东北农业大学迟玉杰教授团队:蛋白-多酚-普鲁兰配合物:结构表征与高冻融稳定性高内相乳剂的应用

如图1A所示，EWP展现出三个明显特征性蛋白带，分别是卵转铁蛋白（OVT，约75 kDa）、卵白蛋白（OVA，约48 kDa）和溶酶（约17 kDa）。相比之下，三元复合物在浓缩凝胶中表现出明显的高分子量聚集体，具有分子量超过245 kDa的条带。EWP分子量在与儿茶素和右旋糖酐结合后显著增加;进一步证实多酚可通过冋酮中间体与碱性条件下的蛋白质共价交联;从而形成无法进入分离凝胶的大分子共轭物。与此同时;OVA和OVT带变弱;分离凝胶中仅剩有限的未结合蛋白;表明OVA和OVT部分参与共价交联反应。这些结果表明，三元配合物的稳定很可能是由于蛋白质残基与多酚氧化衍生的醌中间体之间形成稳定的共价键;而非仅仅通过疏水性或静电相互作用等非共价机制维持。

分子结合可以在分子层面阐明三元复合物的结合机制。基于SDS-PAG电泳结果，观察到卵白蛋白（OVA）和卵转铁素（OVT）显著的能带偏移。因此，选择OVA和OVT作为受体蛋白，模拟它们与三种多酚（PC、GA和TA）和普鲁兰的结合相互作用。如2所示，三元配合物的结合能范围为−6.0至−6.9 kcal/mol。这些数值表明蛋白质、多酚和多糖之间具有强烈的结合亲和力，从而形成相对稳定的复合物。结合结果进一步揭示了蛋白质与多酚之间广泛的非共价相互作用，主要涉及范德华力、氢键和氯氢键。在OVA中，VAL96、ASP95、PRO93、ILE90、GLN152和ARG126等残基反复出现在PC和GA的相互作用中，表明它们作为多酚的密钥绑定位点。氢键主要由TYR97、ASN94、PHE99和LEU101形成，键长范围为1.8至2.7 Å，表明相互作用紧密且方向性强。OVT的结合模式与OVA相似。PHE645、LYS646、VAL647和GLU655等残基与PC和TA相互作用。此外，THR424、ASP425、ALA429和SER422参与形成稳定的氢键网络，提升了配合物的稳定性。此外，PC分子具有高空间刚性的多羟基芳香环结构，GA和TA暴露于更高的酚羟基，这使得通过定向氢键和疏水相互作用与蛋白质中极性或带电残基实现多点相互作用成为可能。某些疏水残基，如VAL、ILE和PHE，通过疏水堆叠或π-π相互作用进一步增强了系统的稳定性。值得注意的是，多酚中的异-二羟基结构易被氧化成醌中间体，随后通过迈克尔加成或希夫碱形成与赖氨酸等亲核残基反应，产生稳定的C-N共价键。结合构象分析和多酚的结构特征，这些发现为三元复合物中潜在的共价交联机制提供了理论支持。

Fig. 2.Effect of EWP and ternary complexes on the molecular docking simulation of the system.

本研究构建了一个EWP-多酚-普鲁兰三元复合系统，显著提升了用EWP制备的HIPEs的结构稳定性和冻融稳定性。与天然EWP相比，这些配合物产生的颗粒尺寸更小，亲水性更高，表面电荷也更大。、FTIR和分子对接显示，多酚通过氢键、疏水接触和喹酮介导的共价偶联，与关键EWP残基（如ASN94、TYR97、LYS92、PHE99）形成多位点合作相互作用。最终的HIPE保持了更小的液滴尺寸、均匀的结构，以及循环后超过90%的冻融稳定性。其结晶和熔点明显低于EWP的防冻液性能。在机械上，三元配合物在油水界面形成更厚且更刚性的界面膜，缓冲冰引起的应力并抑制液滴聚合，从而提升机械和热稳定性。在三种多酚中，PC因其高度聚合的芳香族结构，在高浓度下倾向于自我结合，这减少了可用的酚羟基，从而产生了最佳浓度效应。这些结果共同建立了清晰的结构-功能关系，增强的分子间相互作用和三元配合物的构象重排导致界面膜性能的提升，进而决定了HIPE的优异冻融稳定性。总体而言，研究提出了一种基于蛋白质-多酚-多糖协同作用的天然防冻乳化策略，为设计可食用、天然且高度稳定的HIPE系统提供了理论和实践价值。尽管有这些发现，但仍有一些局限性。本研究主要聚焦于HIPE系统，需进一步研究以评估其在真实食品基质中的长期稳定性和适用性。未来的研究应聚焦于这些方面，并对界面机制提供更深入的见解。

撰稿：杨铭

审核：刘广洋

原文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0308814626011842

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