《食品科学》：华中农业大学金永国教授等：动、植物蛋白的酰化改性及其应用研究进展

蛋白质是生命活动的主要承担者，也是人体所需的重要营养物质，具有丰富的功能特性和营养价值。蛋白质改性通过改变天然蛋白质原有的结构或基团，能赋予其更好的功能特性，并进一步拓展蛋白质在食品、医药、材料等领域的研究和应用。目前，蛋白质改性的方法主要包括物理改性、化学改性和酶法改性。酰化修饰是指在蛋白质的侧链引入羧酸基团，通过改变静电荷的方式对蛋白质进行改性。总体来看，酰化改性是改变蛋白质功能性质的一种简单、有效的方法（图2）。

华中农业大学食品科学技术学院的姚璇、吕晓慧、金永国*等对近些年国内外蛋白质酰化改性的研究进展进行了综述，总结酰化改性对蛋白质理化性质、分子结构与功能特性的影响，以及在食品和其他领域的应用，并对目前研究的不足与未来的方向做出评价，填补近些年蛋白质酰化改性的综述空白，以期为深入研究蛋白质改性、提高食品蛋白质资源的利用率和经济价值提供理论参考。

1 蛋白质酰化改性的作用原理

酰化修饰是通过蛋白质分子中的亲核基团（氨基、羟基、巯基等）与酰化试剂中的羰基发生加成反应，从而将新的官能团引入蛋白质分子的过程。酰化反应条件温和，便于控制，pH值是调控酰化反应的重要参数。改性中采用较高的pH值可以将静电吸引力变为排斥力，有利于促进包埋的亲水基团解折叠和暴露，从而改进蛋白质的部分功能特性。酰化改性中最常用的是乙酰化和琥珀酰化，具体反应过程见图3。蛋白质中的亲核基团与酸酐之间发生典型的亲核取代反应，引入带负电的酰基基团，表面静负电荷增加，减弱蛋白质分子间的相互作用，使分子结构伸展。

多项研究证实，蛋白质的酰化修饰程度与酸酐用量密切相关。随着酸酐用量的增加，蛋白质的酰化程度迅速增大，但当酸酐添加量达到一定水平以后，酰化程度增加缓慢甚至不再变化。以琥珀酰化为例，当琥珀酸酐未过量时，酰化反应主要发生在蛋白质的ε-氨基上，当绝大多数氨基被酰化后，才会与羟基、巯基等进行反应。刘冠男等研究发现，当蛋白质酰化度达到70%以上，酰化反应的速率会逐渐下降。这可能因为酰化是从蛋白质的表面到内部逐步发生（图4），酸酐首先与表面的氨基快速反应，当酸酐含量进一步增加时，蛋白质的天然结构发生显著变化，酸酐与内部的氨基进行反应，因此速率下降。

2 酰化改性对蛋白质理化性质、分子结构及功能特性的影响

2.1 理化性质

2.1.1 电负性

蛋白质的电负性取决于其氨基酸侧链上所含的官能团，如氨基、羟基、羧基、巯基等，这些官能团的电荷状态和分布会对蛋白质的结构和功能产生影响。Zhao Chengbin等研究发现，与天然燕麦分离蛋白相比，无论是乙酰化还是琥珀酰化，改性后燕麦分离蛋白的Zeta电位绝对值均显著升高，表明酰化会使蛋白质表面的负电荷增加，导致电负性增强，且随着酸酐与蛋白质比例的增加，这种现象更加明显。此外，添加量相同时，琥珀酰化蛋白的Zeta电位绝对值比乙酰化的改变程度更大，表明酰化对Zeta电位的影响与酸酐种类有关。因为在琥珀酰化的情况下，蛋白质的阳离子氨基（尤其是赖氨酸残基）被阴离子琥珀酰基所取代，而在乙酰化的情况下，这些阳离子基团则被中性乙酰基所取代。同时，酰化改性会引起蛋白质等电点的改变。带负电的酰基基团增加了蛋白质表面负电荷的密度，使等电点移向更低的pH值。Hu Gan等将琥珀酰化与pH值偏移相结合，形成了大孔、均匀的卵白蛋白凝胶，证实引入带负电荷的酰基基团可以改善蛋白质的功能特性。值得注意的是，琥珀基团的引入会对蛋白质的带电状态产生直接影响，进而改变蛋白质的多种性质。多项研究指出，随着酸酐含量的增加，特别是到内部氨基反应阶段，蛋白质的分子结构会发生显著改变，导致部分功能下降。因此，后期研究中需要控制优化改性剂的添加量。

