59599aa美高梅曾哲灵教授在植物蛋白领域取得新进展

近日，59599aa美高梅曾哲灵教授在植物蛋白领域取得新进展，研究成果以“A review of the structure, function, and application of plant-based protein–phenolic conjugates and complexes”为题发表在国际食品顶级期刊Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety (IF 15.786)上。59599aa美高梅曾哲灵教授和夏佳恒博士后为共同通讯作者，2020级博士生鄢祥辉为第一作者，麻省大学McClements教授、新西兰药物研究所DemingGong教授作为共同作者为本文提供了重要的写作指导。

 背景

植物蛋白和多酚存在于各种各样的食物中，是人类饮食不可或缺的一部分。蛋白质是与人类健康相关的重要常量营养素，它们是获得和维持肌肉质量、更新和修复细胞以及参与免疫反应等等所必需的。多酚的主要来源是植物次级代谢产物，它们具有多种潜在有益的生物活性，例如抗氧化、抗炎和抗菌作用。如今，对可持续发展的担忧导致消费者对植物性饮食越来越感兴趣。研究表明，多酚可以通过多种相互作用力与植物蛋白结合，引起蛋白质结构和功能的变化。本综述总结了近年来有关植物基蛋白-多酚偶联物和复合物发表的研究，介绍了植物蛋白-多酚偶联物和复合物的相互作用机制、结构-功能关系、健康益处和应用，为开发具有改进功能特性的食品蛋白质提供指导。

 成果介绍

1. 植物蛋白提取物中的多酚

植物蛋白主要是由油脂生产的副产物（脱脂饼粕）制备而得到。然而，用于植物蛋白的提取方法（如碱溶酸沉法，Osborne法）可能导致酚类化合物的共提取，从而形成蛋白-多酚偶联物或复合物。大多数研究往往忽视了脱脂饼粕中多酚类物质对蛋白质色泽、风味及功能特性等方面的影响，在一定程度上限制了植物性食品加工副产物的综合利用价值。

Figure 1. The occurrence of PP-PC conjugates or complexes during PP extraction. AE/IP: Alkaline extraction/ isoelectric precipitation; PC: phenolic compounds; PP: plant-based proteins.

2. 模型系统中植物蛋白-多酚的相互作用机制

大多数有关植物蛋白-多酚的相互作用研究是基于模型系统进行的，因为它们更容易控制和理解，例如，可以仔细控制它们的反应条件如pH、离子强度、温度和时间。据报道，酚类化合物易通过氢键、离子键、疏水相互作用等非共价相互作用或共价相互作用与蛋白质结合，共价偶联的方法又包括碱法、酶法和自由基接枝法。非共价相互作用为弱相互作用，是可逆的；而共价相互作用是不可逆的。

Figure 2. Fabrication strategy of PP-PC conjugates (covalent interactions) and complexes (non-covalent interactions) in model systems. PC: phenolic compounds; PP: plant-based proteins.

3. 植物蛋白-多酚偶联物和复合物的结构分析

一系列仪器方法包括光谱法、电泳、色谱法、显微镜、量热法和质谱法等等已用于表征植物蛋白-酚类偶联物和复合物的结构特性。结合不同的分析方法，可以更好地理解植物蛋白-酚类偶联物和复合物功能特性的分子和物理化学基础。然而，由于大多数植物蛋白是由不同分子量的组件聚合而成，并且制备植物蛋白-酚类偶联物和复合物的方法各异，因此仍然需要更复杂的分析和计算方法来评估多酚偶联或复合后植物蛋白结构性质的变化。计算机模拟可以更深入地了解蛋白质和多酚之间的相互作用；等温滴定量热法可用于提供有关蛋白质和多酚相互作用的热力学信息，例如结合焓、结合亲和力和结合位点数量。然而，这两种方法更适合分析蛋白与多酚的非共价相互作用。

Figure 3. A summary of the instrumental methods used to study the structural properties of PP-PC conjugates and complexes. PC: phenolic compounds; PP: plant-based proteins.

4. 植物蛋白-多酚偶联物和复合物的功能特性

植物蛋白-多酚偶联物和复合物中蛋白质的二级结构比其天然状态更加展开，主要表现为无规则卷曲的含量增加，这通常会改善蛋白质的功能属性。植物蛋白-多酚偶联物和复合物具有更好的体外消化率、抗氧化活性和潜在的降低过敏反应。因此，它们具有开发为食品工业中的抗氧化乳化剂、可食用薄膜添加剂、纳米颗粒和水凝胶的潜力。

 应用前景

人们越来越关注利用植物蛋白作为食品中的功能性成分来替代动物蛋白。然而，由于其功能和营养属性的缺陷，它们的应用往往受到限制。因此，在过去的几十年中，研究人员开发了各种改性方法来改善植物蛋白的功能特性。本综述表明，在植物蛋白的提取过程中，植物中的多酚很容易附着在蛋白上，造成植物蛋白色泽、风味及功能特性的改变。对模型系统的研究表明，采用非共价或共价相互作用的方法将多酚与植物蛋白偶联或复合，可以改善蛋白质的功能特性和生物活性。例如，它们可能会改善植物蛋白的溶解性、增稠性、胶凝性、乳化性、发泡性、成膜性、粘合性或抗氧化性。但是，必须仔细控制所用多酚的类型和数量以及反应的条件，以获得所需的功能属性。此外，还需要进一步的研究来评估它们在真实食品中的功能属性，并使用体外和体内的方法了解它们的胃肠道命运。最后，研究这些偶联物和复合物的潜在毒性，以更好地了解它们在食品中广泛使用的安全性。

 专家/团队介绍

曾哲灵，博士，二级教授，博士生导师。59599aa美高梅食品科学与技术国家重点实验室固定人员，江西省药食同源植物资源高值化利用重点实验室主任，59599aa美高梅副院长。长期从事食物资源开发与利用方向的研究。主持完成国家级科技计划项目10项、省部级科技计划项目30项、地厅级科技计划项目3项，正在主持国家级项目1项、省部级项目2项，发表发表学术论文200余篇（其中SCI收录论文150余篇），申请发明专利23项、授权发明专利14项，获得国家科技进步二等奖1项、江西省自然科学二等奖1项、江西省科技进步三等奖3项、南昌市科技进步二等奖1项。

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