《Food Hydrocolloids》：Synergistic effects of deamidation and heat treatment on protein thermal aggregation: Structural rearrangement and flavor-binding behavior
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摘要异昧限制了替代蛋白在食品中的应用。本研究系统研究了脱酰胺预处理结合热处理（65、80、95和120 °C，30分钟）对鹰嘴豆蛋白（CP）、燕麦蛋白（OP）和长根菇蛋白（PEP）的构象变化以及风味结合与释放行为的协同效应。经蛋白酶-G（PG）处理后，相应的脱酰胺蛋白（DCP
摘要
异昧限制了替代蛋白在食品中的应用。本研究系统研究了脱酰胺预处理结合热处理（65、80、95和120 °C，30分钟）对鹰嘴豆蛋白（CP）、燕麦蛋白（OP）和长根菇蛋白（PEP）的构象变化以及风味结合与释放行为的协同效应。经蛋白酶-G（PG）处理后，相应的脱酰胺蛋白（DCP、DOP和DPEP）的脱酰胺度分别为57.67%、55.44%和48.24%，在120 °C加热后分别进一步增至68.90%、62.79%和53.84%，表明加热进一步促进了蛋白质脱酰胺。热处理降低了CP、OP和PEP的α-螺旋比例，增加了β-折叠含量，伴随本征荧光强度逐渐降低，表明热诱导蛋白质二级和三级结构的重新排列。脱酰胺增加了蛋白质分子间的静电排斥，部分抑制了热诱导的聚集，表现为溶解度增加、粒径减小以及高分子量组分比例降低。此外，风味组学分析结合释放动力学揭示，脱酰胺结合热处理显著抑制了挥发性化合物的释放。具体而言，在120 °C下，与相应的非脱酰胺对照组相比，脱酰胺使CP、OP和PEP系统中2-戊基呋喃的释放率分别降低了28.51%、30.96%和21.98%。在鉴定的挥发性化合物中，癸醛和非醛表现出更高的保留率，而2-戊基呋喃则更容易释放。总体而言，脱酰胺预处理通过减轻热诱导的蛋白质聚集，有效限制了挥发性化合物的释放。这些发现为替代蛋白基食品的风味调控提供了新的见解。
引言
植物和真菌蛋白是食品中重要的高质量膳食成分。由于其健康益处、环保性和可持续性，它们已成为替代动物蛋白的重要原料（Fu et al., 2023）。然而，大多数植物和真菌蛋白通常具有令人不愉快的气味，如豆腥味、青草味或蘑菇味（Xiang et al., 2023），这严重限制了它们在食品加工中的应用和消费者接受度。因此，开发可持续且高效的策略来调节蛋白基系统中挥发性风味化合物的结合和释放已成为重要的研究热点。
风味感知主要由挥发性风味化合物的动态释放和结合决定（Sharma et al., 2025）。虽然蛋白质本身没有气味，但作为功能性基质，它们通过吸附和结合来调节挥发性化合物的释放动力学，从而塑造食品系统的整体感官特征（Kong et al., 2024）。蛋白质中的疏水区域、氨基酸侧链和末端基团可作为风味化合物的结合位点。这些相互作用涉及可逆的非共价力，包括氢键、疏水相互作用、静电力和范德华力，或者通过不可逆的共价键合（Wang & Arntfield, 2015）。总的来说，蛋白-风味相互作用受加工参数的显著调节，特别是pH值、温度和离子强度（Zhang et al., 2021; He et al., 2026）。热处理是蛋白质加工中的重要步骤，可以诱导蛋白质结构变化，从而影响风味化合物的结合和释放行为。它主要通过改变蛋白质基质中结合位点的可及性来诱导蛋白质构象变化并调节风味（Feng et al., 2026）。适度加热促进部分变性和肽链展开，暴露隐藏的疏水区域并增强对疏水配体的亲和力（Wang et al., 2023）。同时，热量可触发活性挥发物（如醛类）与蛋白质侧链（如氨基和巯基）之间的共价交联，导致有效的气味消除（Kuhn et al., 2008）。相反，过度加热引发不可逆的蛋白质聚集，形成致密的宏观结构，增加空间位阻（Xu et al., 2024）。这种聚集状态可能掩盖或破坏现有的结合位点，削弱蛋白质与风味化合物之间的非共价相互作用，并可能促进先前结合的挥发物的重新释放（Xu et al., 2024; Xue et al., 2021）。例如，Guo等人（2019）观察到，将大豆蛋白分离物在80–100 °C预热改变了其结合位点，导致对挥发性风味化合物的亲和力降低，这与蛋白质的热变性密切相关。因此，在热加工过程中调节蛋白质聚集的程度对于调控风味结合和释放行为至关重要。
