《Food Chemistry》：Protein composition governs soy yogurt gelation: Role of relative proportions of 7S and 11S globulins
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•分子动力学模拟结合实验揭示了成分依赖的凝胶化现象。•平衡的 7S/11S 比例（约 1:1）产生了最高的持水力（70.6%）。•高 7S 含量（>50%）增强了疏水相互作用（>60%）和凝胶强度。•高 11S 含量有利于离子/二硫键相互作用，但降低了凝胶的均匀性。•研究结果
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分子动力学模拟结合实验揭示了成分依赖的凝胶化现象。
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平衡的 7S/11S 比例（约 1:1）产生了最高的持水力（70.6%）。
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高 7S 含量（>50%）增强了疏水相互作用（>60%）和凝胶强度。
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高 11S 含量有利于离子/二硫键相互作用，但降低了凝胶的均匀性。
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研究结果指导了高质量大豆酸奶的蛋白质成分设计。
引言
过去十年间，社会对可持续和健康食品关注度的提高刺激了植物基食品的快速增长（Craig 等，2021）。然而，近年来其市场表现下滑，2023 年和 2024 年美国市场出现下降，2024 年欧洲国家（如荷兰和英国）市场也出现下降（Good food institute Europe, 2024）。例如，植物基酸奶，尤其是大豆酸奶，经常因其质地粗糙、颗粒感强以及相对于传统乳制品而言口感较差而受到批评（Li 等，2025；Saavedra Isusi 等，2022）。
大豆酸奶本质上是一种蛋白质凝胶，是由乳酸菌（LAB）酸化诱导大豆蛋白聚集及随后三维网络的形成而形成的。大豆蛋白的凝胶特性主要受其两种贮藏球蛋白控制，即 7S（β-伴大豆球蛋白）和 11S（大豆球蛋白），它们总共占大豆蛋白重量的 80%（Pang 等，2021；Wolf, 2002；Zhao 等，2023）。其中，7S 球蛋白是由三个亚基（α, α', β）组成的三聚体，而 11S 球蛋白是六聚体，每个亚基由一条酸性多肽链和一条碱性多肽链组成（Nishinari 等，2014）。这两种球蛋白在结构上的差异导致了不同的聚集途径和凝胶化行为。总体而言，富含 11S 的体系表现出更快的凝胶化速度，在热处理和酸化过程中二硫键交叉连接的贡献更大（He 等，2016；Pang 等，2021），而富含 7S 的体系形成更松散、溶解性更强的蛋白质网络，具有更强的疏水相互作用（Hou 等，2025；Ju 等，2022）。这些分子差异将转化为所得蛋白质凝胶的粒径、微观结构和凝胶特性（如硬度和持水力（WHC））的显著变化（Ren, Feng, et al., 2024；Wu 等，2019）。因此，大豆蛋白中 7S 和 11S 的相对含量是其凝胶结构和质地的关键决定因素。
