责任编辑：食品科学
近日，华南理工大学食品科学与工程学院赵谋明教授团队在Food Chemistry（中科院食品科技一区，IF=6.306）在线发表题为“pH-Driven formation of soy peptide nanoparticles from insoluble peptide aggregates and their application for hydrophobic active cargo delivery”的研究论文，本文采用酸碱法处理不溶性多肽聚集体，探究聚集体在不同pH下的响应行为，构建功能性的肽基纳米颗粒，并探究颗粒对疏水性活性物质的输送功能，以期实现低值不溶性多肽聚集体的高值化利用。华南理工大学张远红博士为论文第一作者，周非白副研究员、赵谋明教授为论文通讯作者。
背景
通过生物酶解技术制备一系列具有特定生理功能的活性肽或功能性蛋白是大豆蛋白精深加工的研究热点。然而，蛋白质酶解过程中通常会发生多肽-多肽/蛋白间的疏水相互作用而聚集，生成部分不溶性的多肽聚集体。这部分多肽聚集体作为酶解副产物可高达酶解蛋白的20~30%，严重制约了大豆蛋白的酶解效率，是蛋白及活性肽产业亟待解决的技术难题。该不溶性多肽聚集体氨基酸组成丰富，必需氨基酸含量高，是一种优质的蛋白基生物资源，因难溶于水极大限制了其在食品工业中的应用。在食品加工过程中，酸碱法（pH-shifting method）因作用性强、操作简单、绿色安全、成本低廉等优点被广泛应用。酸碱法通过将蛋白质置于极端酸/碱条件下使蛋白质结构展开，再回调至中性使蛋白质发生重组装，构建有序的纳微结构，从而改善蛋白质的结构和功能性质。此外，疏水性植物多酚如姜黄素等在极端碱性条件下具有非常好的溶解性，可与蛋白质发生共组装从而实现其高效输送。
本文采用酸碱法处理不溶性多肽聚集体，探究聚集体在不同pH下的响应行为，构建功能性的肽基纳米颗粒，并探究颗粒对疏水性活性物质的输送功能，以期实现低值不溶性多肽聚集体的高值化利用。
研究成果
本文以工业大豆肽生产过程中得到的不溶性多肽聚集体（SPA）为原料，采用不同的pH (pH2.0-12.0)处理该聚集体，然后回调至中性条件（pH 7.0），得到具有较高回收利用率的肽基纳米颗粒分散液。通过测定不同处理条件下聚集体的溶解度、颗粒粒径、表面疏水性、内源荧光和二级结构变化等进行结构表征，探究颗粒的形成机制。并在pH调节过程中加入以姜黄素为代表的疏水性植物多酚，测定姜黄素的荷载效率、稳定性及体外消化过程中的生物可及性。具体的研究思路与过程如下图所示：
研究结果表明，pH 10, 11, 12处理后再回调至中性（pH 7）可显著改善SPA的溶解性，得到粒径＜200 nm的肽基纳米颗粒（SPN），其中pH 12处理再回调得到的SPN粒径最小，颗粒稳定性好，且具有较好的抗氧化活性。进一步将SPN与姜黄素进行共组装，发现姜黄素包埋到SPN中后可显著提高姜黄素在水中的溶解性（可达姜黄素单独在水中溶解度的105倍）、储存和热稳定性、胃肠消化稳定性以及体外生物可及性和生物活性。这些结果表明，控制酸碱法（controlled pH-shifting）可作为驱动不溶性多肽聚集体组装形成功能性肽基纳米颗粒并进一步输送活性物质的有效而简便的方法，为低值蛋白酶解副产物的可持续高值化应用提供新策略。
该研究受到中国博士后科学基金（2018M643093），中央高校基本科研业务费（2019MS102, 2019MS104），国家自然科学基金（31871746）资金项目的支持。
作者简介：
赵谋明 教授
赵谋明，教授，博士生导师，长江学者特聘教授，国家“863”蛋白质催化转化项目首席专家，国务院政府特殊津贴专家，华南理工大学国家重点学科-食品科学学科带头人，“食品营养与健康学科创新引智基地”与“广东省食品绿色化加工与营养调控工程中心”负责人。多年来一直从事蛋白质生物催化与转化、功能性食品开发和发酵食品代谢调控等基础理论与关键技术研究，突破了多项关键技术难题，开发了系列高品质功能性肽产品，不仅实现了蛋白质的高值化利用，还为食品工业提供了系列高品质食品配料，推动了食品工业的发展，产生了显著的经济效益。目前已主持省部级以上项目及横向课题项目等100多项，获得国家科技进步二等奖3项、广东省科技进步奖一等奖4项、中国轻工业联合会科技进步奖一等奖和广州市科技进步一等奖各1项，相关科研成果在国内50多家企业成功转化。获国家授权发明专利100多件，获中国专利优秀奖、广东省专利金奖各1项。主编和参编著作、教材5本。发表SCI收录论文400余篇（第一/通讯作者发表200余篇），H指数为56，进入国际农业科学家ESI排名前1%。
周非白 副研究员
周非白，博士，副研究员，硕士生导师。本硕博均就读于华南理工大学，博士期间在丹麦University of Copenhagen联合培养。2016年博士毕业后留校从事教研工作，2018年破格晋升副研究员，入选广州市科学技术协会2021年“青年科技人才托举工程”。目前主要从事食品生物技术、蛋白质生物化学、食品营养与健康等相关领域的基础与应用研究，包括蛋白及两亲生物活性肽的制备、组装及功能调控，食品活性因子稳态化及功能性蛋白乳液等方向。目前已发表学术论文30余篇，其中以第一/通讯作者在J. Agric. Food Chem.、Food Funct.、Food Hydrocolloids等国际刊物上发表SCI论文16篇，参与撰写英文书籍1部，申请发明专利7项并获授权3项。主持国家自然科学基金青年基金、广东省自然科学基金、中国博士后科学基金、广东省普通高校青年创新人才项目、中央高校基本科研业务费等多项科研项目。
张远红 博士后
张远红，博士，华南理工大学博士后，2018年毕业于华南理工大学，主要研究领域为植物蛋白精深加工，蛋白质胶体与界面化学，食源性功能因子稳态化递送。目前已发表学术论文12篇，其中第一作者7篇，包括Journal of Agricultural and Food Chemistry、Food Hydrocolloids、Food &Function、Food Chemistry等JCR一区Top论文5篇，EI论文1篇；申请发明专利6项并获授权2项；主持中国博士后科学基金面上项目1项，中央高校基本科研业务费项目1项，参与多项国家、省市级项目。
(该文章《pH-Driven formation of soy peptide nanoparticles from insoluble peptide aggregates and their application for hydrophobic active cargo delivery》于2021年3月9日在线发表于Food Chemistry。)