为了减轻过度热聚集的不利影响，包括空间位阻增加和结合位点可及性降低，蛋白酶-G（PG）介导的脱酰胺提供了一种有前景的蛋白质构象定向调控方法。具体而言，PG将蛋白质侧链中的谷氨酰胺残基转化为谷氨酸残基，从而在蛋白质表面引入额外的羧基并增加其净负电荷（Fu et al., 2022）。这种电荷调节创造了强大的静电屏障，有效减轻了随后加热过程中过度的蛋白质聚集，这对于保持结构柔性和界面可及性至关重要。除了对蛋白质聚集行为的影响外，脱酰胺在调节蛋白-风味相互作用方面也起着重要作用。我们之前的研究证明，PG介导的脱酰胺诱导了蛋白质构象变化，增强了风味结合位点的可及性，并增加了蛋白质对风味化合物的亲和力，从而调节了挥发性风味化合物的保留和释放行为（Wang et al., 2026）。此外，Fang等人（2020）证明，PG介导的脱酰胺增强了豌豆蛋白的溶解度、分散稳定性和感官品质。同样，Wang等人（2024）确认脱酰胺有效调节了野豌豆蛋白的风味特征，并显著减少了豆腥味和青草味等异昧。然而，目前关于脱酰胺的研究主要集中在非热或低温（< 60 °C）模型体系中，相对于实际食品生产中普遍存在的热加工条件，仍存在显著差距。
基于上述研究，我们假设脱酰胺预处理增强了蛋白质分子间的静电排斥，从而抑制热聚集。同时，脱酰胺诱导蛋白质构象重排，增加了潜在结合位点的可及性，促进了加热过程中与风味化合物的相互作用。在此基础上，随后的热处理进一步调节这些构象变化，并增强了挥发性风味化合物与新暴露结合位点的结合，从而促进风味保留。CP、OP和PEP分别作为豆科、谷物和食用真菌的代表性蛋白源被选中（Wang et al., 2026）。它们不同的组成和结构特征提供了评估来自不同来源的蛋白质脱酰胺和热处理效应的合适模型。为验证这一假设，三种蛋白质首先接受PG预处理，然后在65、80、95和120 °C下热处理30分钟。这种方法能够系统研究脱酰胺-热处理策略下蛋白质构象变化以及风味化合物的结合和释放行为。它为替代蛋白产品的精确风味控制提供了新的方法学参考和理论基础。
章节摘要
材料
鹰嘴豆、燕麦和干长根菇从当地零售市场采购。PG从南京宏友生物科技有限公司获得。苯基异硫氰酸和吡啶从上海麦克林生化有限公司购买。所有其他化学和试剂均为分析纯。
蛋白质制备
CP、OP和PEP按照我们之前报道的方法提取（Wang et al., 2026）。脱脂的鹰嘴豆、燕麦和长根菇粉按一定比例分散在去离子水中
脱酰胺度
如图1A所示，PG修饰增加了蛋白质的脱酰胺度。在65 °C下，DCP、DOP和DPEP的脱酰胺度分别为59.72%、56.67%和49.56%，而CP、OP和PEP的脱酰胺度仅为3.51%、4.87%和3.77%。DCP的脱酰胺度略高于DOP，这归因于其球蛋白部分的相对组成和结构组织的差异。CP含有11S球清蛋白和7S维清蛋白，而球蛋白
结论
本研究系统阐明了脱酰胺和热处理对蛋白质结构及其风味结合特性的协同效应。脱酰胺引入负电荷，促进了蛋白质构象展开，导致α-螺旋含量增加和相应的β-折叠含量减少，并增强了本征荧光强度。在加热过程中，脱酰胺蛋白表现出比风味释放显著更大的风味结合能力
CRediT作者贡献声明
Qia Wang：软件。Chen Wang：方法学。Wenhang Wang：概念化。Naiyang Yuan：软件。Ying Liu：方法学。Yunhao Ma：方法学。Xiaojing Tian：监督。Xinhua Wang：撰写——初稿。Chendi Li：方法学
未引用参考文献
Lin et al., 2025; Ma et al., 2023.
致谢
本工作得到国家重点研发计划（2024YFA0918301）的资助。作者还感谢天津科技大学现代分析技术研究中心的周家平和蒋生平在本研究中的宝贵帮助。
Xinhua Wang|Xiaojing Tian|Yunhao Ma|Ying Liu|Chendi Li|Chen Wang|Qia Wang|Naiyang Yuan|Wenhang Wang
教育部食品营养与安全重点实验室，天津科技大学食品科学与工程学院，天津，300457，中国