2.1.2 表面疏水性

疏水性在蛋白质的构象、聚集性及与其他蛋白质的相互作用等方面具有重要意义，酰化对蛋白质表面疏水性的影响同样与修饰程度密切相关。Hu Gan等研究发现，琥珀酰化卵白蛋白的表面疏水性明显低于天然卵白蛋白。出现这一现象的原因可能是琥珀酰化后蛋白质表面的游离氨基被亲水性更强的羧基所取代，导致疏水性下降。此外，也可能是酰化反应导致蛋白质分子表面极性电荷基团增加，带负电荷的琥珀酰基分布密集，产生屏蔽效应，因此限制了带负电荷的荧光探针与蛋白质表面疏水基团的结合，而不是蛋白质本身的表面疏水性降低。

左锋等研究乙酸酐添加量对芸豆分离蛋白表面疏水性的影响发现，与天然芸豆分离蛋白相比，随着乙酸酐含量的增加，改性蛋白的表面疏水性呈先减小后增大的趋势。因为乙酰化程度较低时，蛋白质分子没有完全变性展开，疏水基团由于蛋白质结构的变化被包裹在内部，因此表现为疏水性下降；随着乙酰化程度的增加，酰化反应引入疏水性的乙酰基团，同时蛋白质结构发生显著改变，原本处于内部的疏水基团大量暴露（图5），表现为疏水性显著增加。整体来看，酰化修饰对蛋白质表面疏水性的影响与酸酐种类有关，同一蛋白质经过不同酸酐的修饰，改性结果可能截然相反。因此，实验中需要选择合适的酰化试剂，以达到改性效果。

2.1.3 溶解性

蛋白质的溶解性是其主要的功能特性之一，更是蛋白质生理功能和其他加工特性的前提和基础，对蛋白质资源的利用具有重要作用。通常情况下，亲水性越强，静电荷越多，蛋白质的溶解性越高。并且随着溶解性的提高，蛋白质的凝胶性、乳化性和起泡性也能得到改善。

一般情况下，蛋白质的溶解性与分子内引力和斥力的动态平衡有关。pH值是影响蛋白质溶解性的重要因素，酰化基团的引入使蛋白质的电负性增强，等电点向更低的pH值移动。因此，酰化蛋白质的溶解度在偏酸性条件下较低，在碱性条件下显著增加。左锋等研究芸豆分离蛋白乙酰化改性时发现，低含量的乙酸酐使蛋白质表面电负性增加，蛋白分子间的静电斥力作用增强，从而抑制了蛋白质的聚集，表现为溶解性增强；当乙酸酐含量增大后，蛋白分子间疏水性作用增强又会诱导蛋白质聚集，导致改性芸豆分离蛋白的溶解度呈下降趋势。因此，酰化对蛋白质溶解性的影响同样与改性程度有关，后续研究中需要严格控制蛋白质的改性程度。

2.1.4 热稳定性

在食品加工中，热处理是最常用的加工方式。随着蛋白质消费需求的增加，改善蛋白质的热稳定性在食品加工中具有重要意义。已有研究证实，琥珀酰化是一种提高蛋白质热稳定性的有效方法。蛋白质的热稳定性可以通过差示扫描量热法（DSC）进行评估。熔融峰温（T p ）与维持蛋白质构象的力呈正相关，因此较高的T p 表示较好的热稳定性。Hu Gan等通过DSC评估琥珀酰化前后卵白蛋白的热稳定性。结果表明琥珀酰化可以显著提高卵白蛋白的热稳定性。He Rong等通过DSC和热重分析观察到类似的结果。与天然和琥珀酸酐添加量为15%的菜籽分离蛋白相比，添加量为5%的琥珀酰化菜籽分离蛋白表现出更好的持水性和热稳定性。这可能是由于适度酰化使β-折叠结构含量增加，更有序的蛋白质结构表现出更高的热稳定性。除此之外，蛋白质的热稳定性与其电负性密切相关，不同酰化试剂对蛋白质电负性的作用效果不同。以琥珀酰化为例，琥珀酰基带负电荷，酰化后蛋白质静负电荷增加，分子间静电斥力增大，因此热稳定性增加。

