《Food Chemistry: X》:Modulation of structure, functionality, allergenicity and
in vitro digestibility of ovalbumin through cold plasma-induced conjugation with rosemary-derived phenolic acids
编辑推荐:
研究了冷等离子体(cold plasma, CP)诱导的卵清蛋白(ovalbumin, OVA)与三种迷迭香衍生酚酸(rosemary-derived phenolic acids, RDPAs),即绿原酸(chlorogenic acid, CGA)、咖啡酸
研究了冷等离子体(cold plasma, CP)诱导的卵清蛋白(ovalbumin, OVA)与三种迷迭香衍生酚酸(rosemary-derived phenolic acids, RDPAs),即绿原酸(chlorogenic acid, CGA)、咖啡酸(caffeic acid, CA)和迷迭香酸(rosmarinic acid, RA)之间的共价结合,以阐明酚酸分子架构如何调控OVA的结构、功能性、体外消化性和致敏性。经45 s CP处理(40 kV,13 kHz)后,OVA-RDPAs结合物的共价接枝效率呈现明显的结构依赖性,顺序为OVA-RA(86.55 ± 2.39 μmol/g)> OVA-CA(79.27 ± 1.62 μmol/g)> OVA-CGA(53.07 ± 2.16 μmol/g)。这种层级差异归因于RA具有双芳香环和四个均匀分布的羟基,提供了更多可及的反应位点,而CGA庞大的环己烷部分造成了显著的空间位阻。多光谱和SDS-PAGE分析表明,RDPAs接枝诱导OVA发生显著的构象展开和分子间交联。因此,这些结构驱动变化转化为OVA显著增强的乳化和抗氧化性能以及降低的致敏性。在所有结合物中,OVA-RA表现出更优的改善效果,DPPH和ABTS自由基清除能力分别提高5.1倍和14.6倍。值得注意的是,RDPAs掺入有效掩盖了抗原表位,OVA-RA的IgE结合能力下降幅度最大(65.81 ± 0.74%)。此外,RDPAs(尤其是RA)的共价接枝有效促进了OVA的胃肠道消化轨迹,所得消化物显著降低了IgE结合亲和力。这些发现表明,CP介导的RDPAs共价结合是一种温和且有效的、结构导向的方法,有望用于开发功能增强且致敏性降低的蛋蛋白配料。
卵清蛋白(ovalbumin, OVA)广泛用于焙烤食品、乳化调味品和高蛋白配方食品,但天然OVA存在抗氧化活性低、加工过程中乳化稳定性一般以及蛋过敏等临床问题。蛋白质-多酚共价结合是改善蛋白质功能特性的有效途径,但传统碱法、酶法和自由基法往往条件剧烈、成本较高或氧化反应不可控。冷等离子体(cold plasma, CP)作为一种非热加工技术,可在室温、短时条件下产生活性氧/氮等物质,诱导蛋白质与酚酸发生自由基介导的共价偶联,且不需要额外化学添加剂。已有研究将茶儿茶素在45 s内接枝到食物过敏原蛋白上,但CP介导OVA与迷迭香源酚酸(RDPAs)的共价结合及其结构-反应性关系尚缺乏系统研究。因此,研究人员选用绿原酸(chlorogenic acid, CGA)、咖啡酸(caffeic acid, CA)和迷迭香酸(rosmarinic acid, RA)三种结构不同的RDPAs,系统考察CP诱导OVA-RDPAs共价结合物的结构、功能性、体外消化性和致敏性变化,以阐明酚酸分子结构对结合效率及最终功能的影响。该论文发表在《Food Chemistry: X》。
研究采用的主要关键技术方法包括:介质阻挡放电(dielectric barrier discharge, DBD)冷等离子体处理(40 kV,13 kHz,45 s)制备OVA-RDPAs结合物;Folin-Ciocalteu法测定共价接枝酚酸含量;SDS-PAGE与多种光谱技术(圆二色光谱CD、紫外-可见光谱、内源荧光、ANS荧光)表征结构变化;液相色谱-串联质谱(LC-MS/MS)鉴定结合位点;DPPH和ABTS法评价抗氧化性;浊度法测定乳液活性指数(EAI)与乳液稳定指数(ESI);体外模拟胃肠消化结合TCA沉淀法评价消化性;间接ELISA和免疫印迹评价IgE结合能力。临床血清样本来自湖南省妇幼保健院11例确诊蛋过敏患者(批号HS-2025-12-010)。
研究结果如下:
3.1 共价结合效率:Folin-Ciocalteu法显示,CP处理显著提高三种酚酸在OVA上的接枝量,其中RA最高(86.55 ± 2.39 μmol/g),CA次之(79.27 ± 1.62 μmol/g),CGA最低(53.07 ± 2.16 μmol/g),表明酚羟基数量和空间位阻共同决定共价结合效率。
3.2 蛋白图谱:SDS-PAGE显示,OVA-RDPAs结合物的蛋白条带上移并出现明显弥散,同时出现约90 kDa的二聚体和大于140 kDa的聚合物,证明RDPAs共价接枝并介导了OVA分子间交联。
3.3 二级结构变化:远紫外CD光谱显示,接枝后OVA的α-螺旋和β-转角含量下降,β-折叠和无规卷曲含量上升,OVA-RA变化最显著,说明共价接枝使OVA的紧凑球状结构发生展开。
3.4 UV-vis、内源荧光与表面疏水性:UV吸收强度增加且最大吸收波长蓝移;内源荧光发生淬灭并红移,表明Trp和Tyr残基微环境极性增加;ANS荧光强度反而降低,原因是共价结合的多酚遮蔽了原本可被ANS访问的疏水区域。
3.5 粒径、ζ-电位和PDI:动态光散射显示,平均粒径从天然OVA的615.12 nm增至OVA-RA的995.40 nm;ζ-电位从约-20.4 mV降至-30.9 mV,PDI增大,说明接枝增加了分子流体力学体积并促进聚集,同时增强表面负电荷。
3.