《Food Chemistry》：Binding mechanisms of quinone-modified EGCG (QEGCG) with plant proteins: Enhanced foaming-emulsifying properties and improved hypoglycemic activity
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植物蛋白功能增强及QEGCG作用机制研究。通过多光谱分析和分子对接发现，氧化产物QEGCG与植物蛋白（藜麦、燕麦、豌豆、鹰嘴豆蛋白）形成更稳定的多孔复合物，显著提升发泡（2.84倍）和乳化性能（3.2倍），并增强对α-淀粉酶（70.02%）和α-葡萄糖苷酶（77.27%）的抑制作用。模拟消化实验表明QEGCG-藜麦蛋白复合物可延缓肠道释放33.39%，实现功能协同。研究揭示了氧化多酚与植物蛋白的构效关系，为开发功能性植物蛋白产品提供新策略。
董玉凡|陈旭|吕一怡|王书雅|贾玲|蔡茜茜|王晓云
福州大学化学工程学院、生物科学与工程学院，中国福州350108
摘要
植物蛋白因其可持续性而受到广泛关注，但其较差的起泡和乳化性能限制了其应用。EGCG可以通过交联蛋白质来改善其功能特性，但它容易被氧化成醌形式（QEGCG），这可能与天然EGCG的蛋白质相互作用机制不同。本研究探讨了QEGCG与植物蛋白之间的相互作用机制。多光谱分析和分子对接实验表明，QEGCG通过共价/非共价相互作用形成了一个更稳定、多孔的复合物，且结合力更强。这些结构变化显著增强了其起泡和乳化性能（豌豆蛋白提高了2.84倍，鹰嘴豆蛋白提高了3.2倍）。QEGCG衍生物对α-淀粉酶（抑制率70.02%）和α-葡萄糖苷酶（抑制率77.27%）的抑制作用也更强。在模拟消化过程中，藜麦蛋白能够延缓QEGCG在肠道中的释放，实现了功能上的协同作用。这些发现为拓宽QEGCG的应用范围、改善植物蛋白的功能以及开发降血糖食品提供了策略。
引言
近年来，植物蛋白作为传统动物蛋白的可持续替代品，在食品工业中受到了广泛关注（M. Li等人，2025；Yang, Mengju等人，2023）。然而，许多植物蛋白固有的界面功能（如起泡、乳化）不足，这直接限制了它们在高端食品中的应用。例如，如果不能形成稳定细腻的泡沫，就无法制作纯植物蛋白奶油或轻质甜点；如果乳化能力弱，会导致植物奶分层以及植物肉口感粗糙。此外，尽管许多非大豆来源的植物蛋白（如豌豆蛋白、大米蛋白）在营养或可持续性方面具有明显优势，但由于功能缺陷，其应用仍然受到限制。如果不能系统地改善它们的乳化和起泡能力，它们在饮料、烘焙、糖果和酱料等领域的应用将受到很大限制（Y. Wang等人，2025）。为了解决这个问题，蛋白质与多酚的非共价和共价结合策略逐渐成为研究热点（Y.-Y. Chen等人，2024；Xue等人，2025）。通过非共价和共价相互作用形成的蛋白质-多酚衍生物可以结合两者的优点，不仅改善蛋白质的功能特性，还赋予它们抗氧化和抗菌等额外性质（X. Chen等人，2025；Jiang等人，2025；Yin等人，2025），从而扩大了它们在功能性食品和生物材料领域的应用潜力（Jakobek，2015；Parolia等人，2022）。
表没食子儿茶素没食子酸酯（EGCG）作为茶叶中的主要活性多酚，因其抗氧化、抗炎和抗肿瘤活性而备受关注（Ma等人，2024）。然而，在加工或储存过程中，EGCG容易发生氧化反应生成反应性更强的醌类物质QEGCG（Jun Liu等人，2019），其与蛋白质的相互作用机制可能与天然EGCG不同。这种结构变化可能会显著改变其与蛋白质的相互作用方式，进而影响衍生物的结构-活性关系。