2.1.5 流变性

蛋白质是食品中一种重要的表面活性剂，天然蛋白通常流变性较差，使其应用受到一定限制，如何进一步改善蛋白质的流变特性对扩大蛋白质的应用范围具有重要意义。Shilpashree等研究指出，琥珀酰基的引入增加了蛋白质所带的负电荷，其通过氢键吸引更多的水分子，从而增加了蛋白质溶液的流动阻力，因此表现为黏度增大。刘金阳研究指出，酰化改性后，燕麦分离蛋白溶液的黏度随着酸酐含量的增加而升高，且琥珀酰化的黏度系数大于乙酰化，表明琥珀酰化对蛋白质黏度的改善更有效。Pan Yi等报道，与未改性的乳清分离蛋白/乳清蛋白水解物乳液相比，改性后的乳液具有更高的黏度和更明显的假塑性。在频率扫描范围内，弹性模量（G ’ ）相对高于黏性模量（G ” ），表明形成了弹性凝胶状乳液。乳液的G ’ 和G ” 随着琥珀酸酐含量的增加而增大，反映出黏弹性增强，刚性增强。Ren Liuyang等在蛋黄蛋白的酰化改性研究中观察到类似的结果。因此，酰化改性可能有助于蛋白质形成更强的乳液网络结构，以抵抗油滴絮凝，为改善蛋白质的流变特性、扩宽蛋白质在乳液凝胶中的应用提供了新的思路。

2.2 分子结构

蛋白质的功能特性与其分子结构密切相关，酰化后的蛋白质多表现出结构伸展。Hu Gan等研究琥珀酰化对卵白蛋白结构的影响：电泳结果表明，酰化可以增加卵白蛋白的分子质量；红外光谱观察到酰胺I和酰胺II谱带中的峰强度增强；圆二色光谱观察到随着酰化程度的增加，无规卷曲结构的含量无明显变化，而α-螺旋和β-转角结构的含量不断减少，β-折叠结构含量急剧增加。这表明琥珀酰化可能引起蛋白质二级结构中的α-螺旋和β-转角向β-折叠转变。但Yang Min等研究指出，在琥珀酰化牦牛酪蛋白的二级结构中，α-螺旋和β-折叠含量增加，β-转角含量减少。这些结果说明，酰化改性对二级结构的影响取决于蛋白质类型。

Wan Yangling等通过内源荧光发射光谱观察到，大豆分离蛋白的最大发射波长随着酰化程度的增加而增大，出现红移。蛋白质折叠结构逐渐展开，表明酰化会使蛋白质的三级结构发生改变。刘冠男等通过扫描电子显微镜观察酰化前后大豆分离蛋白的微观结构，可以看到光滑致密的蛋白表面出现一些小孔，且随着酰化程度的增加，小孔数量增多。但当酰化程度达到一定水平后，小孔数量不再显著增加，进一步证实酰化是从蛋白质的表面到内部逐步发生的。由此可见，酰化改性可以在不同水平上影响蛋白质的结构，并且效果显著，对改善蛋白质的功能特性具有指导作用。

2.3 功能特性

2.3.1 起泡性

起泡性是蛋白质重要的功能特性，被广泛应用于蛋糕、啤酒、冰激凌等食品加工中。蛋白质的泡沫性质通常用起泡性（发泡能力）和泡沫稳定性来表示。前者由蛋白质的溶解度、气-水界面的表面活性决定，后者则与界面黏度和成膜性密切相关。Hu Gan等研究发现，琥珀酰化使卵白蛋白的起泡性和泡沫稳定性显著增强。

