《Food Hydrocolloids》:Alkali-Heat-Treated Ovalbumin: Lysozyme-Assisted Heteroprotein Assembly Enhances Chlorogenic Acid Retention
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•界面收敛性,而非结合能,主导了绿原酸的保留。•溶菌酶稳定了绿原酸结合的异源蛋白界面。•碱性热处理6小时可促进蛋清蛋白-溶菌酶异源蛋白组装的最优化•S-6h–CA–LYS在消化后增强了绿原酸的保留。引言天然多酚类化合物因其抗氧化、抗菌和界面调节活性,在功能食品和营养补充剂递送
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界面收敛性,而非结合能,主导了绿原酸的保留。
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溶菌酶稳定了绿原酸结合的异源蛋白界面。
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碱性热处理6小时可促进蛋清蛋白-溶菌酶异源蛋白组装的最优化
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S-6h–CA–LYS在消化后增强了绿原酸的保留。
引言
天然多酚类化合物因其抗氧化、抗菌和界面调节活性,在功能食品和营养补充剂递送系统中备受关注(Mao等,2025)。然而,其实际应用往往受限于胃肠道消化过程中的稳定性较差。酚类化合物对pH变化、消化酶、胆汁盐和食品基质组分的变化极为敏感,可能导致去质子化、氧化降解、结构转化或过早释放。这些过程通常导致消化后生物利用度有限和功能性保持较弱(Sejbuk等,2024;Yan等,2025)。因此,开发适当的递送或保护系统已成为提高多酚功能性利用的重要策略。绿原酸被选为代表性的酚酸,因为它广泛存在于植物性食品中,并且与抗氧化和健康促进作用相关。此外,绿原酸在胃肠道加工过程中表现出典型酚酸的高敏感性。因此,它为评估基于蛋白质的组装体能否提高消化后酚酸的结合和功能性保持提供了合适的模型化合物。
基于蛋白质的系统特别具有前景,因为它们可以为多酚保留提供结合位点、界面保护和结构支持(Cao等,2025)。在食品蛋白质中,卵类蛋白是一种有吸引力的载体,因其来源广泛、营养价值高,并具有优良的乳化、凝胶和界面特性(Lu等,2025;Rostamabadi等,2023;Zeng等,2025)。然而,天然卵类蛋白具有相对紧凑的球形构象,其中疏水区域和部分反应位点被埋藏在蛋白质内部。这一结构特征限制了小分子多酚结合位点的可及性,并削弱了其作为递送基质的有效性。近年来,物理和化学处理已被广泛用于提高球形蛋白质的多酚负载能力。其中,pH处理、热处理及其组合可通过松弛蛋白质链、暴露带电和疏水基团以及重组氢键网络来调节蛋白质-配体相互作用(Hu等,2023;Yu、Guan、Liu等,2021)。在碱-热条件下,卵类蛋白可通过连续的结构转变而非简单的变性,逐渐转变为热稳定的S-卵类蛋白形式(Hu等,2026;Zhang等,2024)。从卵类蛋白到S-卵类蛋白的转变可能通过多种结构途径影响绿原酸的结合。适度的构象展开可暴露埋藏的疏水斑块、芳香残基相关微环境、带电基团和氢键位点,从而增加绿原酸对潜在结合域的可及性。同时,我们推测过度的结构重组可能促进自身结合或暴露位点的重新埋藏,从而降低结合界面的有效可用性。先前的研究也表明,适度的构象展开通常有利于多酚结合,而过度的处理可能由于蛋白质自身聚集和位点重新埋藏而降低负载效率(Li等,2026)。这些发现表明,构象调节对多酚结合具有双向影响,关键在于平衡结构展开与重组稳定。
