《Food Hydrocolloids》：Synergistic Modification of Cysteine and Transglutaminase Regulates Interfacial Properties and Antigenicity of Whey Protein Isolate via the Concentration-Dependent Mechanism
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•使用半胱氨酸（Cys）和转谷氨酰胺酶（TG）修饰乳清蛋白分离物。•通过二硫键和异肽键的双重交联驱动了 WPI 的聚集。•Cys-TG 交联提高了 WPI 的乳化和泡沫稳定性。•Cys-TG 处理完全破坏了 α-乳白蛋白的完整抗原表位。引言乳清蛋白富含人体必需的氨基酸和生物活
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使用半胱氨酸（Cys）和转谷氨酰胺酶（TG）修饰乳清蛋白分离物。
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通过二硫键和异肽键的双重交联驱动了 WPI 的聚集。
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Cys-TG 交联提高了 WPI 的乳化和泡沫稳定性。
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Cys-TG 处理完全破坏了 α-乳白蛋白的完整抗原表位。
引言
乳清蛋白富含人体必需的氨基酸和生物活性肽 (Patel, 2015) C:\Users\23302\Desktop\Patel, 2015 并具有高营养价值。它常被用作各种食品的功能性配料，如意大利面、冰淇淋、风味牛奶 (Yi?it et al., 2023)，并具有抗氧化、抗炎、降血压、减肥和抑制食欲等保健功效 (Madadlou & Abbaspourrad, 2018)。然而，由于乳清蛋白的刚性球形结构和致敏性，其应用范围受到严重限制 (Ma et al., 2015)。为了突破这些瓶颈，乳清蛋白的修饰方法已被广泛应用。例如，WPI 在 25 °C 下通过自由基接枝用 36.51 mg/g EGCG 处理 24 小时后，其乳化活性指数 (EAI) 和乳化稳定性指数 (ESI) 分别提高了 27.11% 和 17.85% (Zheng et al., 2022)。保加利亚乳杆菌德氏乳杆菌亚种 CRL 656 能够水解 β-乳球蛋白的抗原表位，从而降低其致敏性 (Pescuma et al., 2011)。此外，干酪乳杆菌 在复配脱脂奶中的发酵降低了乳蛋白与 IgE 的结合能力 (Shi et al., 2014)。
半胱氨酸 (Cys) 具有还原性自由巯基 (Shi et al., 2014)，这使得 Cys 在蛋白修饰中具有广泛应用。具体而言，Cys 可以促进蛋白分子中分子内和分子间二硫键的形成，导致单体蛋白的聚合 (Wieser, 2007)。此外，对于加热 (63°C) 下的 α-乳白蛋白，添加 Cys 通过引发巯基 - 二硫交换反应进一步促进了乳清蛋白的不可逆聚集，并增加了酸性凝胶的强度 (Streicher et al., 2020)。
此外，转谷氨酰胺酶 (TG) 也会影响蛋白的结构和功能。TG 催化赖氨酸和谷氨酰胺侧链之间共价键的形成 (Stender et al., 2018)。通过使用 TG 催化豌豆蛋白和肌纤维蛋白之间的交联，改善了蛋白混合体系的溶解度和乳化性能 (Sun & Arntfield, 2012)。除了改善蛋白的功能特性外，TG 还可以通过破坏或掩盖大豆蛋白分离物中的抗原表位来有效降低致敏性 (Li & Damodaran, 2017)。具体而言，TG 处理促进了血清蛋白浓缩物的交联并降低了其表面疏水性 (Ramí;rez-Suárez & Xiong, 2003)。当存在 Cys 时，TG 处理掩盖了 β-乳球蛋白的一些抗原位点，降低了 β-乳球蛋白的抗原性 (Villas-Boas et al., 2010)。100 U/g 的 TG 降低了酪蛋白的溶解度，同时也明显改善了酪蛋白的稳定性、乳化性能和泡沫活性 (Yang et al., 2016)。此外，TG 与 pH 值 (Jiang & Xiong, 2013)、热处理 (Burke et al., 2002) 和低温挤出 (Li et al., 2022) 结合，显著改变了乳清蛋白的结构和功能特性。
Cys 处理 (Wieser, 2007) 和 TG 交联 (Lorand & Graham, 2003) 均可以修饰乳清蛋白的结构。然而，Cys 和 TG 联合交联对 WPI 修饰的影响仍不清楚。Cys 的参与有利于展开 WPI 的空间结构，可能有助于 WPI 的 TG 交联。基于蛋白结构修饰的累积效应，本研究将调查 TG 与不同浓度的半胱氨酸 (0, 5, 10, 20, 40, 60 mmol/L) 协同作用对 WPI 乳化性能、泡沫特性和抗原性的影响。本研究将构建一种由 Cys-TG 协同修饰 WPI 的绿色高效方法，开发了具有优异功能特性和低抗原性的乳清蛋白配料，扩展了 WPI 的应用领域。
章节片段
材料
乳清蛋白分离物 (WPI) 购自穆林斯乳清有限公司 (美国威斯康星州莫辛尼)，蛋白含量为 93.8%。转谷氨酰胺酶 (TG) 购自中国天津庞博生物制品有限公司。其酶活性为每克蛋白 1000 U。半胱氨酸、三羟甲基氨基甲烷 (Tris)、十二烷基磺酸钠 (SDS)、β-巯基乙醇、丙烯酰胺和过硫酸铵购自西格玛化学有限公司 (美国密苏里州圣路易斯)。所有使用的化学品均为分析纯或更高纯度。
SDS-PAGE 分析
SDS-PAGE 按照 Yan 等人描述的方法进行 (Yan et al., 2026)。从图 1A 可以看出，仅经过加热处理的 WPI 和 W-C0 的光密度相似，且相对较低，约为 180 kDa。随着 Cys 浓度的增加，W-C 样品在 180 kDa 附近的光密度逐渐增加，表明产生了更多的大型聚集体。分子量为 18.4 和 14.2 kDa 的条带分别代表 β-乳球蛋白和 α-乳白蛋白。随着
结论
本研究表明，Cys 和 TG 的协同修饰可以有效调节 WPI 的结构、功能特性和抗原性，且其效应取决于 Cys 的浓度。与 Cys 或 TG 单独作用相比，Cys-TG 处理促进了 WPI 内部更大聚集体的生成。这不仅显著增强了 WPI 的乳化和泡沫稳定性，还有效破坏了 α-乳白蛋白和 β-乳球蛋白的抗原表位，
CRediT 作者贡献声明
韩丽颖：撰写 - 审阅与编辑，概念化。孙晨曦：可视化，软件，调查。木智深：撰写 - 审阅与编辑，数据整理。姜占梅：撰写 - 审阅与编辑，监督，资源，资金获取，概念化。侯俊才：撰写 - 审阅与编辑，可视化。吴园娟：可视化，正式分析。张明涵：验证，监督，资源。马宏远：撰写 - 原稿，软件，方法论，
未引用参考文献
Li et al., 2026; Zhang et al., 2022.
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的竞争性经济利益或个人关系，这些关系可能被认为会影响本文报告的工作。
致谢
本研究由东北农业大学 - 内蒙古蒙牛乳业（集团）有限公司合作项目 (202412276000044170) 和黑龙江省教育厅协同创新项目 (LJGXCG2022-029 和 LJGXCG2022-018) 资助。
马宏远 | 木智深 | 韩丽颖 | 孙晨曦 | 吴园娟 | 张明涵 | 姜占梅 | 侯俊才