也有研究报道，酰化改性改善了蛋白质的起泡性，但降低了泡沫稳定性。例如，刘金阳研究表明，与天然蛋白相比，琥珀酰化与乙酰化燕麦分离蛋白的起泡性随酸酐含量的增加得到显著提高，但泡沫稳定性呈先升高后降低的趋势。产生这一现象的原因可能是酰基基团含量过高，致使改性后蛋白质的净电荷密度增加，抑制了蛋白质之间的相互作用，进而在空气周围难以形成连续、稳定的网络结构，因此起泡稳定性降低。因此，酰化修饰能够提高蛋白质的起泡性，但对泡沫稳定性的改善与蛋白质种类有关。在食品加工中，蛋白质的起泡性与泡沫稳定性都会影响产品的质量，如何控制修饰程度，使提高起泡性的同时不对稳定性产生负面影响，还需要进一步深入研究。

2.3.2 乳化性

乳化性可以理解为物质与油和水混合后形成乳状液的性能。蛋白质是既亲水又亲油的两亲性分子，在油-水界面，蛋白质的亲水性基团在水相中定向排列，亲脂性基团在油相中定向排列，在界面处形成物理屏障，从而降低界面张力，表现出乳化性。通常情况下，界面张力越低，蛋白质的乳化活性越好。这一特性在食品、医药、化妆品等领域具有重要作用，许多研究证实酰化修饰可以改善蛋白质的乳化性。

Hu Gan等研究观察到，天然卵白蛋白的初始界面张力显著高于酰化卵白蛋白，这一结果可能与琥珀酰化引起的蛋白质构象变化有关。在该研究中，琥珀酰化导致卵白蛋白的β-折叠结构含量增加，分子结构的伸展促进了蛋白质在油-水界面的扩散和吸附。另外，较高含量的β-折叠结构增强了油-水界面处蛋白质分子间的相互作用，促进形成更致密和更刚性的界面膜。因此，琥珀酰化有效降低了油-水界面处的界面张力，提高了蛋白质的乳化性。Shilpashree等研究指出，琥珀酰化浓缩乳清蛋白乳化能力的增加可以归因于改性后蛋白质的溶解度和结构灵活性增加。一方面，溶解度的增加能够促进蛋白质在油滴表面形成蛋白层，从而更好地与水相作用，发挥乳化性；另一方面，酰化后蛋白质的构象发生改变，包埋于内部的疏水性基团暴露，增强了蛋白质与油相的相互作用。

总体来看，酰化修饰对蛋白质乳化稳定性的改变不仅与酰化程度有关，还取决于蛋白质类型。例如，酰化程度较低时，大豆水解蛋白的乳化活性也较低。随后，其乳化性随着酰化程度的增大而提高，且酰化后乳化稳定性显著增大。然而在燕麦分离蛋白中，由于酰化修饰增加了蛋白质的负电荷，使蛋白质之间的斥力增大，因而不易在油-水界面形成稳定性较高的蛋白质膜，因此对燕麦分离蛋白的乳化稳定性产生负面影响。

2.3.3 凝胶性

凝胶性是指蛋白质在一定条件下形成凝胶状物质，在其三维凝胶网络结构中可以包裹水分、营养及风味物质，并能赋予食品更好的形态和咀嚼性。一般情况下，采用适度加热的方式实现蛋白质的凝胶化。加热后，球状蛋白经历变性和解折叠，导致活性基团暴露于极性溶剂中。随后，蛋白质分子通过蛋白质-蛋白质相互作用、蛋白质-水相互作用发生重排和聚集。解折叠的分子链部分重排，聚集体之间彼此交联，形成三维凝胶网络。近些年，蛋白质凝胶性的应用从食品加工扩展到组织工程、药物递送、细胞培养等多个领域。但大多数天然蛋白质形成凝胶后透明度差、机械强度低、结构松散，在一定程度上限制了其在食品及其他领域的应用。一直以来，酰化对蛋白质凝胶性的改善效果显著（图6），在食品蛋白质改性中得到了广泛研究。

何荣等对菜籽蛋白的酰化修饰使其凝胶后的溶胀性能、流变性能和机械强度均得到显著改善。Hu Gan等研究酰化对卵白蛋白加热诱导下凝胶行为的影响，与天然蛋白凝胶相比，酰化卵白蛋白水凝胶的透光性提高96.9%，硬度和回弹性分别增加647.2%和26.4%，持水率从61%增加到90%以上。扫描电子显微镜显示，酰化改性有效促进了水凝胶形成均匀、致密的网络结构。这些研究证实，在酰化改性的过程中，酰基基团的引入使蛋白质表面的Zeta电位升高，同时促进了蛋白质的解折叠和热聚集，使其在变性过程中缓慢聚集，形成均匀、有序的凝胶网络，从而获得更好的凝胶性能。因此，酰化改性可以作为一种简单、有效的方法改善蛋白凝胶的功能特性。

