《Food Hydrocolloids》：Deep eutectic solvent-protein interactions regulate hydrogen-bond network reconstruction and mechanical properties of soy protein isolate eutectogels
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•DESs介导的溶剂交换重塑了SPI水凝胶中的氢键网络•SPI-DESs相互作用调节水的限制状态和网络重构•DESs增强了SPI共晶凝胶的机械强度和热稳定性•氯化胆碱-甘油形成最致密、最刚性的凝胶网络引言大豆蛋白分离物（SPI）水凝胶因其优异的营养谱、食品级安全性和可持续性而
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DESs介导的溶剂交换重塑了SPI水凝胶中的氢键网络
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SPI-DESs相互作用调节水的限制状态和网络重构
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DESs增强了SPI共晶凝胶的机械强度和热稳定性
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氯化胆碱-甘油形成最致密、最刚性的凝胶网络
引言
大豆蛋白分离物（SPI）水凝胶因其优异的营养谱、食品级安全性和可持续性而备受关注（Ke & Pang, 2026）。SPI水凝胶的形成通常涉及蛋白质展开、聚集，并在特定环境条件下随后组装成三维网络结构（Maltais et al., 2008）。然而，由未改性SPI制备的凝胶往往表现出粗糙的质地、脆弱的网络结构以及不足的环境稳定性，这些缺陷阻碍了其在食品生产和储存中的应用（Sui et al., 2021）。因此，两大类改性方法得到了广泛研究。第一种方法侧重于SPI预处理，例如超声处理（Cheng et al., 2026）、挤压（Du et al., 2026）、pH变换（Sun et al., 2025）、脱酰胺（Luo et al., 2026）和发酵（Luo et al., 2023）。这些方法主要通过促进蛋白质展开和增强分子间相互作用来提高凝胶性能。第二种方法依赖于外源物质的引入，包括多糖（Zhang et al., 2024）、酶（Hu et al., 2026）和化学试剂（He et al., 2023），这些物质通过与蛋白质形成共价和/或非共价相互作用来增强凝胶网络。总体而言，现有方法主要侧重于增强蛋白质-蛋白质相互作用。
事实上，溶剂并不仅仅是被动的分散介质，而是凝胶基质的重要组成部分。由于溶剂相通常占凝胶系统的50%以上，其组成、极性、氢键能力和对蛋白链的亲和力都能强烈影响蛋白质水合、链段迁移性、分子间相互作用和网络稳定性。在常规SPI水凝胶中，过量的水可能充当增塑介质，通过破坏或竞争蛋白链之间的相互作用来削弱凝胶的力学性能（Wang et al., 2024）。因此，调节溶剂环境提供了一种从根本上区别于现有方法的策略来增强SPI水凝胶网络。特别是，溶剂交换能够实现功能性溶剂对水的部分替代，从而重塑蛋白质-溶剂相互作用网络，增强水的限制状态，降低链段迁移性，最终提高凝胶结构的致密性和稳定性。如果溶剂分子能够进一步通过氢键或其他非共价相互作用充当相邻蛋白链之间的分子桥梁，则SPI水凝胶的力学性能或环境稳定性可以得到有效改善。