目前，关于蛋白质-多酚复合物的研究主要集中在天然多酚的结合效应上（X. Chen等人，2025；W. Zhang等人，2025），但忽略了氧化多酚对其功能调节的潜在影响。值得注意的是，QEGCG具有更高的亲电活性，可能通过共价或非共价相互作用更有效地诱导蛋白质构象重排，从而影响其乳化性能、界面行为和消化稳定性等关键性质（Lee等人，2022）。
此外，由于植物蛋白复杂的三级结构和表面疏水性，不同类型植物蛋白与多酚的相互作用机制可能存在显著差异（Han等人，2022；Hao等人，2022）。然而，已知多酚-蛋白质相互作用受蛋白质类型的影响很大，现有研究大多集中在单一蛋白质系统或天然EGCG上。对于结构不同、活性更高的氧化衍生物QEGCG，其与不同植物蛋白的相互作用机制是否存在本质差异？这种差异如何进一步调节蛋白质构象并最终决定其乳化、起泡等宏观功能？目前仍缺乏系统的比较研究和机制解释。
为了解决这些问题，本研究引入了“化学形式-蛋白质类型”的双变量比较系统。我们选择了四种代表性的植物蛋白（藜麦蛋白、燕麦蛋白、豌豆蛋白、鹰嘴豆蛋白），它们具有不同的溶解度和表面疏水性，构成了理想的多样性模型库。在此基础上，比较了EGCG及其氧化产物QEGCG与这些蛋白质的相互作用，以探索醌类修饰对结构-功能调节的普遍性。通过综合评估复合物的物理和化学性质，并结合多光谱技术和分子对接方法，分析了EGCG和QEGCG对蛋白质二级结构和表面疏水性的影响，阐明了结合机制，并验证了多酚-蛋白质相互作用与功能特性之间的关系。这项工作为提高多酚的利用效率和扩展功能性植物蛋白产品的用途提供了新的见解。希望通过本研究为茶叶多酚在食品工业中的应用提供新的途径，并为植物蛋白的功能修饰和新食品材料的开发提供科学依据。
材料与试剂
藜麦蛋白、燕麦蛋白、豌豆蛋白和鹰嘴豆蛋白（纯度≥90%）由Yolanda Biotechnology Co., Ltd.（中国西安）提供。表没食子儿茶素-3-没食子酸酯（EGCG，纯度≥98%）购自Aladdin Biochemical Technology Co., Ltd.（中国上海）。大豆油购自当地超市（中国福州）。
EGCG的自氧化制备
部分修改基于Zhen等人的方法（Zhen等人，2023）。EGCG溶解在pH为7.4的PBS溶液中，制备浓度为4 mg/mL的EGCG溶液
ζ电位
如图1A所示，四种植物蛋白QP、OP、PP和CP的绝对电位均低于-15 mV，但加入EGCG和QEGCG后，复合物的电位发生了显著变化。其中，QEGCG主要通过共价交联引起的电荷屏蔽和聚集作用降低了蛋白质表面的负电荷（QP/OP的变化最为明显），而加入EGCG后QP的绝对电位略有升高
结论
本研究探讨了EGCG/QGEGC-QP/OP/PP/CP的相互作用系统及其理化性质。多光谱分析和分子对接结果显示，EGCG与植物蛋白主要通过氢键和非共价疏水相互作用形成稳定复合物，而QEGCG与植物蛋白的结合机制主要通过共价和非共价相互作用形成稳定复合物。通过观察植物蛋白性质的变化
CRediT作者贡献声明
董玉凡：撰写初稿、数据可视化、方法设计、实验设计、概念构建。
陈旭：数据验证、软件使用、资源协调、实验实施。
吕一怡：资源准备、实验协助。
王书雅：实验实施、数据管理。
贾玲：数据验证、实验协助。
蔡茜茜：撰写修订、数据验证、实验监督、项目统筹。
王晓云：撰写修订、资源协调、项目统筹、资金申请。
利益冲突声明
作者声明不存在可能影响本文研究的已知财务利益或个人关系。
致谢
本研究得到了中国国家重点研发计划（项目编号：2024YFF1106501）、中国科协青年精英科学家资助计划（项目编号：2023QNRC001）以及福建省科技计划（项目编号：2024N0061）的支持。