2.3.4 持水性

在食品加工中，原料的持水性会直接影响食品的色泽、风味和口感；在生物材料中，水分含量较高的蛋白质水凝胶因其良好的生物相容性和可降解性受到广泛关注。近年来，蛋白质基材料凭借优异的功能特性成为食品和生物医学材料领域的研究热点。持水性是衡量蛋白质与水之间相互作用的重要参数，研究表明，酰化修饰对不同蛋白质持水性的改善具有不同效果。在刘金阳的研究中，无论是琥珀酰化还是乙酰化，改性燕麦分离蛋白的持水性均随酸酐含量的增大而降低，并且酸酐添加量相同时，琥珀酰化燕麦分离蛋白的持水性小于乙酰化燕麦分离蛋白。这可能是因为高水溶性的蛋白质通常吸水能力较差，琥珀酰化后燕麦分离蛋白具有更高的溶解性，因此持水性小于乙酰化燕麦分离蛋白。但在姚玉静等研究中，乙酰化和琥珀酰化对大豆分离蛋白的持水性能均有改善，且琥珀酰化的改性效果更显著。总体来看，酰化改性对蛋白质持水性的影响没有明确的变化规律，因为不同的酰化剂和蛋白质自身的亲水性存在较大差异。结合改性的作用原理，对于酰化改性后持水性的提高可以从以下2 个方面进行解释：一方面，改性引入的亲水基团可以增加蛋白质的亲水结合力；另一方面，蛋白质的持水性很大程度上会受分子结构的影响。酰化改性后，蛋白质结构伸展，包裹在内部的亲水基团暴露，亲水性增强，同时均匀的三维网络和多孔结构更有利于吸收水分，能够有效减少水分流失，因此持水性显著提高。

2.3.5 吸油性

蛋白质的吸油性受到多种因素的影响，包括蛋白质含量、表面积、疏水性、带电情况、油的流动性等，而吸油性的增加主要归因于物理截留。Mirmoghtadaie等研究发现，酰化修饰能够提高燕麦分离蛋白的吸油性。这可能是因为酰基基团占有一定的空间体积，会导致蛋白质体积增大，空隙增大，比表面积增大，因此酰化后蛋白质对油的吸附会增强。

不同的蛋白质结构不同，使用不同的酰化试剂也会产生不同的效果。例如，Lawal等的研究中指出，乙酰化提高了刀豆蛋白的吸油能力，但琥珀酰化后的吸油趋势显著降低。该结果与酰化大豆蛋白分离物吸油能力的结果一致。这可能是因为乙酰化将亲脂性基团引入到蛋白质分子中，而琥珀酰化引入的是亲水性基团，琥珀酰化增加净负电荷的同时降低了蛋白质的亲脂性，因此蛋白质的吸油性降低。

2.3.6 成膜性

蛋白质的成膜性是指蛋白质分子在表面形成连续、均匀、稳定薄膜的能力。当蛋白质处于溶液中时，破坏蛋白质内部的相互作用使其变性，内部的疏水基团暴露，分子间的相互作用加强，同时分子内的一些二硫键断裂并重新形成二硫键，建立起立体网络结构，便可以得到具有一定机械强度和阻隔性能的蛋白膜。基于蛋白质的可食用膜因其成膜性好、无毒、可降解，在环境保护和食品保鲜研究中深受欢迎。但天然蛋白质成膜后往往机械性能和阻隔性能较差，使其应用范围在一定程度上受到了限制。到目前为止，研究酰化改性对蛋白质成膜性影响的报道还较少。

李扬等研究琥珀酰化对菜籽蛋白基复合膜的改性效果。结果表明，与天然蛋白膜相比，琥珀酰化后的菜籽蛋白膜透明度提高121%，拉伸强度提高18.7%，断裂伸长率提高38.7%，并且微观结构更加均匀紧凑，阻水性能显著提高。