深共晶溶剂（DESs）由氢键供体（HBDs）和氢键受体（HBAs）按特定摩尔比例结合而成，其熔点低于各自组成物质（Martins et al., 2019）。由于具有广泛的氢键网络，DESs具有可调极性、低挥发性、低冰点和强溶剂化能力，使其成为食品和生物材料领域极具前景的功能性溶剂（Sarfraz et al., 2026）。DESs通常根据HBAs和HBDs的类型分为五类（Tarahi et al., 2025）。其中，III类DESs通常由季铵盐作为HBA，以及醇类或羧酸类有机化合物作为HBD组成，因其制备简单、理化性质良好以及较好的生物相容性而得到了广泛研究（Liu et al., 2025）。在食品相关研究中，作为绿色溶剂的III类DESs已被广泛用于生物活性成分的提取。例如，Zhang等（2026）使用氯化胆碱-柠檬酸DES从平菇中提取麦角硫因，而Li等（2025）使用氯化胆碱-甘油DES从幼果中提取生物活性化合物。最近，DESs的作用已从提取溶剂扩展到调节凝胶网络的功能性液相。在此背景下，DES介导的溶剂交换已成为定制凝胶性能的有效策略（Xiong et al., 2025）。与简单脱水不同，溶剂交换能够实现DESs对水的部分替代，从而重构氢键环境，调节链段迁移性，并增强凝胶基质内的聚合物-溶剂或蛋白质-溶剂相互作用。Fu等（2025）发现，将DESs引入丝素蛋白凝胶促进了更致密纳米纤维网络的合成。此外，DESs的低挥发性和低冰点赋予了凝胶优异的抗冻性能。尽管取得了这些进展，但DES介导的溶剂交换在SPI水凝胶中的应用仍然有限。特别是，DES组成如何影响水的替代、蛋白质-DES相互作用以及凝胶网络重构尚不清楚。
因此，本研究采用甜菜碱-甘油、氯化胆碱-甘油和氯化胆碱-尿素DESs，通过DES介导的溶剂交换策略，以热诱导SPI水凝胶为前驱体基质，制备了基于SPI的共晶凝胶。利用ATR-FTIR、低场NMR、流变学测量、DSC和SEM系统地研究了DES组成对蛋白质-溶剂相互作用、溶剂分布、凝胶网络结构和理化性能的影响。本研究重点阐明DES组成如何通过蛋白质-溶剂相互作用调节SPI水凝胶网络重构，并为设计具有改善机械性能和环境稳定性的蛋白质基共晶凝胶提供可行方法。
章节片段
材料
脱脂大豆粉购自当地超市，氯化胆碱（ChCl）、甜菜碱（Bet）、甘油（Gly）和尿素（Urea）购自上海源叶生物科技有限公司。所有实验均使用去离子水（DI水）。
大豆蛋白分离物的制备
大豆蛋白分离物（SPI）的制备基于我们此前报道的方法（Liu et al., 2026）。将脱脂大豆粉悬浮于DI水中（1:10，质量/体积），然后用6 mol/L NaOH将pH调至8.5。2小时后，混合物经过
深共晶溶剂的合成与表征
DES的合成主要依赖于氢键供体（HBD）和氢键受体（HBA）之间的氢键相互作用，这通常通过ATR-FTIR光谱进行验证（Fouda et al., 2026）。图1a-c展示了Bet-Gly、ChCl-Gly和ChCl-Urea DESs及其相应纯组分的ATR-FTIR光谱。对于单一组分，在1390-1480 cm-1处检测到特征峰（季铵盐中
结论
本研究通过DES介导的溶剂交换策略，利用Bet-Gly、ChCl-Gly和ChCl-Urea成功制备了基于SPI的共晶凝胶。DESs的引入有效重组了SPI水凝胶中的分子间相互作用网络，促进了更致密凝胶结构的建立，并增强了水的限制能力。增强的蛋白质-蛋白质和蛋白质-DES相互作用有助于提高机械性能和热
CRediT作者贡献声明
苏晓楠：撰写——审阅与编辑，可视化，资金获取。戴佳敏：形式分析，数据整理。董亚博：数据整理，概念构思。王涵：形式分析，数据整理。蓝天：撰写——审阅与编辑，监督指导
未引用参考文献
Akbar and Mustari, 2024; Chen et al., 2026; Fu et al., 2025; Li et al., 2024; Li et al., 2025; Liu et al., 2026; Liu et al., 2026; Souza and Garcia-Rojas, 2017; Wang et al., 2025; Zhang et al., 2026; Zhang et al., 2026; Zhang et al., 2025; Zhou et al., 2026.
利益冲突声明
作者声明不存在可能影响本手稿所报告研究的竞争经济利益或个人关系。
利益冲突声明
作者声明没有已知的竞争经济利益或个人关系可能影响本文所报告的工作。
致谢
我们衷心感谢国家自然科学基金委员会联合基金（U22A20548）和青年科学基金项目（C类）（32502255）提供的财政支持。
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