川渝共建特色食品重慶市重點實驗室，西南大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院鐘金鋒博士近期在食品領(lǐng)域國際知名期刊《Food Hydrocolloids》（IF=9.147）在線發(fā)表了題為“Physicochemical properties and formation mechanism of whey protein isolate-sodium alginate complexes: Experimental and computational study”的研究論文，2019級碩士生劉祥雨為第一作者，西南大學(xué)覃小麗副教授、華南理工大學(xué)王永華教授參與了本研究的部分工作。
乳清分離蛋白因其營養(yǎng)價值豐富、易于獲得、成本低廉等優(yōu)點用于多種高蛋白質(zhì)飲料的開發(fā)。然而，無澀味的高蛋白質(zhì)飲料的pH一般控制在4.0–6.0左右，這與乳清蛋白分離物的等電點（pH 5.2）重疊。乳清蛋白在該pH范圍下易于出現(xiàn)聚集和沉淀現(xiàn)象，使得高蛋白飲料的發(fā)展受到了一定的限制。海藻酸鈉，一種天然的陰離子多糖，可與乳清分離蛋白形成可溶性復(fù)合物，增強體系中的靜電斥力和空間位阻，對減少乳清分離蛋白的聚集和沉淀、提高其溶解度和穩(wěn)定性，改善酸性蛋白飲料的品質(zhì)具有重要意義。然而，目前很難從微觀層面的實驗分析結(jié)果中獲取乳清分離蛋白和海藻酸鈉在不同pH值下相互作用機理。因此，從分子水平闡明乳清分離蛋白-多糖復(fù)合物的形成機理，對準(zhǔn)確調(diào)節(jié)乳清分離蛋白飲料的穩(wěn)定性具有重要意義。
在該研究中，以海藻酸鈉作為穩(wěn)定劑，研究在酸性條件下，海藻酸鈉抑制乳清分離蛋白絮凝的結(jié)合機制，進而揭示乳清分離蛋白與多糖的相互作用機理。實驗研究方面，首先通過粒徑、濁度測量和熒光顯微鏡證實了海藻酸鈉可抑制乳清分離蛋白在其等電點附近的凝聚（圖1A、圖1B和圖2）：當(dāng)pH為5.0（接近等電點）時， 海藻酸鈉的存在使復(fù)合物顆粒大小和濁度顯著降低（分別降低65%和68.5%）。隨后， 利用拉曼光譜確定了海藻酸鈉的存在使乳清分離蛋白二級結(jié)構(gòu)發(fā)生變化（圖3A和圖3B）， pH為5.0時，其結(jié)構(gòu)更加緊密， α-螺旋含量增加7.53%。
最后，通過密度泛函、分子對接、分子動力學(xué)模擬的計算方法探討了不同pH值下乳清分離蛋白與海藻酸鈉在分子水平上的相互作用和形成機理。靜電勢分析結(jié)果顯示，海藻酸鈉的-COOH和-OH最有可能與蛋白質(zhì)相互作用。分子對接結(jié)果表明β-乳球蛋白的氨基酸殘基與海藻酸鈉的-COOH和-OH發(fā)生相互作用。分子動力學(xué)模擬分析表明，當(dāng)pH值為5.0時，復(fù)合物的結(jié)合能相對較低（-338.17 kJ/mol）， 靜電相互作用在β-乳球蛋白-海藻酸鈉復(fù)合物的形成中起主要作用（圖4A和圖4B）。上述結(jié)果表明海藻酸鈉提高了乳清分離蛋白在等電點附近的穩(wěn)定性，有助于開發(fā)物理穩(wěn)定性更好的蛋白質(zhì)產(chǎn)品，并在微觀水平上提供其他蛋白質(zhì)與多糖相互作用的信息。
原文鏈接： https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2022.107786
日期：2022-06-14
乳清分離蛋白因其營養(yǎng)價值豐富、易于獲得、成本低廉等優(yōu)點用于多種高蛋白質(zhì)飲料的開發(fā)。然而，無澀味的高蛋白質(zhì)飲料的pH一般控制在4.0–6.0左右，這與乳清蛋白分離物的等電點（pH 5.2）重疊。乳清蛋白在該pH范圍下易于出現(xiàn)聚集和沉淀現(xiàn)象，使得高蛋白飲料的發(fā)展受到了一定的限制。海藻酸鈉，一種天然的陰離子多糖，可與乳清分離蛋白形成可溶性復(fù)合物，增強體系中的靜電斥力和空間位阻，對減少乳清分離蛋白的聚集和沉淀、提高其溶解度和穩(wěn)定性，改善酸性蛋白飲料的品質(zhì)具有重要意義。然而，目前很難從微觀層面的實驗分析結(jié)果中獲取乳清分離蛋白和海藻酸鈉在不同pH值下相互作用機理。因此，從分子水平闡明乳清分離蛋白-多糖復(fù)合物的形成機理，對準(zhǔn)確調(diào)節(jié)乳清分離蛋白飲料的穩(wěn)定性具有重要意義。
在該研究中，以海藻酸鈉作為穩(wěn)定劑，研究在酸性條件下，海藻酸鈉抑制乳清分離蛋白絮凝的結(jié)合機制，進而揭示乳清分離蛋白與多糖的相互作用機理。實驗研究方面，首先通過粒徑、濁度測量和熒光顯微鏡證實了海藻酸鈉可抑制乳清分離蛋白在其等電點附近的凝聚（圖1A、圖1B和圖2）：當(dāng)pH為5.0（接近等電點）時， 海藻酸鈉的存在使復(fù)合物顆粒大小和濁度顯著降低（分別降低65%和68.5%）。隨后， 利用拉曼光譜確定了海藻酸鈉的存在使乳清分離蛋白二級結(jié)構(gòu)發(fā)生變化（圖3A和圖3B）， pH為5.0時，其結(jié)構(gòu)更加緊密， α-螺旋含量增加7.53%。
最后，通過密度泛函、分子對接、分子動力學(xué)模擬的計算方法探討了不同pH值下乳清分離蛋白與海藻酸鈉在分子水平上的相互作用和形成機理。靜電勢分析結(jié)果顯示，海藻酸鈉的-COOH和-OH最有可能與蛋白質(zhì)相互作用。分子對接結(jié)果表明β-乳球蛋白的氨基酸殘基與海藻酸鈉的-COOH和-OH發(fā)生相互作用。分子動力學(xué)模擬分析表明，當(dāng)pH值為5.0時，復(fù)合物的結(jié)合能相對較低（-338.17 kJ/mol）， 靜電相互作用在β-乳球蛋白-海藻酸鈉復(fù)合物的形成中起主要作用（圖4A和圖4B）。上述結(jié)果表明海藻酸鈉提高了乳清分離蛋白在等電點附近的穩(wěn)定性，有助于開發(fā)物理穩(wěn)定性更好的蛋白質(zhì)產(chǎn)品，并在微觀水平上提供其他蛋白質(zhì)與多糖相互作用的信息。
原文鏈接： https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2022.107786
日期：2022-06-14