2.4 营养品质

蛋白质是人体所需的重要营养物质，化学修饰后蛋白质的结构和功能发生显著改变。蛋白质的营养品质包括蛋白质含量、必需氨基酸含量及消化率。蛋白质的消化率是指食物蛋白质可被消化酶分解的程度。通常认为，蛋白质消化率越高，被机体吸收利用的可能性越大，其营养价值也越高。近年来，大量文章研究了化学改性对蛋白质功能的改善，但鲜有研究报道改性对蛋白质营养品质及安全性的影响。酰化改性对不同蛋白质营养品质的影响具有不同的效果，具体结果见表1。

唐文婷研究指出，蛋白质消化率降低可能是改性过程中蛋白质中的氨基酸发生变旋作用，由L-型转变为D-型，因此难以被胃蛋白酶分解。同时，在改性过程中加碱调节pH值也会使氨基酸残基发生异构化，从而影响蛋白质的体外消化作用。赖氨酸有效性降低的原因可能是小麦面筋蛋白本身含少量糖类，改性过程中，赖氨酸的ε-氨基与还原糖中的羰基发生美拉德反应，生成没有营养价值的衍生物。总体来看，酰化改性对蛋白质营养品质，特别是蛋白质酶解特性的影响因蛋白质种类、酶的种类、酰化程度的不同而不同。大多数蛋白质酰化改性后消化率有所改善，这可能是因为酰化使蛋白质的溶解度提高，并且结构更加伸展，暴露出更多的酶作用位点，因而更易于酶解。目前，关于酰化蛋白消化率的研究方法主要是体外酶解，对改性之后的毒理学和营养学问题研究甚少，今后有待通过动物实验和体内消化进行更准确测定，为改性蛋白质的安全性研究提供有力支撑。

3 蛋白质酰化改性的应用

3.1 酰化蛋白质在食品中的应用

3.1.1 植物性蛋白质酰化修饰

食物蛋白质根据来源可以分为植物性蛋白质和动物性蛋白质两大类。植物性蛋白质主要来自谷物、豆类、坚果，如小麦蛋白、大豆蛋白、花生蛋白等。随着消费者对可持续发展的意识不断增强，越来越多的人开始选择植物性蛋白，有大量研究报道了酰化植物性蛋白质在食品加工领域的应用。

在实际生产中，张红印等报道，琥珀酰化的小麦面筋蛋白应用于蛋糕生产。结果表明，琥珀酰化使小麦面筋蛋白的溶解度、乳化性、起泡性等均显著改善，添加适量的酰化面筋蛋白可以起到和专用蛋糕油几乎相同的品质改良效果。国外部分植物蛋白的酰化改性已经实现了工业化生产。例如，美国PTI公司经酰化改性后制备的植物蛋白具有优异的凝聚性，能够提高肉制品的弹性，并有利于产品形成良好的组织结构，这一系列的产品在10多年前已经实现了商业化应用。

3.1.2 动物性蛋白质酰化修饰

动物性蛋白质通常从禽、畜和鱼类等的肉、蛋、奶中获得，其蛋白质组成以酪蛋白为主，含有丰富的必需氨基酸，且这些氨基酸构成比例合理，因此比一般的植物性蛋白质更容易消化、吸收和利用，具有较高的营养价值。为了强化营养，丰富食品功能，酰化动物蛋白在食品加工领域得到了广泛应用。

乳清蛋白被誉为“蛋白之王”，是营养制品和功能性食品的重要成分。Thompson等通过琥珀酰化对热凝固的干酪乳清蛋白浓缩物进行改性，发现除搅打性外的其他功能性质均得到改善。琥珀酰化乳清蛋白浓缩物容易分散为具有高黏度的溶胀颗粒，可以吸收11～13 倍的水和2～3 倍的脂肪，优异的乳化能力可以在1%的用量下形成稳定的乳液。并且，琥珀酰化增加了乳清蛋白浓缩物的蛋白质含量，且其生物学价值和产率几乎没有损失。将琥珀酰化改性乳清蛋白应用在即食布丁和冰激凌中，发现酰化使冰激凌黏度增加，凝固时间缩短且更耐融化，在不添加乳化剂和稳定剂的情况下冰激凌仍能保持稳定状态。因此，琥珀酰化蛋白可以应用在需要较高的水和脂肪吸收能力、黏度和乳化性质的产品中，例如烘焙食品、加工肉类和乳制品。

