廣東省食品智能制造重點實驗室在環(huán)境科學與生態(tài)學領域國際知名期刊上發(fā)表封面論文

發(fā)表時間：2023-06-15

近日，廣東省食品智能制造重點實驗室廖蘭副教授、曾新安教授為通訊作者，以佛山科學技術學院為第一署名單位在環(huán)境科學與生態(tài)學領域國際知名期刊《ACS Sustainable Chemistry & Engineering》（中科院一區(qū)，IF＝9.224）上發(fā)表題為“Molecular Transformation and Characterizations of Superdeamidated
Wheat Gluten by a Tunable Hydrated Ternary Natural Deep Eutectic Solvent”的封面文章。

該研究利用天然低共熔溶劑（NADES）對小麥面筋蛋白進行超高脫酰胺處理，以擴大小麥蛋白作為植物蛋白源的潛在應用和減少過敏原發(fā)生。結果表明：由甜菜堿、檸檬酸和葡萄糖組成的三元水化NADES，使高蛋白濃度（50 mg/ml）脫酰胺率高達99.58%。甜菜堿在水化過程中與檸檬酸和葡萄糖在氫鍵受體位置上自主作用，逆轉了水中氫鍵網絡的分解，并對埋藏的酰胺基團的可達性起著至關重要的作用。超脫酰胺改性的小麥蛋白具有較少的二硫鍵和較多的低分子量亞基等結構特征，使模型乳液具有閃電狀的微觀結構，提高了油滴的穩(wěn)定性。本研究揭示了一條綠色、可推廣的超高脫酰胺途徑，為超高脫酰胺小麥蛋白的推廣應用奠定了基礎。

研究人員成功構建水化甜菜堿-檸檬酸-葡萄糖-水多元天然低共熔溶劑，并利用其作為媒介實現對高濃度的小麥蛋白的徹底脫酰胺改性(圖1)。

圖1 多元NADES小麥蛋白徹底脫酰胺體系構建

利用實驗和分子動力學模擬深入探究NADES的氫鍵網絡變化規(guī)律(圖2)。結果表明，甜菜堿在水化過程中與檸檬酸和葡萄糖在氫鍵受體位置上自主作用，逆轉了水中氫鍵網絡的分解。其中的分子行為規(guī)律以“拼圖”模型闡述。

圖2 水化甜菜堿–檸檬酸–葡萄糖三元天然低共熔溶劑氫鍵網絡變化規(guī)律

進一步測定蛋白功能特性，結果表明徹底脫酰胺改性的小麥蛋白結構得到充分伸展，蛋白靜電排斥力的增強(圖3)，在油-水界面形成了穩(wěn)定的結構屏障，乳化性、起泡性等功能特性增強。

圖3 徹底脫酰胺小麥蛋白在乳液模型中的微觀結構

結合實驗和計算機模擬表明，水化甜菜堿-檸檬酸-葡萄糖NADES對埋藏的酰胺基團的可達性起著至關重要的作用。小麥蛋白徹底脫酰胺改性的機制以“拼圖”模型(圖4)揭示。

圖4 水化甜菜堿–檸檬酸–葡萄糖NADES實現小麥蛋白超高脫酰胺的拼圖模型

（食品科學與工程學院）