《Food Chemistry》：Endogenous polyphenol–glutelin interactions in black highland barley: Effects of noncovalent and covalent binding on thermally induced structural changes and
in vitro gastrointestinal digestive behavior
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•内源性多酚通过结合模式调控谷蛋白的组装与消化行为。•非共价结合削弱了二硫键稳定的谷蛋白结构。•通过醌介导的键合形成的共价复合物构建了更为受限的结构。•加热放大了非共价体系与共价体系之间的结构差异。•结合模式重塑了体外消化过程中的蛋白水解和Polyphenol释放。引言黑青稞
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内源性多酚通过结合模式调控谷蛋白的组装与消化行为。
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非共价结合削弱了二硫键稳定的谷蛋白结构。
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通过醌介导的键合形成的共价复合物构建了更为受限的结构。
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加热放大了非共价体系与共价体系之间的结构差异。
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结合模式重塑了体外消化过程中的蛋白水解和Polyphenol释放。
引言
黑青稞（Hordeum vulgare L.，"qingke"）是一种裸大麦，广泛种植于西藏地区，因其环境适应性强、产量稳定，长期以来作为重要粮食作物（Zeng et al., 2018）。近年来，作为一种营养特征独特的全谷物，黑青稞受到越来越多的关注，其特点是血糖应答相对较低、蛋白质含量较高，且富含β-葡聚糖、阿拉伯木聚糖和多酚等多种生物活性成分（Guo et al., 2020）。然而，与小麦面筋蛋白相比，青稞蛋白通常表现出较低的分子间二硫键交联能力，这限制了凝聚性蛋白复合体的形成，并在加工过程中导致结构完整性较差（Guo et al., 2020; Hong et al., 2021; Shewry & Ullrich, 2014）。在青稞储藏蛋白中，谷蛋白是一种与热诱导聚集和基质形成相关的结构相关蛋白组分（Liang et al., 2025）。因此，识别调控谷蛋白组装的内源性因素对于提高黑青稞的加工性能和营养功能具有重要意义。
目前，改善青稞基产品结构特性的方法主要集中于外源补充或成分调控，例如添加蛋白质（Ding et al., 2024）、胶体（Hong et al., 2021）和酶（Zhu et al., 2022），或调整内源性淀粉和蛋白组分（Hu et al., 2025; Liang et al., 2025）。然而，内源性多酚对谷蛋白组装的潜在贡献在很大程度上被忽视。这一研究空白在黑青稞中尤为相关，因为黑青稞以多酚化合物含量较高且种类多样为特征。有色青稞中通常存在的主要酚类化合物包括酚酸和类黄酮，如黄烷-3-醇、原花青素、黄酮醇和花青素，这些成分主要富集在外层谷物层中，包括果皮、糊粉层和麸皮（Lin et al., 2018; Obadi et al., 2021）。与许多使用纯化外源多酚在模型蛋白体系中（如大豆蛋白-EGCG、玉米醇溶蛋白-多酚、麦谷蛋白-儿茶素体系）的研究不同（Dai et al., 2023; Liu et al., 2021; Ma et al., 2025; Zhou et al., 2020），本研究聚焦于从黑青稞中提取的内源性多酚及其与源自同一谷物基质的谷蛋白的相互作用。该设计反映了基质来源的酚类谱，相较于单一化合物外源添加模型，与黑青稞更为相关。鉴于青稞蛋白相对有限的二硫键介导的网络形成能力，谷蛋白复合体可能尤其容易受到天然酚类成分的调控。因此，内源性多酚可能不仅作为生物活性化合物发挥作用，还作为谷蛋白组装的内在结构调节因子。
