责任编辑：食品科学

原标题：江南大学食品学院王韧、王涛团队：大米蛋白-鳕鱼蛋白协同调控共架结构的营养及功能特性

近日，江南大学食品学院王韧、王涛团队首创了将两种蛋白质溶解在碱性溶液中，然后中和以诱导反溶剂沉淀来实现共架复合，研究成果“Rice proteins and cod proteins forming shared microstructures with enhanced functional and nutritional properties”正式发表于Food Chemistry（IF=6.301）。王韧副教授为该论文第一作者，王涛副研究员为该论文通讯作者。

简 介：

由于对具有更好营养和结构特性的蛋白质产品的需求，混合植物和动物蛋白受到了广泛的关注。一些研究发现，蛋白质蛋白间的相互作用可以增强蛋白质的功能特性以解决特定蛋白缺陷，包括溶解性、乳化性和凝胶性。大米蛋白(RPs)，由于其低胆固醇低过敏性，可作为儿童和老年人的蛋白质替代品。但大米蛋白98%的亚基通过疏水相互作用和二硫键相互交联，很难溶解在传统的食品溶剂中比如弱酸性到中性的水溶液，大大限制了它们在液化食品系统中的应用。鳕鱼年产量超过1000万吨，是最大的单一鱼类品种之一。许多研究报道，鳕鱼蛋白(CPs)氨基酸组成合理，且具有较高的抗氧化和抗炎特性。CPs也具有良好的乳化稳定性，并且由于肌原纤维蛋白的存在，拥有出色的胶凝特性。虽然肌动蛋白和肌球蛋白是亲水的，但CPs中的大部分肌动蛋白和肌球蛋白被钙桥相连接，形成不溶性聚集体。在稻米和鱼类的越来越广泛的应用下，RPs和CPs的共架组装可能在两种蛋白质的溶解度改善具有潜在的应用前景，并可应用于各种营养和功能特性得到协调调控的食品中。

在这项研究中，王韧、王涛团队首创了将两种蛋白质溶解在碱性溶液中，然后中和以诱导反溶剂沉淀来实现共架复合。基于这种方法，获得了具有共享内部结构的蛋白质复合物，不同来源的蛋白质相互作用可以被调节以改善其功能性质。这一方法的能应用那些由于功能性质较差而被忽略的可再生和来源广泛的蛋白质，降低能源成本和污染物排放。

成果介绍：

实验方法：以RPs和CPs为原料，RPs以1%(w/v)的浓度分散在去离子水中，在pH为12条件下加入CPs获得不同RPs/CPs(w/w)比例的混合物。充分水化后进一步中和，制备具有共同内部结构的新型复合蛋白结构。然后利用荧光光谱、圆二色谱、ζ-电位以及光散射研究了两种蛋白质的结合、复性和分子间的结合作用。最后表征氨基酸组成和消化率，以评估新型复合结构的营养价值。

实验结果：

透射电镜揭示了水中RPs和CPs相互作用形成的形貌。RPs形成与密集颗粒堆积的聚集体，而CPs表现为纤维网状结构。不同径向密度的粒子是结构化的，拥有一个致密的核心和一个松散的外部。RPs和CPs络合后，所有电泳的特征条带在复合物中保持完整，其条带强度与其宿主蛋白的初始比例密切相关，且随着CPs比例提高，在一级结构完整保留的情况下，RPs溶解度提高至90%以上。光谱研究表明RPs和CPs在pH 12时空间结构展开，其二级结构在蛋白质-蛋白质相互作用下，发生片层-螺旋的结构转变，形成高强度的共架结构，RPs与CPs的结合可能削弱了钙桥，从而促进了CPs的水稳定性，形成具有高水溶性的复合材料。光散射数据表明CPs在致密RPs颗粒表面接枝。此外，CPs比例越大，结构变化越明显，有助于提高RPs和CPs的溶解度。氨基酸分析结果表明说明该方法，该方法不仅提高了RPs和CPs的溶解度，还提高了RPs限制性氨基酸赖氨酸和含硫氨基酸的水平，对RPs的氨基酸强化具有一定的潜力。通过共架后的蛋白暴露出更多的消化位点，还有效地克服蛋白质的难消化性，作为新的易于消化的蛋白质来源。

结 论：

本研究通过在pH为12的条件下将RPs和CPs共溶并中和，制备了可溶性蛋白复合物。pH循环后，RPs和CPs形成了以RPs为内核、CPs为外部包裹的新型微结构。这种复合作用归因于初始蛋白的片层-螺旋转变。此外，复合物蛋白在RPs和CPs之间得到了配比均衡的氨基酸组成，展现了pH循环技术可作为强化某些蛋白氨基酸的有效途径。最后，CPs中某些不可消化的亚单位，如原肌球蛋白，在蛋白质和蛋白质相互作用后变得可消化。综上所述，本研究将丰富蛋白质成分的加工工艺，定制其结构和营养特性。

创新性/应用前景

受到蛋白质的组成和物理化学差异启发人们通过将它们整合到一种具有各自优点的复合物中来解决它们各自的缺点。本研究通过将植物蛋白二级结构的连接制备亲水性复合材料，所得的复合蛋白材料具有较好的溶解性、氨基酸组成和消化率，很好地满足食品社会对营养丰富的多功能蛋白质的需求，丰富蛋白质组分加工技术，在功能食品加工中有很大的应用前景，可为植物蛋白的商业化利用提供理论支持。

基金资助：

国家自然科学基金资助项目(No. 32072264)；食品科学与技术国家一级学科建设专项(No. JUFSTR20180203)。

作者简介

王韧 副教授

王韧，男，1980年生，博士，副教授，主要从事粮食精深加工工程与技术、碳水化合物大分子酶法修饰及应用等方面的研究工作，近年来先后主持国家重点研发项目任务、国家自然科学基金青年项目、公益性行业（农业）科研专项课题等纵向项目4项；主持企业横向项目5项；参与完成863项目任务、粮食公益性行业科研专项课题、十二五国家科技支撑计划项目子课题等项目4项；以第一作者、通讯作者在Advanced Functional Materials、Journal of Agricultural and Food Chemistry、Food & Function、Food Chemistry、Food Hydrocolloids、Bioresource Technology等杂志发表SCI论文20余篇。

王涛 副研究员