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IF=8.0!东北农业大学:牛奶和山羊奶比例对奶酪抗氧化活性影响的分子机制:抗氧化肽鉴定、筛选及与Keap1的相互作用

  • 2026-10-26 10:32:46
IF=8.0!东北农业大学:牛奶和山羊奶比例对奶酪抗氧化活性影响的分子机制:抗氧化肽鉴定、筛选及与Keap1的相互作用

图文来源:作者团队

牛奶和山羊奶比例对奶酪抗氧化活性影响的分子机制:抗氧化肽鉴定、筛选及与Keap1的相互作用

东北农业大学食品学院Cuisong Zhao(第一作者)、马春丽副教授和马德星副教授(共同通讯作者)等在《Food Research International》期刊(IF:8.0)上发表了题为“Molecular mechanisms underlying the impact of bovine and caprine milk ratios on cheese antioxidant activity: Antioxidant peptide identification, screening, and interaction with Keap1”的论文。

01
研究概述

该文分析了牛乳与山羊乳不同配比(牛乳/山羊乳,B/C:100:0、50:50、0:100)对干酪抗氧化肽谱及抗氧化活性的影响,并阐明了关键肽的作用机制。研究采用模拟胃肠消化、超滤、纳升级液相色谱-串联质谱(nano-LC-MS/MS)鉴定、生物信息学筛选、分子对接及体外验证等方法。结果表明,所有干酪经模拟消化后抗氧化活性均显著提升,且活性主要集中在分子量低于3 kDa的组分中。在B/C为100:0、50:50、0:100的干酪中,分别鉴定出18、38、38条肽,这些肽主要来源于α-酪蛋白。筛选得到3条肽(LIRKLPFQRL、AMKPWIQPK、LNENLLRF),均具备良好的吸收潜力,且预测为无毒。分子对接显示,这些肽可与Keap1蛋白活性口袋稳定结合(结合能均低于−7.0 kcal/mol),并通过氢键等作用靶向其关键残基。体外实验证实了合成肽的自由基清除能力。该研究为新型食品源抗氧化肽的筛选与开发提供理论依据,深化了对乳源抗氧化物质功能的认知。

02
研究背景

随着消费者健康意识提升与营养研究进展,天然食品中的蛋白质及其生物活性衍生物因营养价值突出、生物功能特性显著,备受关注。乳及乳制品在氨基酸组成、消化吸收性与生物活性等方面优势明显,是优质蛋白质来源。乳蛋白经酶解或发酵可释放大量生物活性肽,具备免疫调节、抗菌、降压、抗血栓及抗氧化等多种功效。

其中,抗氧化是生物活性肽最受关注的功能之一。抗氧化肽通常由2–11个氨基酸残基组成,富含蛋氨酸、色氨酸、半胱氨酸、酪氨酸、组氨酸等特征性抗氧化氨基酸,主要通过清除自由基、螯合过渡金属、抑制脂质过氧化发挥强抗氧化作用,同时可调控细胞内抗氧化酶表达,缓解活性氧诱导的机体损伤。

巴氏奶、超高温灭菌奶、酸奶、干酪等常见乳制品均含抗氧化活性,核心源于其中的生物活性肽,尤其是抗氧化肽。干酪是消费量高、品类丰富的发酵乳制品,在成熟等加工过程中,凝乳酶与微生物蛋白酶协同水解酪蛋白,释放抗炎、抗菌、血管紧张素转化酶(ACE)抑制、免疫调节及抗氧化等多种生物活性肽。

马拉蒂亚干酪是原产于土耳其的半硬质盐水干酪,香气独特、易切片,传统以山羊乳制作。山羊乳相比牛乳,中短链脂肪酸含量更高、脂肪球更小,消化性更好、致敏性更低、营养密度更高;但山羊乳α-酪蛋白含量低,虽酪蛋白胶束更大、β-酪蛋白与钙磷含量更高,仍会导致凝乳硬度低、凝胶稳定性差、干酪得率低。

随着干酪产品多样化需求增长,干酪生产中混合牛乳与山羊乳的工艺逐渐普及。该方法既能提升山羊乳干酪得率与凝胶稳定性,又能改善风味、扩大受众、降低成本。关键在于,牛乳与山羊乳组成差异显著:山羊乳多不饱和脂肪酸、维生素E及硒等内源抗氧化物质含量更高,酪蛋白基因型直接影响蛋白水解模式与肽谱组成,这些差异可能显著影响混合干酪中抗氧化肽的活性水平与释放效率。

目前,牛乳-山羊乳混合干酪的研究多集中于乳配比对干酪得率、pH及基础理化特性(脂肪分布、蛋白组成、水分等)的影响,极少探究配比对干酪抗氧化活性的影响,更缺乏对抗氧化肽种类、组成与结构的系统研究。

为此,该研究采用体外胃肠消化模型,评估牛乳/山羊乳配比(100:0、50:50、0:100)对马拉蒂亚干酪抗氧化活性的影响;通过超滤分离不同分子量组分并测定抗氧化活性,选取高活性组分经nano-LC-MS/MS鉴定肽段,结合生物信息学筛选潜在抗氧化肽;通过分子对接模拟靶向Keap1-Kelch结构域,阐明候选肽与Keap1的结合机制;最后体外验证筛选肽的抗氧化活性与自由基清除能力。该研究为开发高抗氧化活性干酪提供理论基础,深化其作用机制认知。

03
研究结论

该研究阐明了牛乳与山羊乳配比对干酪抗氧化活性的影响及分子机制。模拟胃肠消化后,所有干酪的DPPH自由基清除、羟自由基清除、超氧阴离子清除、还原力及总抗氧化活性均显著提升,其中纯山羊乳干酪(B/C 0:100)消化后抗氧化活性在各组中最高。经nano-LC-MS/MS与数据库挖掘,在B/C 100:0、50:50、0:100干酪中分别鉴定出18、38、38条肽。值得注意的是,尽管山羊乳中β-酪蛋白含量更高,但α-酪蛋白(尤其是α-酪蛋白与α-酪蛋白)是这些肽的主要前体,在含山羊乳的干酪中尤为明显。这表明抗氧化肽的释放效率并非仅依赖母蛋白初始丰度,还受氨基酸组成、蛋白酶可及性等因素影响。综合生物活性评分、ADMET特性、氨基酸组成(富含疏水/芳香族残基)等生物信息学筛选,得到3条新型候选肽:LIRKLPFQRL、AMKPWIQPK、LNENLLRF。分子对接模拟显示,这些肽可与Keap1的Kelch结构域稳定结合(三者结合能均低于−7.0 kcal/mol),主要通过氢键与疏水作用作用于Arg326、Val465、Val561、Thr560等关键残基,该结合模式提示其可能作为竞争性抑制剂,破坏Keap1-Nrf2相互作用,进而激活细胞抗氧化防御通路。合成肽的体外DPPH、ABTS自由基清除实验证实其直接抗氧化能力,验证了筛选与对接结果。综上,该研究揭示了乳源组成调控干酪抗氧化肽谱的新机制,鉴定的肽及其通过Keap1-Nrf2通路的作用机制,为干酪产品开发提供理论依据。后续将进一步在体外与体内验证候选肽的生物学功效。

04
图文赏析

原文链接:

https://doi.org/10.1016/j.foodres.2026.118787

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翻译:贾洪曼

编辑:科研小助

审核:席书敏

专家指导:张康逸

供稿团队:小麦绿色精深加工与功能性食品创制创新团队

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