《LWT》：pH-Shifting-Assisted Lactic Acid Bacteria Fermentation of Wheat Gluten: An Innovative Strategy to Enhance Solubility, Functionality, and Safety
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本研究针对小麦谷蛋白(WG)溶解性差和致敏性高的问题，创新性地将pH位移预处理(酸性pH 2→7；碱性pH 12→7)与Pediococcus acidilactici XZ31发酵相结合。研究发现碱性预处理能有效破坏二硫键网络，诱导熔球态形成，显著提升蛋白溶解度和表面疏水性，加速发酵过程中蛋白水解动力学(肽积累峰值从对照组的20h提前至8h)。该策略不仅增强了ACE抑制活性和生物活性肽多样性，更实现了免疫原性表位和IgE结合活性的显著降低，为植物蛋白高值化利用提供了绿色高效的解决方案。
随着全球植物基蛋白市场的快速扩张，小麦谷蛋白(Wheat Gluten, WG)作为储量丰富但利用率较低的植物蛋白资源，其应用潜力受到溶解性差和致敏性高的双重制约。WG蛋白中富含脯氨酸的免疫原性肽段能够抵抗胃肠道蛋白酶水解，对乳糜泻和小麦过敏人群构成健康风险。虽然乳酸菌(Lactic Acid Bacteria, LAB)发酵被证实能改善植物蛋白的功能特性，但单一菌种发酵对不溶性蛋白聚合体的水解效果有限。
针对这一技术瓶颈，南开大学研究团队在《LWT》发表创新性研究，将pH位移预处理技术与LAB发酵有机结合，系统探究了酸性(pH 2→7)和碱性(pH 12→7)预处理对WG结构特性及发酵效果的调控机制。研究首次揭示碱性预处理通过破坏二硫键网络和诱导熔球态(Molten Globule-like State)形成，显著增强了WG的溶解性和酶解敏感性，为植物蛋白的高效改性提供了新思路。
关键技术方法包括：pH位移预处理(酸性pH 2→7、碱性pH 12→7)、发酵动力学分析、SDS-PAGE(十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳)和FTIR(傅里叶变换红外光谱)结构表征、表面疏水性测定、LC-MS/MS(液相色谱-串联质谱)肽段鉴定、生物信息学分析(PeptideRanker和MultiPep数据库)、ACE抑制活性检测以及IgE结合能力评估(ELISA法)。
3.1 pH处理对WG结构的影响
3.1.1 SDS-PAGE分析表明，碱性预处理显著降低了高分子量(HMW)谷蛋白区域的条带强度，提示二硫键交联程度降低。肽浓度测定显示pH 12组在1.5小时时达到峰值，证实碱性条件更利于蛋白解聚。
3.1.2 FTIR光谱分析发现碱性处理使α-螺旋含量显著减少，β-转角和无规卷曲增加，表明蛋白结构趋于松散。表面疏水性测定显示pH 12组的H0值最高，较对照组提升约3倍，证实三级结构发生显著变化。
3.2 pH处理对WG发酵特性的影响
3.2.1 发酵过程中，碱性预处理组(LpH12)的肽积累峰值提前至8小时，而对照组(LCt)为20小时，表明预处理显著加速了蛋白水解动力学。游离氨基酸分析显示LpH12组在发酵24小时后总含量最高，特别是脯氨酸和谷氨酰胺等WG特征性氨基酸。
3.2.2 肽段分析显示，LpH12组在发酵24小时时鉴定到17种生物活性肽，包括具有药物递送、ACE抑制和抗高血压功能的肽段，而LCt组仅发现14种。ACE抑制活性检测证实LpH12(24)组的抑制率显著高于对照组(p = 0.0428)。
3.2.3 免疫原性分析表明，LpH12(24)组仅检出28个免疫原性肽段，显著低于LCt(24)组的64个。IgE结合实验显示碱性预处理组的IgE结合降低率达到22.74%，明显高于对照组的15.52%。值得注意的是，LCt(24)组中发现了3个乳酰化修饰的免疫原性表位，而LpH12(24)组中未检出此类修饰表位，表明碱性预处理联合发酵能更有效地降解致敏表位。
本研究证实碱性pH位移预处理通过破坏WG的二硫键网络和增加表面疏水性，创造了更利于酶解的蛋白构象。与Pediococcus acidilactici XZ31发酵的协同作用，不仅加速了蛋白水解进程和生物活性肽的释放，更重要的是显著降低了产品的免疫原性。这种绿色高效的加工策略为WG等植物蛋白的高值化利用开辟了新途径，对开发下一代功能性食品配料具有重要指导意义。
