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广东省食品智能制造重点实验室在环境科学与生态学领域国际知名期刊上发表封面文章

发布时间： 2023-06-16

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近日，广东省食品智能制造重点实验室廖兰副教授、曾新安教授为通讯作者，以佛山科学技术学院为第一署名单位在环境科学与生态学领域国际知名期刊《ACS Sustainable Chemistry & Engineering》（中科院一区，IF＝9.224）上发表题为“Molecular Transformation and Characterizations of Superdeamidated Wheat Gluten by a Tunable Hydrated Ternary Natural Deep Eutectic Solvent”的封面文章。


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图1 多元NADES小麦蛋白彻底脱酰胺体系构建


该研究利用天然低共熔溶剂（NADES）对小麦面筋蛋白进行超高脱酰胺处理，以扩大小麦蛋白作为植物蛋白源的潜在应用和减少过敏原发生。结果表明：由甜菜碱、柠檬酸和葡萄糖组成的三元水化NADES，使高蛋白浓度（50 mg/ml）脱酰胺率高达99.58%。甜菜碱在水化过程中与柠檬酸和葡萄糖在氢键受体位置上自主作用，逆转了水中氢键网络的分解，并对埋藏的酰胺基团的可达性起着至关重要的作用。超脱酰胺改性的小麦蛋白具有较少的二硫键和较多的低分子量亚基等结构特征，使模型乳液具有闪电状的微观结构，提高了油滴的稳定性。本研究揭示了一条绿色、可推广的超高脱酰胺途径，为超高脱酰胺小麦蛋白的推广应用奠定了基础。


研究人员成功构建水化甜菜碱-柠檬酸-葡萄糖-水多元天然低共熔溶剂，并利用其作为媒介实现对高浓度的小麦蛋白的彻底脱酰胺改性(图1)。


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图2 水化甜菜碱-柠檬酸-葡萄糖三元天然低共熔溶剂氢键网络变化规律


利用实验和分子动力学模拟深入探究NADES的氢键网络变化规律(图2)。结果表明，甜菜碱在水化过程中与柠檬酸和葡萄糖在氢键受体位置上自主作用，逆转了水中氢键网络的分解。其中的分子行为规律以“拼图”模型阐述。


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图3 彻底脱酰胺小麦蛋白在乳液模型中的微观结构


进一步测定蛋白功能特性，结果表明彻底脱酰胺改性的小麦蛋白结构得到充分伸展，蛋白静电排斥力的增强(图3)，在油-水界面形成了稳定的结构屏障，乳化性、起泡性等功能特性增强。


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图4 水化甜菜碱-柠檬酸-葡萄糖NADES实现小麦蛋白超高脱酰胺的拼图模型


结合实验和计算机模拟表明，水化甜菜碱-柠檬酸-葡萄糖NADES对埋藏的酰胺基团的可达性起着至关重要的作用。小麦蛋白彻底脱酰胺改性的机制以“拼图”模型(图4)揭示。



内容来源：食品科学与工程学院