与此同时,异源蛋白组装已成为进一步调节蛋白质组织和界面结构的有效方法。溶菌酶是一种高度阳离子蛋白质,可通过静电吸引与带负电的蛋白质结合(Yu等,2026)。这种相互作用可能通过改变粒径、界面堆积和局部结构约束来进一步影响小分子结合和保留。现有的卵类蛋白-溶菌酶体系研究主要集中于复合凝聚、相行为和胶体稳定性(Yan等,2023;Yan等,2025)。然而,卵类蛋白-溶菌酶相行为对多酚递送的功能意义尚未得到充分阐明。特别是,卵类蛋白/S-卵类蛋白-溶菌酶体系扩展的复合物化或凝聚区域如何转化为绿原酸保留、局部界面约束和消化后抗氧化保持仍不清楚(Yan等,2026)。大多数先前的研究强调了二元蛋白质-多酚复合物的结合强度或抗氧化特性。虽然卵类蛋白-溶菌酶复合物化、卵类蛋白-多酚结合和S-卵类蛋白形成已分别进行了研究,但它们在三元递送系统中的机制联系仍理解不足。特别是,多酚保留的改善主要是由卵类蛋白的构象重排、溶菌酶介导的异源蛋白组装,还是由它们对局部结合界面的协同调节所主导,目前尚不清楚。
鉴于上述背景,本研究旨在阐明碱性热处理诱导的卵类蛋白构象重排及其与溶菌酶的异源蛋白组装如何影响绿原酸的识别、保留和消化后功能性保持。为此,首先通过碱-热处理将卵类蛋白转化为不同的结构状态,然后与绿原酸复合形成卵类蛋白/S-卵类蛋白-绿原酸复合物,最后与溶菌酶组装以构建三元异源蛋白-多酚复合物。系统研究了转化行为、胶体性质、相行为、多酚结合能力和消化后抗氧化保持。进一步采用分子对接、分子动力学模拟以及红外和紫外光谱来确定绿原酸保留主要是由蛋白质构象重组、异源蛋白组装还是它们的协同作用所主导。研究结果有望为蛋白质基多酚递送系统的理性设计提供机制支持。
节选
材料
卵类蛋白、溶菌酶和绿原酸购自上海阿拉丁生化科技有限公司(中国,上海)。DPPH、ABTS、过硫酸钾、Folin-Ciocalteu试剂、胃蛋白酶、胰酶、胆汁盐以及所有其他分析级试剂均购自Sigma-Aldrich公司(美国,密苏里州,圣路易斯)。配制所有溶液时均使用去离子水。
S-卵类蛋白的制备
S-卵类蛋白的制备参照Zhang等(2023)报道的方法并作了轻微修改。将卵类蛋白溶解于去离子水中,浓度为30 mg/mL,
转化行为与胶体特性
为阐明碱性热条件下卵类蛋白的时间依赖性结构转化,首先以转化率作为核心指标,并结合粒径和ζ电位进行解释。如图1A所示,表观转化率随孵育时间的延长而逐步增加。0 h时的非零值(26.43% ± 3.23%)表明初始样品已含有一定比例的溶解性热稳定物质。这是合理的,因为
结论
本研究证明,碱性热处理将卵类蛋白从紧凑的天然结构重塑为更加开放和重组的S-卵类蛋白状态,从而改变了其胶体性质、电荷特性和组装行为。这一结构转变增加了结合位点的可及性,并为绿原酸的结合创造了更有利的界面。因此,S-卵类蛋白表现出比天然卵类蛋白更强的多酚负载能力和更突出的抗氧化表现。进一步引入
CRediT作者贡献声明
刘孟卓:撰写—初稿、数据整理、概念构思。李浩颖:可视化、调查。张家辉:验证、监督。李涵玉:撰写—审阅与编辑、资金获取。李京红:项目管理、方法学
未引用参考文献
Hu等,2023;Liu等,2022;Wang等,2022;Wang等,2022;Wang等,2020;Yan等,2025;Yu等,2021。
关于写作过程中生成式人工智能及人工智能辅助技术的声明
在本文撰写过程中,作者使用了Chat GPT 5.0进行语言润色。使用该服务后,作者(刘孟卓和李涵玉)对内容进行了审阅和编辑,并对已发表文章的内容承担全部责任。
致谢
本研究受国家自然科学基金(32502257)和中国黑龙江省自然科学基金(YQ2025C012)资助。
刘孟卓|李京红|李浩颖|李涵玉|张家辉