越来越多的证据表明，多酚可以通过两种机理不同的途径调控蛋白质结构。一方面，含有儿茶酚基和没食子酰基的多酚可通过非共价相互作用（氢键、疏水相互作用和π相关相互作用）与蛋白质结合，从而改变蛋白质构象和分子间缔合（Li et al., 2021; Quan et al., 2019）。另一方面，含儿茶酚基多酚的氧化可能产生活性醌，后者可进一步与亲核氨基酸残基反应，促进共价相互作用和蛋白质聚合（Keppler et al., 2020）。这两种相互作用模式可能对谷蛋白网络完整性产生不同影响，因此有必要区分它们对蛋白组装的各自贡献。
这些潜在的相互作用模式还应在热加工背景下进一步考虑，因为热加工是大多数青稞食品制备中不可避免的步骤（Hong et al., 2021; Liang et al., 2025）。热处理可诱导蛋白质变性、聚集和网络重组，同时也改变多酚的氧化和结合行为（Bayati & Poojary, 2025; Lambrecht et al., 2018）。除了加工性能外，这些结构效应还可能进一步影响消化行为。在加工后的谷物基质中，热诱导蛋白聚集体的结构组织会影响酶的可达性和蛋白水解。以往研究表明，多酚的引入可能降低或提高蛋白质消化率，具体取决于蛋白质来源、结合模式和体系的结构状态（Berkel Kasikci et al., 2024; Dai et al., 2023）。因此，如果内源性多酚参与热加工过程中的谷蛋白组装，它们也很可能影响后续的蛋白质水解行为和消化过程中的多酚释放。
为了减少全谷物基质组成复杂性的干扰，同时保留基质来源的相关性，本研究利用黑青稞谷蛋白及其内源性多酚建立了简化模型体系。在未经加热和加热条件下分别制备了非共价多酚-谷蛋白复合物（NPC）和共价多酚-谷蛋白复合物（CPC）。本研究系统考察了这两种相互作用模式与加热如何差异化地塑造谷蛋白的分子间相互作用、结构组织、蛋白水解动力学以及模拟胃肠消化过程中的多酚释放。研究旨在阐明内源性多酚在热加工黑青稞体系中作为谷蛋白结构和消化行为的内在调节因子的作用。
章节摘要
材料与化学品
龙子黑青稞面粉（淀粉50.43%，蛋白质9.54%，水分9.46%，脂肪2.33%）购自濮阳中储粮面粉工业有限公司（中国河南濮阳）。胰蛋白酶P7545、淀粉葡萄糖苷酶10,115、α-淀粉酶10,080和胃蛋白酶P7000购自Sigma-Aldrich（中国上海）。碱性蛋白酶B8361购自北京索莱宝科技有限公司（中国北京）。所有化学品均为分析纯。
酚类成分表征
在黑青稞提取物中共鉴定出27种酚类化合物，包括6种酚酸、19种类黄酮和2种花青素（表S1）。酚酸包括阿魏酸、咖啡酸、对香豆酸、绿原酸、芥子酸和芥子酸，与裸大麦和有色青稞品种中的报道一致（Ge et al., 2021; Tang et al., 2021）。类黄酮占青稞酚类化合物的主体，包括黄酮醇、黄烷-3-醇、黄酮类、
结论
本研究表明，内源性多酚与黑青稞谷蛋白之间的相互作用模式调控谷蛋白的组装和消化行为，且这些效应被热加工进一步放大。非共价多酚-谷蛋白相互作用主要由氢键和疏水相互作用介导，改变了蛋白质构象并形成了较为松散组装的结构。这种结构重排增强了胃蛋白酶的可达性和
CRediT作者贡献声明
范家璇：写作-审阅与编辑，写作-初稿撰写，方法学，调查研究，形式分析，数据整理，概念构思。Bruce R. Hamaker：写作-审阅与编辑，监督指导，资源支持。郭晓娜：监督指导，方法学，调查研究，数据整理。朱科雪：写作-审阅与编辑，监督指导，资源支持，项目管理，资金获取，概念构思。
资金支持
本研究由江苏省研究生科研与实践创新计划（KYCX22_2390）资助，并得到江苏省食品安全与质量控制协同创新中心、江南大学青蓝工程的资助支持。
未引用参考文献
Chen, Stone, Ilavsky and Campanella, 2024
利益冲突声明
作者声明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。
Jia-Xuan Fan|Bruce R. Hamaker|Xiao-Na Guo|Ke-Xue Zhu
