向日葵花粉固定化PGase的酶活增效作用与分子机制研究
向日葵花粉固定化PGase的酶活增效作用与分子机制研究
向日葵花粉固定化PGase的酶活增效作用与分子机制研究，为植物蛋白在食品产业中的应用提供了新的技术路径。
发展植物蛋白对于践行“大食物观”、推动“健康中国”和“双碳”战略实施具有重要意义。然而，植物蛋白中富含谷氨酰胺残基，它们通过疏水相互作用或氢键诱导蛋白质的聚集和沉淀，使其溶解度降低，进而影响蛋白质的乳化性和消化吸收，限制了植物蛋白在食品产业中的应用。
蛋白质谷氨酰胺酶（protein glutaminase，PGase）固定化是实现可控脱酰胺的关键技术，但存在固定化易降低酶活的瓶颈难题。固定化载体的微环境会直接影响酶与载体之间的相互作用及酶分子的构型等，从而显著影响酶的性能。
前期研究发现，向日葵花粉壁微凝胶（sunflower pollen microgel，SPMG）可以显著提高固定化PGase的酶活，但相关机制不明。碱处理可调节SPMG的微环境，其稳定PGase的能力随处理时间的延长而下降。
研究发现，SPMG通过疏水作用使PGase的疏水残基向内埋藏，分子内氢键作用增强，使α-螺旋相对含量由23.28%提高至26.19%。此外，这些相互作用还促进了PGase分子间巯基-二硫键交换反应，使二硫键含量显著增加了80%。这种结构变化使PGase分子结构变得更加紧凑，刚性增强，活性位点有序暴露，从而显著提高了PGase的活性和稳定性。
实验结果显示，SPMG可显著提升PGase的活性，最高可达49.24%；同时，在4、25、37 ℃条件下，PGase的贮藏稳定性分别提升了30.61%、21.64%和26.00%。
进一步以核桃蛋白为研究对象，经SPMG-PGase复合物改性后，其溶解度从小于10%提高至80%以上，乳化性和乳化稳定性分别提高了近1 倍和近4 倍，显著提升了核桃蛋白在食品工业的应用潜力。
专家介绍：
邓乾春，博士，研究员，博士生导师，全国人大代表，民革中央委员，民革湖北省委会副主委，国家特色油料产业技术体系岗位科学家，中国农业科学院“农科英才领军人才”，中国农业科学院油料作物研究所副所长、油料品质化学与加工利用创新团队首席，农业农村部油料加工重点实验室副主任，国家健康油脂产业技术创新联盟秘书长。入选中组部“国家万人计划科技领军人才”、科技部“创新人才推进计划中青年科技创新领军人才”、农业农村部“神农青年英才”、泰山产业领军人才。现任湖北省食品科学技术学会副理事长、中国人体健康科技促进会临床营养专委会副主任委员、中国营养学会油脂营养产业分会副主任委员，《Food Science and Human Wellness》《Critical Reviews in Food Science and Nutrition》编委，《中国油料作物学报》副主编，《食品科学》《轻工学报》编委。主要从事特色油料加工与营养学研究，先后主持国家重点研发计划项目、国家自然科学基金、湖北省自然科学基金创新群体、产学研合作课题等20余项，重点以亚麻籽、核桃、油茶、芝麻、紫苏、火麻仁、沙棘等特色油料为研究对象，开展全组分提质加工和产业化应用研究，创制了适于不同人群的国产保健食品、植物乳、营养健康油脂等新产品20余个，获授权国家发明专利40余件，以第一作者、通信作者在《Adv. Colloid Interface Sci.》《Prog. Lipid Res.》《Compr. Rev. Food Sci. Food Saf.》《Food Hydrocoll.》《Food Chem.》《食品科学》等国内外期刊发表收录论文150余篇，作为主要完成人获得国家科技进步二等奖、省部级一等奖等科技奖励4 项。