大豆蛋白水解物对EGCG诱发苦味和涩味的缓解作用:计算机模拟与电子舌综合研究

《Food Chemistry》:Mitigation of EGCG-induced bitterness and astringency by soy protein hydrolysates: an integrated in silico and electronic tongue study

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年10月23日 来源:Food Chemistry 10.4

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   摘要表没食子儿茶素没食子酸酯 (EGCG) 是茶中含量最丰富的多酚之一,由于其强烈的涩味和苦味,难以利用。本研究采用计算机模拟和实验策略,确定大豆分离蛋白水解物 (SPIHs) 是否能调节与 EGCG 相关的感知属性。首先,对大豆蛋白进行计算机模拟消化并进行随后的分子对接表明

  

摘要

表没食子儿茶素没食子酸酯 (EGCG) 是茶中含量最丰富的多酚之一,由于其强烈的涩味和苦味,难以利用。本研究采用计算机模拟和实验策略,确定大豆分离蛋白水解物 (SPIHs) 是否能调节与 EGCG 相关的感知属性。首先,对大豆蛋白进行计算机模拟消化并进行随后的分子对接表明,产生的几种肽与 EGCG 具有显著亲和力。使用电子舌证实了这些假设:添加 SPIHs 确实减少了苦味和涩味。这种效果在 EGCG 混合物制剂 P1.3 和 P2.5 (0.5) 中尤为明显。理化表征数据(粒径、FTIR、UV–vis、荧光和 CD)同样验证了 SPIH 与 EGCG 形成稳定复合物的潜力。总体而言,SPIHs 能够减少 EGCG 的苦味和涩味,为具有更愉悦属性的蛋白强化功能茶饮铺平了道路。

引言

表没食子儿茶素没食子酸酯 (EGCG) 是绿茶中主要的儿茶素,是一种强效抗氧化剂,具有众多有益的健康影响,包括抗炎、抗肿瘤和心脏保护作用 (Chen et al., 2019; Li et al., 2021; Zhou et al., 2020)。EGCG 也是导致茶具有特征性涩味和苦味的主要成分,因为它与唾液蛋白强烈相互作用,并含有没食子酸结构。广泛用于营养保健品和食品中,EGCG 增强蛋白功能,稳定脂质,并作为茶多酚的主要生物活性物质之一 (Maqsood et al., 2013)。蛋白 - 多酚的非共价和共价相互作用能够重新设计蛋白功能,增强乳化、抗氧化和营养品质 (Zhang, Wang, et al., 2021; Xu et al., 2019)。在多酚中,绿茶 EGCG 通过疏水作用和碱性或酶促共价键与蛋白质强烈相互作用,改变蛋白结构和功能 (He et al., 2019; Zhang, Zhang, & Zhao, 2021)。EGCG 是茶中最常见的儿茶素,是脯氨酸丰富蛋白和乳蛋白的高亲和力蛋白结合剂,导致构象变化和聚集 (Canon et al., 2013; Wei et al., 2015)。这种结合不仅能稳定生物活性化合物,还有潜力作为一种新方法从大豆蛋白水解物 (SPH) 中沉淀肽,对功能改进和靶向肽分离具有重要意义。EGCG 与蛋白的相互作用可以通过将 EGCG 隔离在蛋白中来中和茶的涩味和苦味,限制其与唾液蛋白的相互作用,从而抑制收敛感和苦味。因此,蛋白 -EGCG 复合物不仅提供了提高食品功能性的机会,还提供了改善茶和茶食品风味的方法。
大豆分离蛋白 (SPI) 是一种富含蛋白质的植物蛋白,具有优异的乳化和加工性能,但在灵活性、界面行为和抗氧化活性方面存在固有的结构限制 (Ke & Li, 2024)。酶解通过降低分子量、暴露疏水基团和增强抗氧化和乳化活性来提高 SPI 的功能性 (Yuan et al., 2021)。大豆蛋白水解物 (SPHs) 不仅产生 ACE 抑制、抗氧化和抗致癌肽,还为蛋白 - 多酚相互作用提供了有前景的平台,以增强食品和健康产业中营养保健品的稳定性和递送 (Lan et al., 2020)。
尽管对蛋白与 EGCG 的相互作用进行了大量研究,但大多数研究局限于完整蛋白,以及多酚 - 蛋白相互作用导致的结构和功能修饰。对乳蛋白、明胶和大豆蛋白的研究分析了蛋白构象和聚集的修饰,抗氧化活性,以及将蛋白用作 EGCG 载体的利用 (Canon et al., 2013; Kanakis et al., 2011; Lan et al., 2020; Wei et al., 2015; Wu et al., 2023)。特别是,对大豆肽和大豆蛋白水解物的研究表明,肽 -EGCG 相互作用导致复合物形成以及结构和功能特性的修饰 (Lan et al., 2020; Wu et al., 2023)。与此同时,这些研究集中在复合物形成、结构特征、肽回收和功能性质上,而不是使用大豆蛋白水解物调节 EGCG 苦味和涩味的可能性。
总体而言,大豆蛋白的酶解被发现会产生具有游离反应性氨基酸残基的肽,通过氢键、疏水作用和其他非共价相互作用促进与 EGCG 的相互作用,以改善形成复合物的功能特性 (Wu et al., 2023; You et al., 2021; Zhou et al., 2020)。此外,值得注意的是,EGCG 是导致茶苦味和涩味的主要化合物,这是由于该分子与唾液蛋白反应形成沉淀并引起相应的感觉 (Canon et al., 2013; Wei et al., 2015)。因此,SPIH-EGCG 复合物的形成可能有助于减少可以与唾液蛋白相互作用的游离 EGCG 的量,并改变茶多酚的苦味和涩味感觉。然而,大豆蛋白水解物减少 EGCG 引起的苦味和涩味的能力仍未得到充分表征。
大豆肽 -EGCG 相互作用的证据正在增加;然而,这些相互作用的感官影响尚未得到充分表征。特别是,SPIHs 修饰 EGCG 触发的苦味和涩味的能力很少受到关注,且预测的肽 -EGCG 相互作用与味觉相关反应之间的关系研究不足。因此,本研究的创新性不在于证明大豆肽 -EGCG 相互作用本身,而是使用结合计算机模拟肽预测、分子对接和电子舌分析的综合方法来调查其可能的感官调节。进一步进行了理化研究和光谱研究,以表征与 SPIH-EGCG 复合物形成相关的变化。
本研究的目的是检验大豆分离蛋白水解物 (SPIHs) 减少与 EGCG 相关的苦味和涩味的能力。第一步是使用 PeptideCutter 预测酶解和化学水解产生的肽,然后使用分子对接来识别潜在的 EGCG 结合肽并深入了解肽 -EGCG 相互作用的机制。接下来,使用电子舌评估了 pH 1.3 和 2.5 的胃蛋白酶、胰蛋白酶、糜蛋白酶和甲酸水解产生的 SPIHs 对 EGCG 相关味觉反应的影响。通过粒径、zeta 电位、FTIR、UV-Vis 光谱、荧光光谱和圆二色谱分析进一步研究了 SPIH-EGCG 复合物的形成及其相应的结构特征。

