中在宏观质量属性上，蛋白质构象的分子调控在生物活性物质递送方面的研究仍处于未被充分探索的状态。因此，麦麸与组织化大豆蛋白的结合可能具有互补优势，需要适当的结构调控以优化其功能特性。此外，以往的研究表明，蛋白质构象调控可显著改善功能特性，包括溶解性、乳化活性和分子间相互作用，凸显了结构调控在优化蛋白质基递送系统中的重要性（Nan等，2026）。为进一步提升这些产品的功能价值，引入姜黄素等生物活性化合物是一种令人信服的策略。姜黄素具有已被充分记录的抗炎和抗氧化特性，但其在水中的溶解性差、稳定性低以及生物利用度有限等问题阻碍了其在食品中的应用（Wen等，2024）。将姜黄素封装在植物蛋白基质中可有效保护并递送该生物活性分子（Karabulut & Feng，2024）。蛋白质作为递送载体的有效性从根本上取决于其三维构象，这决定了其两亲性、自组装行为以及与生物活性物质的相互作用（Wen等，2022）。具体来说，蛋白质构象重排可暴露被埋藏的疏水区域，调节分子柔性，并产生额外的结合位点，从而增强与疏水生物活性化合物的相互作用，并提高其在消化过程中的稳定性。因此，战略性地修饰蛋白质结构是开发高性能载体的关键。传统的物理、化学和酶法改性方法常存在效率低、潜在化学残留或营养降解等缺陷。相比之下，亚临界水技术作为一种绿色高效的加工替代方案受到了关注。亚临界水是指在加压条件下（1–22.4 MPa）维持在其沸点和临界点之间温度（100–374 °C）的水（Zhang等，2020）。在升高的温度和压力下，水的物理化学性质发生显著变化（例如，介电常数、离子积），从而使其转变为一种优秀的反应介质，能够在不使用化学添加剂的情况下诱导蛋白质的展开、重排和聚集（Wen等，2023）。研究表明，亚临界水处理（SWT）可通过促进部分展开、重排二级结构、暴露功能基团和控制聚集，有效调控蛋白质结构。这些结构改性有助于改善各种植物蛋白的溶解性、乳化性和界面活性（Sun等，2025）。例如，使用亚临界水提取的玉米醇溶蛋白表现出增强的功能特性，包括改善的稳定性与乳化能力（Zhang等，2018）。然而，尽管亚临界水已被探索用于蛋白质提取，其用于精确调控混合植物蛋白体系构象以构建优化的生物活性递送基质的潜力仍未被充分探索。为弥补这一空白，本研究创新性地将亚临界水处理应用于麦麸–组织化大豆蛋白双体系，实现可控的构象重构。系统研究了亚临界水处理参数（含水量、时间和处理温度）对蛋白质体系结构和热性质的影响。随后，将改性后的蛋白质用于制备载姜黄素的肉松类似物，并全面评估了所得产品在模拟消化过程中的质地特性、消化性、姜黄素释放动力学及抗氧化活性保留情况。此外，通过分子对接和分子动力学模拟阐明了潜在的分子机制，特别是重构后的蛋白质与姜黄素之间的相互作用。本工作不仅提供了一种可持续的加工策略，还为设计高质量、具有定制化营养递送特性的植物蛋白基功能食品提供了分子层面的理解。**材料与方法****材料和试剂**麦麸购自山东金石食品科技有限公司（中国潍坊）。根据供应商提供信息，麦麸中约含32.2%膳食纤维、17.4%蛋白质、10.8%水分和5.6%灰分。组织化大豆蛋白购自杭州新尔瑞食品配料有限公司（中国杭州）。根据制造商信息，组织化大豆蛋白蛋白质含量（干基）≥90%，脂肪≤1.0%，水分≤7.0%，灰分≤6.0%，粗纤维≤1.0%，氮溶解指数（NSI）为85–95%。姜黄素（纯度≥95%）……**亚临界水处理参数对可溶性蛋白质含量的影响**如图1A所示，可溶性蛋白质含量随固水比的增大先升高后降低，在1:10（质量/体积）时达到最高值53.23 ± 0.30 g/kg。初期的升高可归因于充足的水分促进了蛋白质水合与溶剂化，破坏了分子间相互作用并提高了溶解性（Zhang等，2018）。同时，适当的固液比也能改善麦麸–组织化大豆蛋白基质与……**结论**本研究证明，亚临界水处理是一种有效调控植物蛋白结构与功能的绿色加工策略。通过在双蛋白体系中诱导可控的构象重构，亚临界水处理促进了稳定的多孔蛋白质网络的形成，分子模拟进一步为蛋白质–姜黄素相互作用增强的结构基础提供了见解，其主要由疏水作用驱动，并以Ile48和Phe12等关键残基为核心。这……**研究局限**本研究存在的若干局限性需要予以承认。首先，所使用的体外消化模型是静态的，无法完全重现人体胃肠道的复杂动态生理环境。其次，姜黄素体外生物可及性的提高尚需通过动物或人体研究进一步验证。第三，本研究未评估亚临界水处理后肉松类似物的长期贮藏稳定性以及封装姜黄素在贮藏期间的化学稳定性。**作者贡献声明****张积贤**：写作—审阅与编辑，写作—原稿撰写，验证，监督，方法学。**王洁宇**：写作—审阅与编辑，写作—原稿撰写，可视化，方法学，数据整理。**王颖**：写作—审阅与编辑。**佟伶君**：写作—审阅与编辑。**刘国艳**：写作—审阅与编辑。**梁丽**：写作—审阅与编辑。**徐欣**：验证，资源。**刘晓芳**：写作—审阅与编辑。**李友东**：写作—审阅与编辑。**温超婷**：……**利益冲突声明**作者声明不存在已知的竞争性经济利益或可能影响本文所述工作的个人关系。**致谢**本研究得到扬州大学高层次人才研究启动基金（137012572、137012095）资助。张积贤｜王洁宇｜王颖｜佟伶君｜刘国艳｜梁丽｜徐欣｜刘晓芳｜李友东｜温超婷