《Food Research International》:Mild-temperature conjugation of pea protein isolate with oxidized sodium alginate: structural, interfacial, and emulsion properties
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•高碘酸盐氧化可将惰性海藻酸盐转化为反应性氧化海藻酸盐(OSA),从而实现温和温度(40 °C)下的偶联反应。•温和温度下的偶联反应限制了荧光高级反应产物的形成。•已完成豌豆蛋白-OSA偶联物的接枝度(GD)-构象-界面-递送链条。•PS稳定的高内相乳液(HIPE)实现了84
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高碘酸盐氧化可将惰性海藻酸盐转化为反应性氧化海藻酸盐(OSA),从而实现温和温度(40 °C)下的偶联反应。
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温和温度下的偶联反应限制了荧光高级反应产物的形成。
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已完成豌豆蛋白-OSA偶联物的接枝度(GD)-构象-界面-递送链条。
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PS稳定的高内相乳液(HIPE)实现了84.69%的姜黄素包封率和68%的生物可及性。
引言
豌豆蛋白分离物(PPI)是一种营养丰富的植物蛋白,含有全部九种必需氨基酸。其赖氨酸含量(5.9%)和总必需氨基酸含量(约30%)高于几种常见植物蛋白,包括大豆、糙米和小麦(Gorissen等,2018)。然而,PPI致密的构象和高球蛋白含量导致其水溶性较差,且倾向于聚集,从而限制了其在食品体系中的界面活性和乳化性能(Boukid等,2021;Olatunde等,2026;Zhi等,2022)。尽管超声波处理和pH值调节等物理改性策略已被广泛研究,但与多糖共价偶联提供了一种有吸引力的方法,因为它结合了蛋白质的界面活性和多糖的亲水特性,从而提高了蛋白质的两亲性、溶解度和乳化性能(Nooshkam等,2023;Yan等,2023)。
海藻酸钠(SA)是一种来源于褐藻的天然阴离子多糖,以其优异的溶解性、增稠性、稳定性和凝胶性而广泛应用。其丰富的亲水基团和高表面电荷使其特别适用于改善PPI的水相和界面性质。然而,天然SA缺乏足够的还原性羰基,无法与蛋白质氨基高效地直接共价偶联(Cheng等,2026)。先前的研究已证明了构建PPI-SA偶联物的可行性;例如,Yan, Bai等(2024)和Yan, Yan等(2024)采用超声波预处理后在95 °C下水加热6小时。虽然该方法改善了PPI的功能特性,但相对苛刻的加工条件和天然SA有限的内在反应性仍是重要制约因素。更广泛地说,传统的蛋白质-多糖偶联通常需要长时间加热,且可能促进高级反应产物的形成(Peng等,2024)。此外,对偶联度的系统调控及其与后续功能性能之间的关系尚缺乏充分探索。
为克服天然SA反应性有限的缺点,高碘酸盐氧化可将糖醛酸残基上的C2-C3邻二醇基团转化为反应性二醛基(图S1A)(Gomez等,2007),从而得到氧化海藻酸钠(OSA)。这些醛基可通过席夫碱形成与PPI中赖氨酸残基的ε-氨基快速反应,从而在温和得多的条件下实现共价偶联(图S1B)(Cheng等,2025)。因此,这种氧化-偶联策略既弥补了天然SA羰基不足的缺陷,又降低了偶联所需的热能输入。更重要的是,通过调节温度、时间和底物比例,可以系统地控制反应程度,为定制接枝度(GD)提供了一条可控途径。与常规高温反应相比,温和温度处理也可能减少荧光高级反应产物的形成。
本研究系统地考察了反应温度、反应时间和PPI与OSA的质量比对PPI-OSA偶联过程和GD的影响。对具有不同GD值的PPI-OSA偶联物进行了表征,建立了GD与蛋白质结构重组、物理化学性质、界面性质、乳化性能以及HIPE稳定性之间的关系。最后,构建了姜黄素负载的高内相乳液,以评估其环境稳定性、储存性能和体外胃肠道递送行为。因此,本研究旨在建立一种温和且可调的PPI-OSA偶联策略,并阐明GD受控变化如何转化为结构、界面、乳液和递送性能。
章节摘要
材料
商用食品级豌豆蛋白分离粉(蛋白质含量:80%,干基)购自上海倍莱恩生物科技有限公司(中国上海)。SA(Mw = 121,668 Da)购自上海阿拉丁生化科技股份有限公司。胃蛋白酶(1:30,000)、胰蛋白酶(1:2500)和脂肪酶(3000 U/mg)购自上海源叶生物科技股份有限公司。玉米油购自当地超市。所有实验步骤均使用去离子水。
反应参数对偶联过程的影响
反应温度、时间和底物质量比是影响GD及PPI-OSA偶联反应程度的关键参数。较高的温度和较长的反应时间促进反应向高级阶段发展,而底物比例则调节反应效率。研究了不同温度(25、40、60和80 °C;PPI:OSA = 1:1)和PPI与OSA的质量比(4:1、2:1、1:1和1:2;40 °C)对反应动力学的影响。
结论
本研究提出了一种在温和温度条件(40 °C)下通过席夫碱介导PPI与氧化海藻酸钠共价偶联的策略。高碘酸盐氧化在海藻酸盐骨架上引入了二醛基功能团,使其能够在40 °C下与PPI的氨基形成席夫碱——这一温度条件下与降低与高级反应产物相关的特征荧光信号有关,同时可实现对GD的可调控制。通过系统……
CRediT作者贡献声明
刘文浩:撰写 – 原始草稿,可视化,数据整理,概念设计。徐晓叶:撰写 – 审阅与编辑,调查,形式化分析。陈彩凤:方法学,调查,形式化分析。曾欣欣:调查,数据整理。冯哲辉:软件,形式化分析。陈晓玲:软件,资源。黄建宇:软件,资源。刘晓燕:撰写 – 审阅与编辑,项目管理。庞杰:撰写 – 审阅与编辑,项目管理。
利益冲突声明
作者声明他们不存在可能影响本文所报告工作的已知竞争性经济利益或个人关系。
致谢
本研究由福建农林大学科技创新专项基金(项目编号:KFB23129A)和北京工商大学食品风味与健康交叉创新开放项目(FFHCI-2025047)资助。
刘文浩|徐晓叶|陈彩凤|曾欣欣|冯哲辉|陈晓玲|黄建宇|刘晓燕|庞杰|吴春华