中国农业大学郭慧媛教授团队发表论文：乳清蛋白和糖的非共价和共价相互作用：影响因素及其在食品中的利用
时间：2024-07-29 来源： 点击数：435 分享到：
近期，中国农业大学郭慧媛教授团队在国际知名学术期刊Critical Reviews in Food Science and Nutrition ( IF 7.3 ) 发表了题为“The non-covalent and covalent interactions of whey proteins and saccharides: influencing factor and utilization in food”的论文。
在乳清蛋白(WPs)的应用过程中，它们经常与糖类(Ss)发生复杂的相互作用，糖类是食品底物中另一种重要的生物聚合物。含有WPs和Ss的食品的质地和感官品质在很大程度上受WPs-Ss相互作用的影响。此外，WPs和Ss的结合可以产生许多优异的功能性能，包括乳化性能和热稳定性。然而，WPs-Ss之间的相互作用是复杂的，并且容易受到某些加工条件的影响。此外，通过不同的交互方式，它们可以应用于不同的领域。因此，本文首先详细总结了WPs-Ss之间的非共价相互作用机理，包括静电相互作用、氢键相互作用、疏水相互作用、范德华力相互作用。此外，还介绍了WPs-Ss的存在模式，包括复合凝聚体、可溶性配合物、偏析和共溶。在食品应用中，WPs-Ss的共价相互作用通常是通过美拉德反应(干热或湿热反应)形成的，偶尔也会通过酶诱导形成。然后介绍了pH和温度对非共价键/共价键的两个常见影响因素。最后，介绍了WPs-Ss配合物和缀合物在改善WP稳定性、传递体系和乳化方面的应用。本文综述有助于加深我们对WPs-Ss相互作用的认识，进一步促进其广泛应用。
图1 (A-E) β-LG (PDB ID: 3BLG)、α-LA (PDB ID: 1HFZ)、BSA (PDB ID: 4F5S)、Lf(含铁)(PDB ID: 1BIY)、Ig (PDB ID: 12E8)的三级结构
图2 WPs-Ss的非共价和共价相互作用及其在食品工业中的应用WPs:乳清蛋白，Ss:糖类，EI:静电相互作用，HGB:氢键，HPI:疏水相互作用，VDWF:范德华力，ECR:酶催化反应，MR:美拉德反应，CCLR:化学交联反应
图3 (A) WP-PS非共价相互作用的存在形式包括络合物凝聚、可溶性配合物、偏析和共溶;(B) HPI原理图;(C) WP-PS之间的HGB;(D, E)酶催化和美拉德反应的WP-PS共价相互作用;(F) MR对WP-PS共价相互作用的研究
图4 酸性滴定法测定wp -多糖从中性pH到低pH的复杂转变示意图
图5 (A)低甲氧基果胶稳定的β-Lg负载DHA;(B) WP- ss缀合物和WP仅对乳状液的稳定作用WPs-Ss之间可能发生复杂的相互作用。在非共价相互作用中，主导力是EI。HPI、HGB和VDWF相对较弱，但这些非共价力共同影响WPs-Ss之间的相互作用。在食品工业中，MR因其安全无毒而被广泛应用于WPs-Ss的偶联。由于酶催化反应需要含有特定官能团的WPs和Ss，因此目前较少采用这种方法。pH通过影响表面电荷对WPs-Ss的非共价键有重要影响。温度对HPI和HGB有不同的影响。此外，pH和温度对WPs-Ss之间的MR程度也有很大影响。正是由于WPs- ss之间的复杂相互作用改善了它们的功能特性，WPs- ss配合物/偶联物在提高WPs的稳定性、传递活性物质和乳化方面具有重要的应用。然而，仍有一些问题需要进一步考虑和研究。首先，主要在模型系统中探索WPs-Ss之间的相互作用。它们之间的相互作用是否在真正的和复杂的食物中具有相同的效果需要充分澄清。除pH和温度外，离子强度、相对湿度以及Ss的类型、大小、表面电荷和空间构型也可能影响它们的相互作用。此外，较为复杂的食品环境、加工条件(超声波、超高压、高压均匀性、高压脉冲电场等)、胃肠道消化的恶劣环境也应充分考虑。随着计算科学的发展，分子动力学模拟越来越多地用于探索WPs-Ss之间的相互作用机理和构象关系。此外，相互作用的能量理论也在发展中。这些可能是未来探索它们相互作用的重要方法。
//www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/10408398.2024.2373386