鉴于大豆品种中 7S 和 11S 球蛋白相对比例的固有差异（表 S1），战略性地筛选和选择目标品种代表了一种可行的、上游方法来从根本上提高大豆酸奶的质地质量。与后处理或配方干预不同，这种原材料驱动的策略在源头操作，能够在最大限度地减少对添加剂或复杂加工依赖的同时实现内在质地优化，从而支持清洁标签、高质量植物基酸奶的可扩展开发。然而，迄今为止，大多数现有研究侧重于使用特定大豆品种进行定性研究，例如那些不表达 7S 或 11S 球蛋白的品种（Meng 等，2016；Zhou 等，2019）。因此，由于原材料（即大豆品种）选择的限制，关于 7S/11S 成分对其凝胶特性的定量研究仍然具有挑战性。尽管 Ren, Liang, et al. (2024) 研究了补充 7S 或 11S 蛋白的豆浆凝胶的凝胶特性，然而他们的实验设计仅涵盖了狭窄的 7S 与 11S 比例范围，并且未涉及相关的调控机制。更重要的是，这些现有研究大多基于豆腐加工检查大豆蛋白或豆浆凝胶，即 GDL 诱导或热/离子诱导凝胶（Guo 等，2024；James & Yang, 2016；Li 等，2020；Pang 等，2021），其结果不能直接应用于大豆酸奶。正如 Pang 等（2019）最近证实的那样，他们证明 GDL 诱导和发酵诱导的豆浆凝胶在质地、WHC 和润滑特性上存在显著差异。例如，Zhou 等（2019）发现，使用缺乏 7S 的大豆品种进行 LAB 诱导大豆蛋白凝胶的凝胶特性结论与通常认为的热诱导凝胶的结论大相径庭。迄今为止，关于定量 7S/11S 成分对 LAB 诱导大豆酸奶凝胶化行为的影响及其机制尚未得到充分阐明。
尽管之前的研究已证明 7S 和 11S 球蛋白在结构和功能特性上存在差异，但它们的比例如何调控大豆酸奶凝胶化的机制仍尚不清楚。我们假设改变 7S/11S 比例会改变酸诱导凝胶化过程中的分子间相互作用，从而影响大豆酸奶的微观结构和理化性质。为了检验这一假设，我们将具有控制 7S/11S 比例的重组蛋白质体系与分子动力学模拟和互补实验分析相结合，包括分子间力测量、粒径分析、SEM 观察和流变学表征。研究结果提供了蛋白质成分在大豆酸奶凝胶化中作用的机制见解，并为通过蛋白质成分优化设计具有改进质量的清洁标签大豆酸奶提供了理论基础。
章节摘录
材料
脱脂大豆粉由临沂善颂生物制品有限公司提供。豆浆粉（40.6% 蛋白质，18.6% 脂肪，12.6% 碳水化合物和 2.01% 水分，w/w）由黑龙江冰泉实业有限公司提供。植物基酸奶发酵剂 （嗜热链球菌、乳乳杆菌和干酪乳杆菌） 购自华南农业大学。所有其他试剂均为分析纯。
分子对接和分子动力学（MD）模拟
大豆 11S 球蛋白（PDB-ID: 1OD5）和 7S 球蛋白（PDB-ID: 1UIK）
分子对接和分子动力学（MD）模拟
为了揭示低、中、高 7S 比例系统中蛋白质聚集背后的分子结合机制的内在结合偏好，我们分析了这三种系统中主要的分子间蛋白复合物，即 11S–11S、11S–7S 和 7S–7S 复合物（图 S2），使用 pH 4.6 下的 200 ns MD 模拟（图 1），并通过 MM-PBSA 方法分析所得对接簇结构的结合自由能和每个残基的贡献（Lu，
结论
在本研究中，通过乳酸菌发酵生产了蛋白质成分经精确调整（使用分离的富含 7S 和 11S 组分）的大豆酸奶。当 7S 比例较低时（7S/(7S + 11S) < 40%），由 11S 球蛋白主导的疏水相互作用和离子键构成了所得凝胶网络分子间力的大部分，导致结构致密但不均匀。当 7S 比例处于中间范围（40% 至 47%）时，产生的蛋白质
CRediT 作者贡献声明
梁佩君： 写作 – 审阅与编辑，写作 – 原稿，验证，方法论，形式分析，数据整理，概念构思。焦文娟： 写作 – 审阅与编辑，监督，资源，方法论。方翔： 写作 – 审阅与编辑，验证，资源，方法论，形式分析。吴剑峰： 写作 – 审阅与编辑，可视化，验证，监督，资源，方法论，资金获取，概念构思。
利益冲突声明
作者声明不存在已知会影响本文报道工作的竞争性经济利益或个人关系。
致谢
本研究由 广东省基础与应用基础研究基金 资助（2023A1515110563）。
梁佩君 | 焦文娟 | 方翔 | 吴剑峰
