中国农科院加工所王强团队：探明了不同来源植物与微生物蛋白理化、结构性质与其泡沫功能特性的关联机制

近日，中国农业科学院农产品加工研究所王强研究员团队在食品领域国际期刊《Food Chemistry》（JCR一区，IF=8.5）在线发表了题为“Interfacial and foaming properties of plant and microbial proteins: Comparison of structure-function behavior of different proteins”的最新研究成果，通过比较不同来源蛋白的组成、结构、理化性质和发泡特性，揭示了蛋白气-水界面及泡沫功能特性与其理化、结构性质的关联机制。此成果是团队近年来开展植物蛋白结构与界面性质方面的又一拓展性研究。中国农业科学院农产品加工研究所2022级硕士研究生张鑫煜为第一作者，王强研究员与石爱民研究员为共同通讯作者。

天然蛋白是典型的两亲分子，包含非极性和极性区域，大部分非极性基团位于疏水内部，这使得蛋白质可以吸附在空气-水界面上，促进泡沫的形成和稳定。目前，食品工业中最常用的发泡剂是动物来源的蛋白质，如牛奶或鸡蛋蛋白，由于植物、微生物蛋白在食品可持续性和环境方面的优势，采用植物或微生物蛋白替代动物蛋白发泡剂逐步得到大家的关注。此前，研究人员已经初步研究了植物、微生物蛋白质形成和稳定泡沫的潜力，而对适合制造食品泡沫的各种植物和微生物蛋白的结构-功能关系研究相对较少。

针对上述问题，该研究对16 种不同来源蛋白质的结构、理化和发泡特性进行了测定和比较，并对结果进行了相关性分析。研究表明，小麦面筋蛋白（WGP）和绿豆蛋白（MBP）具有较高的发泡能力（102.67 ± 8.08% 和 89.33 ± 4.72%），可能最适用于形成和稳定食品泡沫，其机制是由于它们具有较高的表面疏水性（179.68 ± 1.40 和 130.28 ± 1.41）和较大的接触角（82.369 ± 0.016° 和 82.949 ± 0.228°）。相关性分析表明，发泡能力与泡沫稳定性、α-螺旋含量、表面疏水性、游离巯基含量呈极显著的正相关（p≤0.01）；发泡能力和泡沫稳定性与二硫键含量呈极显著负相关（p≤0.01）。“构效关系”结果表明，蛋白质必须具有一定的柔韧性和表面疏水性，才能迅速附着在空气-水界面上，进而形成稳定的泡沫结构。上述研究将有助于筛选适用于食品工业的植物蛋白发泡剂，为进一步开发和拓展植物蛋白基新产品提供理论基础。

不同来源蛋白结构组成、理化性质、泡沫性质测定及相关性分析

项目资助：

国家重点研发计划（2023YFE0104900）、中国农业科学院青年创新项目（Y2022QC11）、国家自然科学基金（32172149，U21A20270）、农业科技创新工程（CAAS-ASTIP-2023-IFST）

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2024.141431

通讯作者介绍：

王强

二级研究员/博士生导师

王强，二级研究员，博士生导师，国际食品科学院院士，2021、2023年中国工程院院士增选有效候选人，入围全球前2%顶尖科学家“终身科学影响力榜单”与2021、2022“年度科学影响力榜单”。现任中国农业科学院农产品加工研究所资深首席，国家花生产业技术体系加工研究室主任、九三学社中央农林委委员，新疆自治区油料产业技术体系首席科学家。全国优秀科技工作者，全国首批农业科研杰出人才，全国科技助力精准扶贫先进个人，入选国家“百千万人才工程”并获“有突出贡献中青年专家”荣誉称号，享受国务院特殊津贴，农业部“粮油加工技术与工程”创新团队首席，农业农村部神农英才“领军人才”，中国农业科学院领军人才，中国粮油学会花生食品分会会长，中国食品科学技术学会植物基食品分会副理事长，《Food Biomacromolecules》创刊主编、《Journal of Integrative Agriculture》食品栏目执行主编，《NPJ Science of Food》编委。

