加工所探究了pH驱动下大米谷蛋白-甘草酸二钾的结合机制以及其对蛋白质溶解性和聚集行为的影响

近日，中国农业科学院农产品加工研究所植物化学组分与组学研究创新团队构建了pH驱动的大米谷蛋白-甘草酸二钾共组装体系，系统揭示了天然药食同源小分子在调控植物蛋白溶解性和聚集行为中的分子作用机制。相关研究成果发表《食品水胶体（Food Hydrocolloids）》（JCR一区，IF:12.4）上。加工所2024级博士生李宁和助理研究员王凤章为论文共同第一作者，佟立涛研究员为通讯作者。

大米蛋白的溶解性差是制约其实现深度开发与高值化应用的主要因素。物理、酶法或化学等传统改性方法可在一定程度上提高其溶解度，但仍面临能耗高、改性不稳定或功能性受损等问题。建立一种绿色、安全、可控且高效的植物蛋白溶解性调控策略，已成为谷物蛋白功能化研究中的关键科学问题。

本研究聚焦大米蛋白中难溶性主要组分——谷蛋白，利用药食同源成分甘草酸二钾构建了“pH循环–蛋白展开–小分子协同共组装”改性策略，显著提升了大米蛋白溶解性能。通过实验与分子动力学模拟相结合的方式，系统揭示了甘草酸二钾调控大米谷蛋白结构及聚集行为的作用机制。研究表明，在碱性条件下，大米谷蛋白结构展开并暴露出疏水区域与正电荷位点，从而为甘草酸二钾与蛋白的共组装提供了条件。甘草酸二钾通过疏水相互作用、静电吸引和氢键网络与蛋白形成稳定复合体，并在蛋白重折叠过程中发挥“空间位阻”效应，有效抑制了蛋白的自聚集过程，从根本上提高了溶解性。与此同时，大米谷蛋白的粒径也从微米级显著降低至纳米级。

本研究不仅显著改善了大米蛋白的加工特性，也为推动难溶性植物蛋白在食品工业中的高值化应用提供了重要理论依据。

该研究得到了国家重点研发计划和中国农业科学院中原研究中心重点任务的支持。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2025.112335