《Food Hydrocolloids》：Molecular interactions and structural heterogeneity: Formation mechanism and colloidal properties of the ovomucin-lysozyme heterocomplex
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本研究系统探究了卵磷蛋白（OVM）与溶菌酶（LYS）在不同pH下的复合行为，揭示了静电作用、氢键及疏水相互作用协同驱动复合组装机制，并阐明其构效关系。通过相图构建、光谱分析与分子模拟发现，pH 9.0时复合物形成最稳定双相凝胶，兼具泡沫稳定性和乳化增强特性，为功能蛋白复合系统设计提供理论支撑。
张玉彤|冯静怡|程成|金银诺|闫昭辉|张仁钊|张玉丹|张婷|刘静波|刘玄婷
中国吉林大学食品科学与工程学院营养与功能性食品重点实验室，长春130062
摘要
卵黏蛋白（OVM）和溶菌酶（LYS）作为具有显著应用价值的食品来源蛋白质，在特定pH值下可通过静电相互作用形成复合聚集体。本研究系统地探讨了它们在不同pH值下的复合行为，通过相图构建阐明了组装机制和结构-功能关系，并评估了它们的胶体功能性能。电位和浊度的监测显示，在pH 5.0至9.0的范围内形成了不溶性聚集体。最大复合效应出现在pH = 9.0时，此时系统的分相现象最为明显且稳定性最高。共聚焦显微镜观察发现，这两种成分在复合体中分布均匀。多学科生物物理分析（包括溶液行为研究、光谱学和分子模拟）表明，这种复合过程是由静电相互作用、氢键、疏水相互作用和二硫键共同驱动的，同时伴随着蛋白质构象的显著变化。分子对接模拟可视化了结合模式和相互作用位点，为实验结果提供了理论支持。比较不同pH值下形成的微相结构发现，高pH条件下的复合体表现出较低的疏水性和较高的灵活性，从而调节了它们的宏观功能。具体而言，该复合体具有优异的泡沫稳定性；在pH = 11.0的解离相中，其乳化性能显著增强。特别是在pH = 9.0时，热诱导作用下形成了具有明显结构梯度的双相凝胶，底部致密，顶部疏松。本研究为设计具有定制质地和功能的食品蛋白胶体奠定了理论和实践基础。
引言
蛋清蛋白（EWP）作为一种天然的高质量蛋白质资源，由于其完整的氨基酸组成、高营养价值（张瑞，刘静等，2025年）以及出色的发泡、乳化和凝胶化性能（刘静等，2023年；张瑞，刘静，曹静，闫昭辉，刘静，2024年；张婷等，2023年），在食品科学和功能性成分领域受到了广泛关注。为了扩展和优化EWP的功能性能，研究人员专注于通过异种蛋白复合凝聚（HPCC）策略来调节其性质。这种方法利用带相反电荷的蛋白质之间的静电相互作用，通过定向组装构建具有可控结构和稳定性的新型生物胶体系统（Alberti，Gladfelter，Mittag，2019年；闫昭辉，刘静，李静等，2023年）。蛋白质-蛋白质相互作用（PPIs）是调节这些复合体功能特性的核心机制（Le等，2024年），通过分子水平表征为设计具有优异胶体功能性和加工适应性的复合蛋白系统提供了理论基础（Alrosan，Tan，Easa，Gammoh，Alu'datt，2022年）。近年来，在异质EWP复合体系的界面功能、递送系统和热稳定性研究方面取得了一系列突破。Jin等人（Jin等，2022年）阐明了卵清蛋白（OVA）和溶菌酶（LYS）在空气-水界面上通过协同静电和疏水相互作用形成柔性聚集体的机制，为设计双组分界面组装提供了研究范例。Wei团队（Wei，程成，黄静等，2019年）开发了一种卵转铁蛋白（OVT）-LYS复合颗粒，在高内相Pickering乳液中实现了长期稳定性，显著提高了姜黄素的生物利用度，并展示了异种蛋白在功能性因子递送中的应用潜力。刘静等人（刘静，黄静，王静，冯静，马静，2025年）进一步阐明了OVA-OVT在热诱导下的共聚集机制，明确了OVT作为聚集启动剂和调节剂以及OVA作为结构支架的协同作用。这为热加工过程中异种蛋白系统的可控构建提供了新的见解。尽管异质EWP的相互作用机制已经相对清晰，但卵黏蛋白（OVM）通过与LYS的相互作用调节其相行为和胶体性质的机制仍不清楚，需要系统深入的研究。