长期从事粮油加工与营养健康领域科学研究，首次构建了花生加工适宜性评价技术，筛选出加工专用品种，解决了我国花生混收混用、产品品质差的瓶颈问题；颠覆了传统压榨制油技术与方法，建立了国内第一条花生低温制油与蛋白联产生产线，开发出高品质花生油和蛋白系列新产品，推动了花生产业的高质量发展；在国际上首次提出高水分挤压过程中蛋白纤维结构形成的“分层叠变”新理论，创建了基于高水分挤压的植物基肉制品颠覆性加工新技术，革新设计了智能化加工装备和可视化平台，引领了植物基肉制品产业发展新方向。主持“十五”国家重大科技专项、“十二五”科技支撑计划、“十三五”国家重点研发计划专项（基础研究类）、国家自然科学基金、863、公益性行业（农业）科研专项、国际科技合作专项重点项目等国家项目和课题50余项。获国家技术发明二等奖、国家科技进步二等奖、中华农业科技奖一等奖、ICC最高学术奖、中国专利优秀奖、中国商业联合会科学技术奖特等奖、中国食品科学技术学会科技创新奖突出贡献奖等多项国家或省部级奖励，主笔撰写的《关于“大力发展新疆花生产业夯实新疆长治久安基础”的建议》、《关于“大力推动我国花生产业高质量发展”的建议》分别得到中共中央领导和国务院领导批示。授权发明专利105项（其中国际专利12项），软件著作权12项，制修订国家和行业标准10项，出版著作13部（英文专著3部），发表学术论文340余篇，其中SCI 论文130篇、IF>10 35篇，IF>15 3篇，ESI全球前1%高被引论文8篇，h-index 41，总被引约6000次，培养硕博研究生、博士后及外国留学生120多人。

石爱民

研究员/硕士生导师

石爱民，博士，研究员，硕士生导师。“十四五”国家重点研发计划项目-中欧研究创新旗舰合作计划项目首席科学家，国家粮食和物资储备局“全国粮食行业青年拔尖人才”，入选中国科协“青年人才托举工程”，中国农科院“青年创新”专项人才、加工所“珠峰计划”A类人才。现任农业农村部粮油加工综合利用技术集成实验室副主任、植物蛋白结构与功能调控创新团队首席科学家，兼任中国粮油学会理事、中国粮油学会青年工作委员会委员、中国食品科技学会青年工作委员会委员、中国粮油学会粮油营养分会理事、中国农学会食物与营养专业委员会委员，国际学术期刊《Food Biomacromolecules》《Frontiers in Nutrition》副主编、《Journal of Integrative Agricultural》《中国农业科学》青年编委、《Foods》编委。

长期从事花生、核桃等植物蛋白结构与功能调控基础研究及产品开发。先后主持“十四五”国家重点研发计划项目（千万级）、国家自然科学基金面上项目、科技部高端外国专家项目、新疆自治区重点研发项目课题（千万级）等项目课题近20项；参与科技部对发展中国家援助项目、中国农科院创新工程等项目多项；主持和主要负责横向项目5项。研究成果曾被选为“十三五”国家科技创新成就展参展成果，获2018年中国粮油学会第一届青年科技奖1项（第1）、2019年神农中华农业科技一等奖1项（第3）、2017年全国商业联合会科学技术特等奖1项（第2）等。发表学术论文120余篇，其中第一作者和通讯作者在Angew. Chem. Int. Edit.（IF:16.6）、Redox Biol.（IF:11.4）、Food Hydrocolloid.（IF:10.7）、Crit. Rev. Food SCI.（IF:10.2）、ACS Appl. Mater. Interfaces（IF:9.5）等期刊发表SCI/EI论文40余篇，IF>10论文18篇、ESI全球前1%高被引论文3篇、封面论文2篇，总引用超过2800余次，h指数27（Google Scholar）；副主编著作2部，参编英文著作3部；授权国际发明专利8项、国家发明专利36项；制订并颁布农业行业标准2项。

第一作者介绍：

张鑫煜

硕士研究生

张鑫煜，中国农业科学院农产品加工研究所2022级硕士研究生，曾获中国农业科学院课程学习优秀奖、社会活动优秀奖、中期考核优秀奖、一等学业奖学金。主要研究方向为植物蛋白起泡性提升及应用。目前发表SCI文章4篇，其中，以第一作者发表SCI论文2篇；参编著作2部。