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IF=13.2!云南农业大学食品科学与技术学院绿色改性技术:酰基化-糖基化协同改性核桃蛋白及其在叶黄素稳定包埋中的应用

  • 2026-10-25 02:06:07
IF=13.2!云南农业大学食品科学与技术学院绿色改性技术:酰基化-糖基化协同改性核桃蛋白及其在叶黄素稳定包埋中的应用

图文来源:作者团队

绿色改性技术:酰基化-糖基化协同改性核桃蛋白及其在叶黄素稳定包埋中的应用

云南农业大学食品科学与技术学院:Yuanli Wang(第一作者),田洋教授和梁涛副教授(共同通讯作者)等在期刊《Chemical Engineering Journal》(IF:13.2)上发表了题为“Green modification technology: acylation-glycosylation co-modification of walnut protein and its application in the stabilized encapsulation of lutein”的研究型论文。

01
研究背景

核桃分离蛋白(WNPI)是核桃油提取副产物核桃粕的主要成分,富含支链氨基酸与中性氨基酸,是植物蛋白中较为少见的特性,兼具抗氧化、降血压、降血糖等多种生物活性,是极具开发潜力的植物蛋白。但WNPI水溶性差,难以满足加工需求,严重限制其商业化应用,绝大多数WNPI被直接作为工业废料丢弃或低附加值用于饲料生产,造成优质植物蛋白资源的大量浪费,与当前全球可持续蛋白供应的战略需求相悖,也给WNPI这类功能特性欠佳的植物蛋白带来产业化挑战。

当前研究聚焦于通过酶法、物理法、化学法调控WNPI的分子构象,构建多尺度适配加工特性,以满足复杂的工业需求。研究证实,化学改性法在改善蛋白功能特性方面效果显著,主要包括糖基化、酰基化、磷酸化等。糖基化虽可改善蛋白功能特性,但植物蛋白结构致密,导致糖基化偶联速率较慢、反应不完全。受限于单一改性方法的不足,超声、超高压、微波等物理手段常被用于预改性,但物理改性存在设备成本高、维护费用大、能耗高、改性效果有限等应用瓶颈。

相比之下,采用两种安全无害的化学改性试剂对蛋白进行协同改性,应用前景更为广阔。通过酰基化对蛋白进行预改性,可促进蛋白结构解折叠、暴露接枝位点、调控电荷密度,进而提升改性速率。已有研究证实,酰基化-糖基化协同改性可改善大豆分离蛋白、乳清蛋白的加工特性。基于此,化学双改性的协同效应成为当前研究热点,但因其作用机制不明确、工艺条件不成熟,该技术在生物医学、食品工程等领域的实际转化应用仍面临重大挑战,其在食品添加剂、递送体系材料等相关应用场景亟待深入探索与拓展。

叶黄素(LUT)作为天然色素,兼具抗氧化、降血脂、改善慢性酒精性肝损伤等多种生理功能,但其水溶性差,限制胃肠道吸收,降低生物利用率;且叶黄素分子中的共轭双键易受pH变化、光照、加热等环境胁迫降解,导致褪色、生物活性降低,限制其在提取、储存与利用过程中的稳定性。叶黄素在运输、加工、食用过程中易受环境胁迫失稳,需构建物理屏障以维持其结构与功能稳定。

脂质体(LIP)是磷脂与结构类似物在水溶液中自组装形成的球形囊泡,凭借双亲性磷脂双层结构,可同时包埋亲水与疏水功能成分和营养素。脂质体与蛋白复配,可克服脂质体与蛋白载体在胃液中不稳定、易泄漏的缺陷。在该复合体系中,磷脂可作为内部水腔负载亲脂活性物质,蛋白可作为脂质体附着的支架,提供支撑与保护;且相较于众多天然高分子基递送体系,能更高效包埋活性物质且无不良相互作用。因此,本研究拟构建改性蛋白-脂质体-叶黄素复合体系,系统评价其对叶黄素光热诱导降解的抑制作用及内在机制。

课题组前期已对WNPI的谷蛋白组分进行酰基化-糖基化协同改性,取得优异改性效果,优化了谷蛋白功能特性,拓宽其应用范围。但WNPI与核桃谷蛋白的结构特性、营养价值存在差异,且实际生产应用中,WNPI常直接使用而不进行进一步分离。

02
研究方法与结论

本研究采用琥珀酸酐(SA)与黄原胶(XG)对WNPI进行处理,分析酰基化-糖基化改性核桃蛋白(WNPI-SA-XG)的结构与功能特性。选取添加0.6%黄原胶制备的兼具优良凝胶与乳化特性的双改性蛋白(DMP),对包埋叶黄素(LUT)的脂质体(LIP)进行修饰,探究双改性蛋白修饰脂质体对叶黄素稳定性的保护作用。

结果表明,协同改性可使蛋白结构解折叠,增强分子间静电斥力以减少分子聚集,提升蛋白柔性,进而改善其功能特性;具体可提升WNPI的黏度与网络结构,蛋白持水性、持油性分别提升约5.32倍、1.64倍,乳化性与乳化稳定性分别提升15.25%、11.13%,热变性温度提升19.34℃。双改性蛋白修饰可提高叶黄素脂质体(LUT-LIP)的包埋率,增强叶黄素的抗氧化活性(DPPH清除率、ABTS清除率分别提升1.40倍、3.80倍),改善其储存与环境稳定性(25℃储存30天保留率为LUT-LIP的7.17倍)及胃肠消化稳定性(胃相释放量降低24.68%)。本研究为改性核桃蛋白的应用提供理论依据与技术支撑,提出将双改性蛋白-叶黄素-脂质体复合物(DMP-LUT-LIP)作为高效营养递送体系的可行策略。

03
创新点

(1)制备了酰基化核桃蛋白(WNPISA)与酰基化糖基化核桃蛋白(WNPISAXG)。

(2)核桃分离蛋白(WNPI)的功能特性得到显著提升。

(3)构建了双改性蛋白(DMP)修饰的脂质体。

(4)双改性蛋白的加入提高了叶黄素(LUT)在脂质体中的包载效率。

(5)双改性蛋白修饰脂质体增强了叶黄素的胃肠消化稳定性。

04
图文赏析

基金支撑:

本研究由云南省兴电人才计划(XDYC-QNRC-2023-0414)、云南省万人计划产业技术领军人才计划(YNWR-CYJS-2020-010)、云南省省市融合计划(202302AN360002)、云南省高层次科技人才与创新团队专项(202305AS350025)资助。

原文链接:

https://doi.org/10.1016/j.cej.2025.169595

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翻译:田争争

编辑:科研小助

审核:杨静

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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