作为EWP中的关键功能性成分，OVM是一种复杂的高分子量糖蛋白，主要由两个亚单位组成：α-OVM（约220 kDa）和β-OVM（约400 kDa），通过二硫键交联（Tu，赵静，单静，吕静，2020年）。这种独特的结构赋予了其出色的空间稳定性，使其能够有效维持蛋清系统的粘度和凝胶状特性（李晓等，2023年；姚静等，2024年）。研究表明，OVM在蛋清热加工过程中的凝胶形成早期阶段起着关键作用（王静等，2022年）。已有报道指出，OVM通过二硫键与LYS等蛋白质交联，参与网络构建，体现了其作为结构蛋白的重要特性。此外，OVM还具有抗病毒和抗炎等生物活性（Tu等，2021年；王静，Tu静，唐静，单静，2018年）。溶菌酶（LYS）是一种分子量约为14 kDa的球状蛋白，具有紧凑的结构，具有抗菌和抗炎功能（Ferraboschi，Ciceri，Grisenti，2021年；Ragland & Criss，2017年）。蛋白质-蛋白质相互作用形式多样，OVM与LYS之间的结合理论上可以实现互补的结构和功能优势。OVM可以作为结构支架提供空间支持，而LYS则贡献静电相互作用和生物功能。它们的协同作用有望显著提升复合体的胶体行为和应用潜力。
基于此，本研究旨在系统阐明OVM与LYS之间的异种复合体的相互作用机制及其胶体功能的调控原理。研究将重点关注关键实验参数的调节，以全面探讨复合体的结构形成机制及其在食品系统中的潜在应用。通过确定复合体的形成条件和结构演变，并解析其关键的分子间力组成，我们将建立从微观相互作用到宏观功能特性（包括发泡、乳化和凝胶化能力）的系统关联。本研究不仅旨在揭示OVM-LYS复合体的形成机制，还旨在为构建具有特定功能的新蛋白胶体材料提供理论基础和设计策略。
材料与试剂
溶菌酶（LYS，纯度≥90%）和尿素购自北京Solarbio科技有限公司（中国北京）。荧光异硫氰酸酯（FITC）、罗丹明B异硫氰酸酯（RBITC）和三氯乙酸（TCA）由上海Aladdin生化科技有限公司（中国上海）提供。8-氨基-1-萘磺酸（ANS）和胰蛋白酶购自Sigma-Aldrich（美国密苏里州圣路易斯）。新鲜鸡蛋和大豆油购自当地Ouya超市。
ζ电位分析
ζ电位是分子间相互作用的关键指标，其绝对值反映了粒子间静电排斥的强度（Jin，Ali，Pan，Jin，Sheng，2025年）。当绝对电位值较高时，系统表现出稳定性；而较低的电位值则容易导致聚集、沉淀或相分离。在等电点（pI）附近，蛋白质的净电荷为零，其ζ电位也趋近于零——
结论
卵黏蛋白（OVM）和溶菌酶（LYS）作为重要的食品来源蛋白质，在营养和功能性成分领域具有广泛的应用潜力。本研究系统地阐明了它们在分子水平上的相互作用机制，证实了它们通过异种复合形成结构稳定、多功能蛋白质组装体的能力。其核心工作机制可以总结为pH依赖的静电触发与多种相互作用力的协同组装。
CRediT作者贡献声明
冯静怡：验证、实验研究。张玉彤：撰写——初稿、实验研究、数据分析。刘静波：监督、项目管理。刘玄婷：撰写——审稿与编辑、资金获取、概念构思。张玉丹：撰写——审稿与编辑、验证。张婷：监督、项目管理。闫昭辉：撰写——审稿与编辑、验证。张仁钊：撰写——审稿与编辑、验证。程成：验证、实验研究。金银诺：未引用参考文献
刘静等，2025年；Santos等，2018年；闫昭辉等，2023年；闫昭辉等，2023年；张瑞等，2025年；张婷等，2025年；张瑞等，2025年；张婷等，2023年；张瑞等，2022年。
利益冲突声明
作者声明没有已知的财务利益冲突或个人关系可能影响本文的研究。
致谢
本研究得到了国家自然科学基金（32372361）和吉林大学大学生创新培训计划（202510183186）的支持。
