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IF=8.0!东北农业大学食品科学学院:超声波和琥珀酸双改性对大豆分离蛋白理化、凝胶、流变性和结构性质的影响:以琥珀酰化程度为重点

  • 2026-10-23 00:55:15
IF=8.0!东北农业大学食品科学学院:超声波和琥珀酸双改性对大豆分离蛋白理化、凝胶、流变性和结构性质的影响:以琥珀酰化程度为重点

图文来源:作者团队

超声波和琥珀酸双改性对大豆分离蛋白理化、凝胶、流变性和结构性质的影响:以琥珀酰化程度为重点

东北农业大学食品科学学院:Dewei Kong(第一作者),孔保华教授(通讯作者)等在期刊《Food Research International》(IF:8.0)上发表了题为“Effects of dual modification by ultrasound and succinylation on physicochemical,gel,rheological,and structural properties of soybean protein isolate:Focus on the degree of succinylation”的研究型论文。

01
研究背景

植物蛋白已成为人类饮食中最重要的成分之一,能够满足日益增长的营养需求。由于其独特的理化特性,植物蛋白会影响后续食品的加工、运输和储存,进而导致食品品质和感官特性发生变化。大豆分离蛋白(SPI)作为典型的植物蛋白,凭借其营养价值、成本优势和功能特性,已在食品工业中受到广泛关注。研究表明,紧密致密的球状结构不利于植物蛋白功能特性的提升;此外,天然大豆分离蛋白对外部因素(温度、离子强度、pH值)敏感,易导致其功能特性下降。因此,研发创新且有效的蛋白改性策略,以增强蛋白功能特性并拓宽其应用潜力,具有重要意义。

近年来,食品研究者主要通过物理、化学和酶法处理对植物蛋白进行改性。其中,物理改性无需使用外源试剂,具有操作简单、改性效果强、适合规模化应用等优势。研究发现,物理改性可促进蛋白结构解折叠,有效改善蛋白的功能特性。超声改性作为物理改性的一种,目前已有研究报道其对鹰嘴豆蛋白、豌豆蛋白、大豆分离蛋白等植物蛋白的结构和功能特性的影响。超声改性的机制可通过超声诱导的空化效应解释:空化效应破坏蛋白质的非共价相互作用,导致蛋白质结构发生变化,进而使其功能特性改变。化学改性则因其操作简便、成本低、可控性强等优势,同样受到越来越多的关注。目前,化学改性主要包括糖基化、磷酸化和琥珀酰化等。琥珀酰化改性的机制是带负电的琥珀酰基与蛋白质的亲核基团(主要是赖氨酸的ε-氨基)共价结合,通过改变蛋白质的表面电荷状态和空间位阻,改善其功能特性。

随着蛋白改性研究的深入,关于双重改性对蛋白质结构和功能影响的报道日益增多。目前,双重改性研究主要集中在物理-物理、物理-化学及化学-化学改性,其出现的主要原因是利用两种方法的优势,弥补单一改性方法的局限性,使双重改性蛋白具备更优异的功能特性。目前,尚未有研究对超声改性后的大豆分离蛋白进行进一步的琥珀酰化改性。

02
研究结论

本研究从蛋白质结构视角,探究超声与琥珀酰化双重改性对大豆分离蛋白(SPI)理化、凝胶及流变特性的影响。

结果表明,与天然大豆分离蛋白相比,双重改性可显著提高其溶解度(从30.85%提升至69.66%,P<0.05);凝胶特性方面,双重改性还能提高大豆分离蛋白凝胶的持水量(从63.97%提升至99.76%)和强度(从22.51g/cm²提升至136.73g/cm²,P<0.05),并影响凝胶中的水分含量与分布。表观黏度和储能模量的变化表明,在双重改性中,琥珀酰化改性对大豆分离蛋白流变特性的改善作用更为重要;变性温度和焓变结果显示,双重改性还有利于提高大豆分离蛋白的热稳定性。浊度和粒径分析证实,超声改性在双重改性中发挥更关键作用;双重改性使天然大豆分离蛋白的zeta电位从-18.23 mV显著降至-24.33mV(P<0.05)。二级结构方面,双重改性显著提高了大豆分离蛋白中α-螺旋的比例(从24.13%提升至63.55%),同时降低了β-转角(从31.55%降至7.45%)和无规则卷曲(从25.47%降至11.11%,P<0.05)的比例。随着琥珀酰化改性程度的增加,大豆分离蛋白的表面疏水性呈先升后降趋势,且双重改性进一步降低了其表面疏水性;此外,双重改性还改变了大豆分离蛋白的芳香族氨基酸微环境,诱导其三级结构发生变化。综上,双重改性作为一种有效且具有应用前景的改性策略,可通过调控大豆分离蛋白的结构,改善其理化、凝胶及流变特性,为大豆分离蛋白在食品工业中的进一步应用提供可能。

03
创新点

(1)双重改性提高了大豆分离蛋白(SPI)的溶解度和凝胶特性。

(2)双重改性增强了大豆分离蛋白(SPI)的流变特性。

(3)双重改性改变了大豆分离蛋白(SPI)的二级和三级结构。

(4)超声与琥珀酰化呈现出协同改性效应。

04
图文赏析

基金支撑:

研究由国家“十四五”重点研发计划项目(2023YFD2100102)资助。

原文链接:

 https://doi.org/10.1016/j.foodres.2025.117948

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翻译:田争争

编辑:科研小助

审核:席书敏

专家指导:张丽霞

供稿团队:花生资源挖掘与品质调控创新团队

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