章节片段

材料

大豆分离蛋白粉由上海麦克林生化科技有限公司提供,并在 4 °C 下保存至使用。食品级酶胃蛋白酶(来自猪胃黏膜的内切蛋白酶)(货号 P8160)、胰蛋白酶和糜蛋白酶(来自猪胰腺腺体的内切蛋白酶)(货号 T8150)购自北京索莱宝科技有限公司,作为化学水解的甲酸购自成都科隆化工有限公司,表没食子儿茶素没食子酸酯 (EGCG,纯度

SPIH 衍生肽与 EGCG 的计算机模拟预测和对接分析

进行了分子对接分析以评估 SPI 衍生肽对 EGCG 的结合亲和力,并识别具有有利相互作用特性的肽序列。不同水解方法产生的肽 [胰蛋白酶,糜蛋白酶,胃蛋白酶 (pH 1.3 & >2),Lys C,Arg C,Asp N,Glu C (磷酸),Proteinase K,Thermolysin,CNBr 和甲酸] 的对接能量范围为 -9.4 到 -4.3 kcal/mol(补充表 S1;图 1A–D)。在所评估的水解

结论

本工作表明,大豆分离蛋白水解物 (SPIHs) 与表没食子儿茶素没食子酸酯 (EGCG) 有效相互作用,增强了蛋白强化茶饮的感官可接受性。通过计算机辅助水解和对接,鉴定出对应于 Lys C、Asp N、胰蛋白酶、Arg C、Glu C (磷酸) 和甲酸的肽与 EGCG 强结合,能量低至 -9.4 kcal/mol,这是由于疏水作用和氢键作用的结合。该

CRediT 作者贡献声明

Rania Mohamed: 写作 - 审阅与编辑,写作 - 原始草稿,软件,方法学,调查,形式分析,数据管理,概念化。Hongyu Yang: 方法学,调查。Luo Liyong: 资源,项目管理,资金获取。Liang Zeng: 监督,资源,项目管理。Wei Luo: 写作 - 审阅与编辑,可视化,监督,调查,概念化。

知情同意声明

不适用。

机构审查委员会声明

不适用。

资金

本工作由 重庆市技术创新与应用发展专项项目 (CSTB2023TIAD-KPX0033 和 CSTB2022TIAD-KPX0094),以及 科技部项目 (2022YFD1600800),中国国家自然科学基金 资助项目 (32172627),中央高校基本科研业务费 (SWU-XDJH202316),重庆市现代农业产业技术体系创新团队 (CQMAITS202308),集成与示范

未引用参考文献

Manzoor et al., 2024
Pi et al., 2023

利益冲突声明

作者声明以下财务利益/个人关系,这些关系可能被视为潜在的利益冲突:Luo Wei 报告获得了财务支持。本工作由重庆市技术创新与应用发展专项项目 (CSTB2023TIAD-KPX0033 和 CSTB2022TIAD-KPX0094) 支持。Luo Wei 报告获得了中央高校基本科研业务费 (SWU-XDJH202316),重庆市现代农业产业
Rania Mohamed|Hongyu Yang|Luo Liyong|Liang Zeng|Wei Luo
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