《Food Hydrocolloids》：Phosphatidylcholine-protein interactions in soybean lipophilic protein: Structural basis for the foaming potential of β-conglycinin / glycinin /oil body protein binary complexes
编辑推荐：
大豆脂蛋白（LP）泡沫性能的分子机制研究：通过重建PC与7S、11S、OBPs的二元复合物，发现PC与三者均通过疏水作用结合，其中OBPs结合力最强但自组装严重削弱泡沫能力，7S复合物泡沫容量最优，11S系统界面膜更稳定，所有复合物均降低表面张力并增强界面吸附动力学。
宋汉宇|李冰茹|吴思宇|李旭轩|徐静文|齐宝坤|严世章|江连洲
中国东北农业大学食品科学学院，哈尔滨，150030
摘要
大豆亲脂蛋白（LP）是一种具有巨大开发潜力的蛋白质-磷脂复合物；然而，其起泡特性的分子机制尚未得到充分理解。本研究通过基于LP实际组成的比例重建二元复合物，系统地阐明了磷脂酰胆碱（PC）与三种主要蛋白质成分（β-伴大豆球蛋白（7S）、大豆球蛋白（11S）和油体相关蛋白（OBPs）之间的相互作用，以及这些相互作用对空气-水界面特性的影响。结果表明，7S、11S和OBPs分别占LP总蛋白质质量的26.75%、19.89%和16.65%，同时LP中含有28.78 mg/g的磷脂。PC通过疏水相互作用自发地与这三种蛋白质结合（ΔG < 0），其中OBPs的结合亲和力最高（Ka）。复合物形成后，观察到β-折叠含量的增加和静态荧光淬灭现象，表明蛋白质发生了构象变化。此外，所有蛋白质-PC复合物的表面疏水性均降低；7S/11S-PC复合物的ζ电位升高，而OBP-PC复合物的粒径减小但电位保持稳定；此外，所有复合物均有效降低了表面张力，增强了空气-水界面的扩散和吸附动力学。由于严重的自聚集作用，OBPs的起泡能力最弱；7S及其复合物表现出更好的起泡性能；而11S体系形成了更稳定的界面膜，从而具有最出色的泡沫稳定性。本研究为蛋白质-PC相互作用提供了机制上的见解，为理解LP中的多组分协同作用提供了理论基础，并有助于设计高性能的植物基蛋白起泡剂。
引言
蛋白质作为一种具有优异表面活性和良好生物相容性的天然聚合物，被视为理想的起泡和泡沫稳定材料。尽管动物蛋白在食品起泡系统中被广泛使用（Sun等人，2023年；Zhang等人，2023年），但由于可持续性和伦理考虑，人们对植物基食品的需求不断增加，研究重点转向了植物蛋白替代品（Jin等人，2025年）。在这种情况下，植物蛋白在空气-水界面的吸附行为成为了一个关键的研究领域。作为研究最广泛的植物蛋白之一，大豆蛋白常与其他聚合物（如多酚、多糖）或小分子表面活性剂结合使用，以增强其起泡能力和稳定性（Han等人，2024年；Zhang、Wang等人，2024年；Zhu等人，2020年）。然而，值得注意的是，大豆蛋白含有一种独特的成分——大豆亲脂蛋白（LP），这是一种含有磷脂的蛋白质复合物，约占总大豆蛋白含量的31%（Samoto等人，2007年）。LP的组成具有独特的特点：其蛋白质成分不仅包括β-伴大豆球蛋白（7S）和大豆球蛋白（11S），还富含一类特定的油体相关蛋白（OBPs），在24和18 kDa处观察到典型的亚基带（Zhong等人，2024年）。油体相关蛋白（OBPs）的主要成分油醇溶蛋白由大约72个氨基酸残基组成的疏水发夹结构构成，两侧各有一个亲水臂状区域（Yang等人，2025年，Yang等人，2025年，Yang等人，2025年）。更重要的是，区分LP与其他大豆蛋白成分的决定性特征是其中含有磷脂（Samoto等人，2007年）。研究表明，这些磷脂主要来源于油体（OB）表面膜（Zhong等人，2024年），其中磷脂酰胆碱（PC）是大豆油体（SOB）中最丰富的磷脂种类（?en等人，2022年），因此成为LP中的主要磷脂成分。
