《Food Chemistry》：Protein glutaminase–mediated deamidation enables soy protein isolate to act as a stable zinc carrier with improved gastrointestinal bioaccessibility
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•蛋白谷氨酰胺酶介导的脱酰胺作用增强了大豆蛋白的锌结合能力。•脱酰胺作用增加了大豆蛋白中潜在锌结合位点的数量。•锌螯合大豆蛋白在模拟消化过程中保持了锌的溶解度。•肠道中的锌溶解度比葡萄糖酸锌高出 78.8%。引言Zn 是一种参与多种生理过程的必需微量元素，作为广泛酶的催化辅因
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蛋白谷氨酰胺酶介导的脱酰胺作用增强了大豆蛋白的锌结合能力。
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脱酰胺作用增加了大豆蛋白中潜在锌结合位点的数量。
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锌螯合大豆蛋白在模拟消化过程中保持了锌的溶解度。
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肠道中的锌溶解度比葡萄糖酸锌高出 78.8%。
引言
Zn 是一种参与多种生理过程的必需微量元素，作为广泛酶的催化辅因子，并有助于各种蛋白质和生物分子的结构完整性，从而支持人类生长、免疫功能、神经功能和骨骼代谢 (Armah, 2016; Wani et al., 2017)。缺锌仍然是全球最普遍的微量营养素缺乏症之一，与人类生长受损、免疫力下降、神经感觉功能障碍和认知能力衰退相关 (Prasad, 2012; Wieringa et al., 2015)。由于人体储存锌的能力有限，维持充足的锌水平主要依赖于持续的膳食摄入和高效的肠道吸收 (Samimiazad et al., 2025; Udechukwu et al., 2016)。然而，锌可能会在小肠的弱碱性条件下沉淀。植酸等膳食抑制剂很容易与 Zn2+ 形成不溶性复合物，进一步限制锌的吸收和生物利用度 (L?nnerdal, 2000; Miller et al., 2007)。
传统锌补充剂存在一些局限性。硫酸锌等无机锌盐常伴有胃肠不适，而葡萄糖酸锌等有机锌盐可能会干扰其他营养素的吸收 (Zhang, Yu, et al., 2018)。因此，锌螯合肽作为锌补充的替代形式引起了关注。锌与组氨酸、半胱氨酸、天冬氨酸和谷氨酸等氨基酸残基之间的配位作用使锌螯合肽能够形成可溶性复合物，这可能减少锌与植酸的相互作用并提高这些肽的胃肠道稳定性 (Udechukwu et al., 2016)。此外，通过氨基酸介导或肽介导的转运途径可以提高肠道中肽结合锌的吸收效率 (Tokarczyk & Koch, 2025; Wang et al., 2024)。这些发现突显了基于蛋白质或肽的锌递送系统在提高食品应用中锌的营养性能方面的潜力。
大豆分离蛋白 (SPI) 是一种广泛使用的植物蛋白，具有相对平衡的氨基酸谱和多功能的工艺特性。然而，天然 SPI 的紧凑结构可能会限制其对配位残基的可达性，导致锌结合效率相对较低 (Li et al., 2025)。使用蛋白谷氨酰胺酶 (PG; EC 3.5.1.44) 进行酶促脱酰胺提供了一种温和且选择性的蛋白质结构修饰方法。在此方法中，PG 将谷氨酰胺残基特异性转化为谷氨酸，而不引起水解或转谷氨酰胺化，从而增加蛋白质基质中羧酸盐基团的丰度 (Yamaguchi et al., 2001; Zhang et al., 2021)。这种修饰增加了含氧配体的可用性，并可能随之改变植物蛋白的界面行为和溶解度 (Wei et al., 2026)。脱酰胺还可能诱导构象重排，暴露出以前埋在蛋白质结构内的功能基团 (Luo et al., 2023; Wijerathne et al., 2024)。这种结构和物理化学变化可能促进 SPI 与锌离子的相互作用，从而有助于增强锌结合能力 (Chen et al., 2025)。因此，PG 介导的脱酰胺可能提供一种有效的策略来改善 SPI 的锌结合特性。
目前大多数报道的锌递送系统依赖于通过广泛蛋白质水解产生的低分子量肽 (Guo et al., 2023; Liu et al., 2026)。尽管这些基于肽的载体具有高的锌结合能力，但它们的功能特性有限，这可能限制其掺入复杂的食品基质中。相比之下，基于蛋白质的载体保留了母体蛋白的分子结构，同时可能表现出理想的工艺功能特性，包括乳化能力、发泡能力 (FC)、保水能力 (WHC) 和持油能力 (OHC) (Xu et al., 2026; Zhang et al., 2026)。因此，开发一种具有增强锌结合能力和胃肠稳定性的基于蛋白质的锌载体可能为食品强化提供额外的优势。PG 介导的脱酰胺是一种温和的酶促策略，可以增加可用于矿物质相互作用的羧基数量，同时大致保留蛋白质骨架。然而，PG 介导的脱酰胺对 SPI 的结构特性、锌结合行为、功能特性和胃肠稳定性的影响仍然了解不足。
本研究旨在系统评估 PG 介导的分级脱酰胺对 SPI 的锌结合能力、结构特性、胃肠稳定性和工艺功能特性的影响。结合光谱表征和模拟消化分析，阐明了 SPI 的结构修饰、其锌结合行为和锌生物可及性之间的关系。与传统的锌结合肽系统不同，目前的方法侧重于开发一种结合了增强锌保留和理想工艺功能特性的基于蛋白质的锌递送系统，从而为食品应用中多功能基于蛋白质的锌强化系统的开发提供新的见解。
章节片段
材料和试剂
大豆（南农 47 号）购自南京农业大学农学院（中国南京）。PG 浓缩液 (80.0 U/mL) 是由解蛋白金黄杆菌 (Chryseobacterium proteolyticum) 3D9K 发酵纯化而成的 (Zhang et al., 2024)。氨 - 氯化铵缓冲液购自仁森科技有限公司（中国天津）。酸性铬蓝 K 和溴酚蓝 (BPB) 购自麦克林生化科技有限公司（中国上海）。乙二胺四乙酸二钠
脱酰胺度 (DD) 与锌结合能力
PG 处理对 SPI 的 DD 的影响如图 1A 所示。DD 随着 PG 剂量的增加而逐渐升高，在 PG 浓度为 20 U/g 蛋白时达到 24.6%。PG 将谷氨酰胺残基选择性地转化为谷氨酸，同时伴随氨的释放，从而增加了蛋白质基质中羧基的数量 (Zhang et al., 2021)。这种修饰可能为后续与 Zn2+ 的相互作用提供额外的配位位点。(见表 1。)
锌结合
结论
本研究证明 PG 介导的脱酰胺可用于结构修饰 SPI 并构建基于蛋白质的锌递送系统。适度的脱酰胺作用通过增加含羧基基团的可用性增强了锌结合，并确定了最大化锌负载的最佳脱酰胺范围。随后的锌结合改变了蛋白质构象和分子组织，有助于在模拟肠道条件下改善锌保留，增强了
CRediT 作者贡献声明
Kai Zhang: 撰写 - 原稿，方法论，正式分析，概念化。 Linjun Yao: 软件，方法论，正式分析。 Runqiang Yang: 项目管理，正式分析。 Chong Zhang: 撰写 - 审阅与编辑，监督，项目管理。
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可能会影响本文报告的工作。
致谢
本研究得到了国家自然科学基金 (32472261) 的支持。
Kai Zhang|Linjun Yao|Runqiang Yang|Chong Zhang
