IF=9.7,东北农业大学李良教授团队发文:超声预处理对大豆蛋白分离物、β-共甘肽和甘肽纤维化的影响:动力学、结构及功能特性

超声预处理对大豆蛋白分离物、β-共甘肽和甘肽纤维化的影响：动力学、结构及功能特性

近日，东北农业大学的研究团队在食品权威期刊《Ultrasonics Sonochemistry》（IF=9.7）发表题为“Effects of ultrasonic pretreatment on the fibrillation of soy protein isolate, β‑conglycinin, and glycinin: Kinetics, structure, and functional properties”的研究性论文。该论文由东北农业大学食品学院完成，李良教授和安迪教授为该论文的通讯作者。

蛋白质纳米纤维具有一种与典型蛋白质结构截然不同的非天然结构。由于其纳米级厚度、微米级长度、高长宽比、可调的柔韧性以及有序结构，类淀粉样蛋白质纳米纤维引起了广泛的研究兴趣。已有研究表明，在低pH条件下，多种食品蛋白质可通过长期加热自组装成纤维状结构。动物蛋白（如乳蛋白、鸡蛋清溶菌酶、牛血清白蛋白和血红蛋白）以及植物蛋白（如豌豆蛋白、芸豆蛋白和南瓜籽蛋白）均可通过在高于其变性温度的条件下进行长时间加热而形成纤维。尽管大豆蛋白纤维化已得到广泛研究，但目前的研究主要集中于纤维形成条件、结构特征和功能特性，而大豆蛋白纤维化的基本分子机制仍未被充分理解。特别是，驱动大豆蛋白从天然球状结构转化为有序纤维组装体的关键分子间相互作用和结构演变尚未完全阐明 。大豆蛋白纳米纤维可作为有效的增稠剂、乳化剂、胶凝剂、泡沫稳定剂及界面组分

本研究系统地探讨了超声预处理对大豆蛋白分离物（SPI）、β-凝集素（7S）和凝集素（11S）纤维化行为的影响。研究采用了一种综合分析方法，结合硫黄素T荧光光谱、SDS-PAGE、动态光散射、zeta电位测定及光谱分析，以监测纤维化动力学和结构变化。超声处理通过增强成核作用显著加速了纤维化过程，使7S的表观速率常数提高了44%，SPI的表观速率常数提高了67%。SDS-PAGE分析表明，超声处理促进了蛋白质降解，产生了更多低分子量肽，这可能促进了纤维成核。超声处理减小了蛋白质颗粒尺寸，增加了表面电荷，并促进了向富含β折叠结构的构象转变，其中U-7SN的β折叠含量提高了20.8%。这些结构变化与功能特性的增强相关，包括溶解性、乳化活性和粘度的改善。研究结果表明，超声通过增强疏水相互作用和β折叠结构的形成来促进纤维化，为定制具有特定功能的植物蛋白纳米纤维以应用于食品和材料领域提供了理论依据。

在本研究中，以大豆分离蛋白（SPI）、β-共甘氨酸蛋白（7S）和甘氨酸蛋白（11S）为原料制备了蛋白质纳米纤维（C-SPIN、C-7SN、C-11SN），并将经超声处理的蛋白质纳米纤维作为对照组（U-SPIN、U-7SN、U-11SN）。本研究采用多种光谱技术，阐明了不同大豆蛋白组分在超声条件下纤维化过程中构象变化和分子相互作用的差异。通过分析这些纳米纤维的成纤维动力学、理化性质和微观结构，获得了不同大豆蛋白组分在超声条件下成纤维能力的差异，从而为理解超声如何影响和调控蛋白质纳米纤维的形成奠定了理论基础。