LP是一种含有磷脂的蛋白质成分。由于其出色的乳化性能，LP已被广泛研究和应用（Zeng等人，2023年）。然而，与大量关于其乳化能力的研究相比，探索其起泡特性的研究仍然有限且处于初级阶段。例如，Sirison等人（2021年）比较了LP和7S/11S的起泡性能，但该研究将每种蛋白质视为一个整体单元，而没有进一步分离和表征LP各组成成分对界面行为的贡献。同样，Gao等人（2013年）证明大豆亲脂蛋白纳米颗粒（LPP）可以在空气-水界面形成坚固粗糙的颗粒膜；然而，导致这种行为的具体成分类型尚未明确。目前，大多数关于LP起泡特性的研究都集中在将整个系统视为一个统一实体来评估宏观性质，这一观点也反映在最近的综述中（Zhong等人，2024年）。因此，LP内部成分之间的相互作用如何影响其界面行为和起泡性能尚未完全阐明。
为了填补从“整体功能”到“成分机制”的理解空白，本研究旨在为阐明LP起泡功能的分子基础提供理论依据。鉴于PC是区分LP与其他成分的关键特征，我们最初关注了PC与不同蛋白质（7S、11S、OBPs）形成的二元复合物，并系统分析了这些复合物内的结构-功能关系。值得注意的是，关于磷脂和蛋白质在稳定油-水界面（在乳化领域）相互作用的研究已取得显著进展（Ma等人，2023年；Wang等人，2022年，Wang等人，2022年；Yan等人，2025年）；然而，这些相互作用在气-水界面（即起泡过程中）的机制尚不完全清楚，缺乏系统的阐述。为了更接近LP的天然组成，我们进一步模拟了每种蛋白质和磷脂按其自然比例存在的复杂系统，并研究了它们的功能特性，旨在确定天然系统中的主导蛋白质-磷脂复合物。据我们所知，迄今为止尚未有报道关于PC与LP主要蛋白质（7S、11S和OBPs）在模拟LP组成比例下的相互作用。
因此，本研究旨在分析每种蛋白质与PC之间的结合亲和力和热力学参数，并将复合物中的结构变化（FT-IR、内在荧光光谱、表面疏水性和粒径分布）与其界面行为（表面张力、吸附动力学和泡沫流变学）相关联。通过采用这种多尺度方法，阐明了不同蛋白质-PC复合物在分子和界面水平上的功能潜力和机制差异。这项工作不仅为深入理解LP的功能性奠定了理论基础，也为未来研究LP系统中的更复杂的三元或多组分相互作用提供了重要见解。
材料
本研究使用的大豆品种为黑农44。所用材料的来源如下：大豆磷脂酰胆碱（纯度≥99%，脂肪酸组成：15% C16:0，3% C18:0，12% C18:1，62% C18:2，5% C18:3，上海阿拉丁生化科技有限公司，中国上海）；十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳试剂盒（北京索莱宝科技有限公司）；BCA蛋白测定试剂盒（北京索莱宝科技有限公司）；琼脂糖凝胶CL-6B
LP的主要成分
使用基于质谱的无标记定量蛋白质组学方法分析了LP的主要蛋白质组成。如图1A所示，LP的主要蛋白质成分包括脂氧合酶、7S球蛋白、11S球蛋白和OBPs。通过MaxQuant生成的基于强度的绝对定量（iBAQ）值来估算蛋白质的质量百分比。具体来说，将每种蛋白质的理论分子量乘以其相应的iBAQ值，以获得估计的分子量
结论
本研究系统地研究了LP中的三种主要蛋白质与PC之间的二元相互作用，揭示了它们在空气-水界面的结构特性和行为上的显著差异。结果表明，所有蛋白质均通过静态荧光淬灭机制自发地与PC结合，热力学参数（ΔH > 0，ΔS > 0，ΔG < 0）表明这种相互作用主要由疏水力驱动。值得注意的是，OBPs表现出最高的
CRediT作者贡献声明
宋汉宇：撰写——原始草稿、方法学、正式分析。李冰茹：方法学、数据管理。吴思宇：方法学。李旭轩：方法学。徐静文：概念化。齐宝坤：监督、资金获取、概念化。严世章：概念化。江连洲：概念化。
致谢
我们衷心感谢来自国家自然科学基金监督项目（32472266）和重庆市自然科学基金（CSTB2023NSCQ-MSX0601）的财政支持。
