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本網(wǎng)訊（化學(xué)化工學(xué)院）近日，南昌大學(xué)曾哲靈教授在植物蛋白領(lǐng)域取得新進(jìn)展，研究成果以“A review of the structure, function, and application ofplant-based protein–phenolic conjugates and complexes”為題發(fā)表在國際食品頂級期刊Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety (IF 15.786)上。南昌大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院曾哲靈教授和夏佳恒博士后為共同通訊作者，2020級博士生鄢祥輝為第一作者，麻省大學(xué)McClements教授、新西蘭藥物研究所DemingGong教授作為共同作者為本文提供了重要的寫作指導(dǎo)。

植物蛋白和多酚存在于各種各樣的食物中，是人類飲食不可或缺的一部分。蛋白質(zhì)是與人類健康相關(guān)的重要常量營養(yǎng)素，它們是獲得和維持肌肉質(zhì)量、更新和修復(fù)細(xì)胞以及參與免疫反應(yīng)等等所必需的。多酚的主要來源是植物次級代謝產(chǎn)物，它們具有多種潛在有益的生物活性，例如抗氧化、抗炎和抗菌作用。如今，對可持續(xù)發(fā)展的擔(dān)憂導(dǎo)致消費(fèi)者對植物性飲食越來越感興趣。研究表明，多酚可以通過多種相互作用力與植物蛋白結(jié)合，引起蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能的變化。本綜述總結(jié)了近年來有關(guān)植物基蛋白-多酚偶聯(lián)物和復(fù)合物發(fā)表的研究，介紹了植物蛋白-多酚偶聯(lián)物和復(fù)合物的相互作用機(jī)制、結(jié)構(gòu)-功能關(guān)系、健康益處和應(yīng)用，為開發(fā)具有改進(jìn)功能特性的食品蛋白質(zhì)提供指導(dǎo)。

植物蛋白主要是由油脂生產(chǎn)的副產(chǎn)物（脫脂餅粕）制備而得到。然而，用于植物蛋白的提取方法（如堿溶酸沉法，Osborne法）可能導(dǎo)致酚類化合物的共提取，從而形成蛋白-多酚偶聯(lián)物或復(fù)合物。大多數(shù)研究往往忽視了脫脂餅粕中多酚類物質(zhì)對蛋白質(zhì)色澤、風(fēng)味及功能特性等方面的影響，在一定程度上限制了植物性食品加工副產(chǎn)物的綜合利用價(jià)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.

大多數(shù)有關(guān)植物蛋白-多酚的相互作用研究是基于模型系統(tǒng)進(jìn)行的，因?yàn)樗鼈兏菀卓刂坪屠斫猓?，可以仔?xì)控制它們的反應(yīng)條件如pH、離子強(qiáng)度、溫度和時(shí)間。據(jù)報(bào)道，酚類化合物易通過氫鍵、離子鍵、疏水相互作用等非共價(jià)相互作用或共價(jià)相互作用與蛋白質(zhì)結(jié)合，共價(jià)偶聯(lián)的方法又包括堿法、酶法和自由基接枝法。非共價(jià)相互作用為弱相互作用，是可逆的；而共價(jià)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.

一系列儀器方法包括光譜法、電泳、色譜法、顯微鏡、量熱法和質(zhì)譜法等等已用于表征植物蛋白-酚類偶聯(lián)物和復(fù)合物的結(jié)構(gòu)特性。結(jié)合不同的分析方法，可以更好地理解植物蛋白-酚類偶聯(lián)物和復(fù)合物功能特性的分子和物理化學(xué)基礎(chǔ)。然而，由于大多數(shù)植物蛋白是由不同分子量的組件聚合而成，并且制備植物蛋白-酚類偶聯(lián)物和復(fù)合物的方法各異，因此仍然需要更復(fù)雜的分析和計(jì)算方法來評估多酚偶聯(lián)或復(fù)合后植物蛋白結(jié)構(gòu)性質(zhì)的變化。計(jì)算機(jī)模擬可以更深入地了解蛋白質(zhì)和多酚之間的相互作用；等溫滴定量熱法可用于提供有關(guān)蛋白質(zhì)和多酚相互作用的熱力學(xué)信息，例如結(jié)合焓、結(jié)合親和力和結(jié)合位點(diǎn)數(shù)量。然而，這兩種方法更適合分析蛋白與多酚的非共價(jià)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.

植物蛋白-多酚偶聯(lián)物和復(fù)合物中蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)比其天然狀態(tài)更加展開，主要表現(xiàn)為無規(guī)則卷曲的含量增加，這通常會改善蛋白質(zhì)的功能屬性。植物蛋白-多酚偶聯(lián)物和復(fù)合物具有更好的體外消化率、抗氧化活性和潛在的降低過敏反應(yīng)。因此，它們具有開發(fā)為食品工業(yè)中的抗氧化乳化劑、可食用薄膜添加劑、納米顆粒和水凝膠的潛力。

人們越來越關(guān)注利用植物蛋白作為食品中的功能性成分來替代動物蛋白。然而，由于其功能和營養(yǎng)屬性的缺陷，它們的應(yīng)用往往受到限制。因此，在過去的幾十年中，研究人員開發(fā)了各種改性方法來改善植物蛋白的功能特性。本綜述表明，在植物蛋白的提取過程中，植物中的多酚很容易附著在蛋白上，造成植物蛋白色澤、風(fēng)味及功能特性的改變。對模型系統(tǒng)的研究表明，采用非共價(jià)或共價(jià)相互作用的方法將多酚與植物蛋白偶聯(lián)或復(fù)合，可以改善蛋白質(zhì)的功能特性和生物活性。例如，它們可能會改善植物蛋白的溶解性、增稠性、膠凝性、乳化性、發(fā)泡性、成膜性、粘合性或抗氧化性。但是，必須仔細(xì)控制所用多酚的類型和數(shù)量以及反應(yīng)的條件，以獲得所需的功能屬性。此外，還需要進(jìn)一步的研究來評估它們在真實(shí)食品中的功能屬性，并使用體外和體內(nèi)的方法了解它們的胃腸道命運(yùn)。最后，研究這些偶聯(lián)物和復(fù)合物的潛在毒性，以更好地了解它們在食品中廣泛使用的安全性。

曾哲靈，博士，二級教授，博士生導(dǎo)師。南昌大學(xué)食品科學(xué)與技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室固定人員，江西省藥食同源植物資源高值化利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任，南昌大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院副院長。長期從事食物資源開發(fā)與利用方向的研究。主持完成國家級科技計(jì)劃項(xiàng)目10項(xiàng)、省部級科技計(jì)劃項(xiàng)目30項(xiàng)、地廳級科技計(jì)劃項(xiàng)目3項(xiàng)，正在主持國家級項(xiàng)目1項(xiàng)、省部級項(xiàng)目2項(xiàng)，發(fā)表發(fā)表學(xué)術(shù)論文200余篇（其中SCI收錄論文150余篇），申請發(fā)明專利23項(xiàng)、授權(quán)發(fā)明專利14項(xiàng)，獲得國家科技進(jìn)步二等獎1項(xiàng)、江西省自然科學(xué)二等獎1項(xiàng)、江西省科技進(jìn)步三等獎3項(xiàng)、南昌市科技進(jìn)步二等獎1項(xiàng)。