通过可溶性大豆多糖与大豆分离蛋白复合物的非共价组装调控二酰甘油乳液的界面行为

《Food Chemistry》:Regulating the interfacial behavior of diacylglycerol emulsions via non-covalent assembly of soluble soybean polysaccharide and soy protein isolate complexes

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年08月22日 来源:Food Chemistry 10.4

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   •SSPS 浓度决定了 SPI-SSPS 复合物的整体结构演变。•在 0.3–0.4% 浓度下形成致密的 SSPS 网络,增强了空间位阻和稳定性。•SPI 和 SSPS 主要通过静电作用和氢键形成复合物。•SSPS 诱导 SPI 展开,增加了二级结构的无序性。引言大豆分离蛋白

  
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    SSPS 浓度决定了 SPI-SSPS 复合物的整体结构演变。
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    在 0.3–0.4% 浓度下形成致密的 SSPS 网络,增强了空间位阻和稳定性。
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    SPI 和 SSPS 主要通过静电作用和氢键形成复合物。
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    SSPS 诱导 SPI 展开,增加了二级结构的无序性。

引言

大豆分离蛋白 (SPI) 因其良好的乳化性和凝胶特性而在食品工业中应用广泛 (Yuan et al., 2025)。然而,其加工功能性与分子结构和胶体状态密切相关,其固有的聚集倾向和溶解度不足限制了其在某些复杂食品基质中的有效应用 (Xu, Zhang, Ma, Wang, & Zhang, 2025)。针对这一挑战,近年来蛋白质与多糖的非共价复合已作为一种温和、绿色且可控的改性策略应运而生 (Cheng et al., 2025)。该方法利用多种非共价相互作用,包括静电作用、疏水作用和氢键,诱导蛋白质 - 多糖复合物的形成,从而协同改善蛋白质的溶解度、稳定性和界面行为 (Li, Huang et al., 2025)。既往研究表明,SPI 可与多种多糖发生非共价相互作用,如壳聚糖、瓜尔胶、结冷胶和κ-卡拉胶 (Han, Zhu, Zhang, Liu, & Wu, 2024; Lu, Lee, & Yang, 2023)。这些相互作用诱导蛋白质构象和二级结构的变化,以及功能特性的改变。因此,它们影响 SPI 的多种行为,如凝胶化、乳化和发泡。
大豆可溶性多糖 (SSPS) 源自大豆加工副产品,由于其明确的组成结构和分子建筑特征,以及类似果胶的结构而引起了极大的关注。其分子结构含有带负电的羧基和丰富的中性糖侧链,赋予了电荷特性和水合能力 (Wang, Huang, Nakamura, Burchard, & Hallett, 2005)。此外,其高分子量、丰富的侧链和残留蛋白质成分使 SSPS 能够提供骨架支持并参与界面吸附和保护,从而增强复合系统的连续性和完整性 (Li, Bao, et al., 2025)。这些特性使 SSPS 特别适合与 SPI 设计复合乳化剂。此外,SSPS 更容易与 SPI 形成均匀、致密且稳定的复合界面层。通过氢键和静电相互作用,协同增强蛋白质 - 多糖复合物的界面锚定,导致在油 - 水界面形成更厚的水合吸附层和更强的空间位阻 (Zhao et al., 2022)。因此,SPI 和 SSPS 代表基于非共价复合策略构建功能性食品胶体系统的理想候选者。
目前,关于 SSPS 和 SPI 复合的大多数研究都集中在共价改性策略上。这些包括但不限于糖基化 (Li, Lan, Wu, Wang, & Xu, 2025)、美拉德反应 (Ke, Zhang, Yang, & Li, 2024)、超声辅助 (Ma et al., 2025) 和多酚改性 (Ke & Li, 2024)。这些领域的研究主要检查了结构变化和乳化性能改善。然而,这些共价方法通常需要苛刻的反应条件、高能耗和复杂的操作程序,这限制了其大规模工业应用的可行性。相比之下,SSPS 和 SPI 之间的非共价复合受到的研究相对较少,尽管它提供了一条温和、绿色且可控的途径。因此,需要更多系统的研究来阐明非共价相互作用及其对乳液系统稳定性和功能性的贡献。
此外,现有关于蛋白质 - 多糖复合的研究主要采用基于三酰甘油 (TAG) 的油作为油相。相比之下,二酰甘油 (DAG) 因其潜在的健康益处,包括降低餐后血清甘油三酯和减轻体内脂肪积累,而引起了功能脂质研究领域的广泛关注 (Xie, Mao, et al., 2025)。在本研究中,鉴于其独特的代谢途径和两亲结构,选择 DAG 作为油相 (Wang, Badar, et al., 2025)。重要的是,这项工作的核心新颖性不在于仅仅重新确认 SSPS 可以改善 SPI 的功能特性。相反,它侧重于阐明 SSPS 的结构特征如何驱动 SPI 从分散状态向复合状态的演化转变,以及这种转变随后如何决定复合物在 DAG 界面的吸附行为和稳定机制。这种针对性方法为理解基于 DAG 的乳液系统中的多组分界面相互作用提供了新的视角。
基于上述背景,本研究利用 SSPS 和 SPI 之间的非共价相互作用,开发了一种温和的改性策略,以提高 DAG 乳液的适用性和经济可行性。采用动态和静态表征方法的组合,系统研究从复合物形成到 DAG 乳液的整个过程。关键的新颖性不仅在于确认性能的改善,还在于阐明 SSPS 如何调节复合物的结构和功能转变,以及这种转变如何决定在 DAG 界面的吸附和稳定机制。这为设计基于 DAG 功能脂质的高效、绿色乳液系统提供了理论基础。

