近日，Food Hydrocolloids发表了江南大学未来食品科学中心钟芳教授课题组的研究成果“Improvement of the encapsulation capacity and emulsifying properties of soy protein isolate through controlled enzymatic hydrolysis” (Lv et al., Food Hydrocolloids, 2023, 138:108444.)。江南大学2020级硕士生吕园为论文第一作者，钟芳教授为论文通讯作者。
在酶水解过程中，内切和外切蛋白酶可以通过水解打破内部和末端的肽键，产生肽和小氨基酸，从而改变蛋白质的结构和功能。当内部疏水基团暴露时，表面疏水性增加。表面疏水性的增加可以降低水和油之间的界面张力来改善水解物的乳化性。因此，水解物的疏水基团和脂溶性营养物质之间的相互作用更有利于脂溶性营养物质的封装。目前，用于蛋白质中酶水解修饰的酶主要有Alcalase、Neutrase、Papain、Trypsin等。Alcalase可以水解疏水性氨基酸解肽键，Neutrase水解Leu或Phe氨基酸上的肽键。与Alcalase和Neutrase这两种内切酶不同，Flavorzyme是一种同时具有内切和外切特性的酶。由于酶的切除位点不同，在酶的水解过程中，水解产物的结构和功能的变化也不同。水解产物的结构和功能的改变也被认为会影响脂溶性营养物质的包封率。然而，酶切位点的不同对蛋白质结构的改变和进一步提高脂溶性营养物质包封率的关键水解参数仍然未知。
针对此问题，本研究使用不同的蛋白酶进行有限的酶促水解对蛋白质的结构和功能的影响。分别用Alcalase、Neutrase和Flavorzyme酶水解大豆蛋白分离蛋白，形成大豆蛋白分离蛋白水解物（SPIH）。然后从SPIH中制造出纳米颗粒（SPIHs），并将β-胡萝卜素包埋。通过表面疏水性（H0）、临界胶束浓度（CMC）、表面张力（IFT）测试和内源荧光进一步表征了SPIH纳米颗粒的结构和性质的变化。基于上述发现，建立了SPI的构结构和功能特性之间的关系，并讨论了用于增强其包封率的有效性。
研究发现，用Flavorzyme进行水解处理可使隐藏在7S球蛋白内的疏水氨基酸以更温和的方式释放。部分7S球蛋白降解有利于疏水区暴露，形成可溶性聚集体，从而提高表面疏水性，增加α-螺旋和随机线圈的含量，使SPIH的结构更加灵活，使其更容易在油水界面展开。结果表明，SPIHs更容易结合β-胡萝卜素，提高了包封效率。而Alcalase对7S球蛋白具有较强的破坏作用，不能很好地提高表面活性。因为7S球蛋白的完全水解会导致疏水氨基酸通过弱疏水相互作用重新组合在一起，使SPIH不易接近β-胡萝卜素，导致包封率降低。综上所述，利用蛋白酶对SPI进行控制酶解，可形成包封效率更高的蛋白质纳米颗粒，为通过酶解构建蛋白基颗粒提供了一种新方法，进一步增强蛋白质的功能性质，扩大蛋白质的应用范围。
本研究得到国家自然科学基金(32072153)和江苏省自然科学基金(BK20210460)的资助，同时获得食品科学与技术国家一级学科专项(JUFSTR20180204)、中国博士后科学基金第70批专项(2021M700057)项目的资助。
图1 (A)新鲜制备的等浓度包封β-胡萝卜素纳米颗粒的外观；(B) SPI、SPIHs-N、SPIHs-F和SPIHs-A的β-胡萝卜素包封率
图2 (A)还原态和非还原态SPI和SPIH的SDS-PAGE图；(B)还原和非还原条件下SPI和SPIH在SDS-PAGE图中不同分子量百分比；(C) SPI和SPIH二级结构的含量(%)
图3 (A) SPI和SPIH的表面疏水性(H0)；(B)不同浓度SPI和SPIH的表面张力
图4 酶解后大豆分离蛋白结构和性质变化机理图
（编辑：潘梦妍）
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