章节片段

材料

SPI(蛋白质含量≥98%)购自山东玉王生物科技有限公司(中国德州)。SSPS(纯度:76.90%,水分:5.39%,蛋白质:1.46%,灰分:8.0%,粘度:55 mPa·s,Mw:2000u - 600,000u)由山东聚远科技有限公司(中国聊城)提供。亚麻籽 DAG 油(纯度≥99%)购自西安心路生物科技有限公司(中国西安)。本研究中使用的所有其他试剂、化学品和溶剂均为分析纯。

SPI-SSPS 复合物的制备

SPI (2 克) 和不同量的

SPI-SSPS 复合物形成的动态分析

透射光强度直接反映了系统的整体清晰度 (图 1A)。需要注意的是,净散射强度受粒径和分散相与连续介质之间折射率差异的共同控制 (Han et al., 2024)。粒径的增加通常会增强散射,而折射率差异的减小则会抑制散射。因此,观察到的透射光变化代表了

结论

SPI 和 SSPS 之间的非共价复合本质上是结构导向的,所得性质受 SSPS 的架构控制。SSPS 诱导了 SPI 构象的展开,导致β-折叠含量减少,无规卷曲结构增加,分子柔性增强。SSPS 的加入增加了复合物的粒径和浊度,增强了其表面负电荷和空间位阻,从而改善了它们的

CRediT 作者贡献声明

Ziyi Wang: 写作 – 原稿,可视化,调查,形式分析。 Xin Li: 软件,形式分析。 Yafei Zhou: 软件,调查。 Chao Zhang: 调查,形式分析。 Fangda Sun: 调查,形式分析。 Qian Liu: 可视化,调查。 Qian Chen: 调查,形式分析。 Baohua Kong: 监督,软件,项目管理,调查。 Haotian Liu: 写作 – 审查与编辑,资金获取。

未引用参考文献

Chen, Zhang and Wang, 2025
Chen, Zhang, Lan and Wang, 2024
Dickinson, 2003
Guo et al., 2022
Han et al., 2024
Han, Wang, Wang and Tang, 2020
Han, Zhu, Zhang, Liu and Wu, 2024
Joshi, Virdi, Kaur, Kumar and Singh, 2025
Kim, Do Kim, Ye and Lee, 2025
Li, Huang, Chen, Yu and Tian, 2025
Li et al., 2025
Lu, Lee and Yang, 2023
Wu et al., 2025
Xu, Zhang, Ma, Wang and Zhang, 2025
Zeng, Wang, Lin, Wang and Tao, 2025

竞争利益声明

作者声明他们没有任何已知的竞争性经济利益或个人关系可能影响本文报告的工作。

致谢

本研究得到了 国家自然科学基金 (32472265) 和中国“十四五”期间的 国家重点研发计划 (2024YFF1106604) 的支持。
Ziyi Wang|Xin Li|Yafei Zhou|Chao Zhang|Fangda Sun|Qian Liu|Qian Chen|Baohua Kong|Haotian Liu
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