3.1.3 微生物蛋白酰化修饰

随着世界人口增长和畜牧业的不断发展，人类对优质蛋白的需求日益增加，微生物蛋白在解决粮食与蛋白质资源短缺方面表现出巨大的发展潜力。1968年，美国科学家提出，将“单细胞蛋白”作为微生物蛋白的最佳替代术语。利用温室气体、废弃生物质等有机氮源和环境中的无机氮源生产单细胞蛋白，不仅有利于保护环境，还能促进农业经济的可持续发展。单细胞蛋白含有丰富的必需氨基酸，不仅能用于食品加工，还可以转化为动物饲料。与传统动植物蛋白相比，单细胞蛋白原料来源广泛、生产周期短、能量利用率高，可以作为传统动植物蛋白的良好替代。

Mcelwain等研究证明，琥珀酰化的单细胞蛋白浓缩物乳液黏度增加，稳定性更好。Mahajan等对螺旋藻蛋白进行乙酰化和琥珀酰化改性。结果表明，酰化修饰降低了螺旋藻蛋白的溶解性和乳化性，但黏度、起泡性和起泡稳定性显著改善，在肉制品、冰激凌、烘焙食品中具有应用潜力。目前关于单细胞蛋白改性的研究还非常有限，酰化修饰对单细胞蛋白功能特性和营养品质的影响有待进一步挖掘。

3.1.4 酶类蛋白酰化修饰

关于酶的酰化改性研究很少，现有报道主要集中于酰化修饰对酶活性及稳定性的影响。Roy等研究指出，与天然木瓜蛋白酶相比，琥珀酰化修饰后酶的活性从46.57 IU/mg增加到62.8 IU/mg，稳定性得到改善，并且在各种有机溶剂中具有活性。Fernández-Lorente等研究证明，琥珀酰化可以增加脂肪酶的选择性，有助于从鱼油中释放更多的二十碳五烯酸（EPA）和二十二碳六烯酸（DHA）。因此，脂肪酶的琥珀酰化可以用于制备富含EPA和DHA的食品添加剂，提高其营养价值。Tong Yingying等的研究拓展了酶的酰化修饰在肿瘤医学领域的应用。琥珀酰化能使谷氨酰胺酶K311的活性升高，从而提高胰腺癌细胞对氧化应激诱导的凋亡的敏感性，并且对胰腺癌细胞的增殖具有明显抑制效果。

3.2 酰化蛋白质在其他领域的应用

近几年已有研究证实，酰化的蛋白质纳米颗粒，如乳清分离蛋白、菜籽蛋白、玉米醇溶蛋白等在颗粒稳定性和药物递送方面具有很大的发展潜力。例如，在Liu Guangyu等研究中，琥珀酰化改善了纳米颗粒在物理缓冲液和水中的稳定性。通过琥珀酸酯的交联使VB 12 在1 个月的贮藏期内渗漏最小化至4.5%。此外，琥珀酰化减慢了蛋白质壳的胰腺消化，酰化修饰的纳米颗粒使VB 12 的摄取效率增加20 倍以上。Hu Gan等评价负载姜黄素的酰化卵白蛋白纳米凝胶的药物释放行为。研究结果表明，酰化修饰可以显著改变纳米凝胶的构象，表现出更高的机械强度和稳定性，且酰化纳米凝胶具有更高的载药率，实现了姜黄素的持续稳定释放。

除此之外，酰化修饰能够显著改善蛋白质的凝胶性能。越来越多的酰化蛋白质水凝胶被应用于伤口敷料、组织工程等领域。这些研究进一步证实，酰化改性可以作为一种有效的方法来改善蛋白质的功能特性，扩展其在生物医学领域的研究和应用。

4 结语

本文综述了蛋白质酰化改性的作用原理，以及对蛋白质理化性质、分子结构和功能特性的影响，结合生产实际，简要介绍了酰化蛋白质在食品加工和其他领域的应用。酰化改性作为一种常见的蛋白质化学修饰方法，具有显著的改性效果和低成本的优点。适度的酰化修饰能有效提高蛋白质的溶解度、热稳定性、起泡性、乳化性等功能特性，特别是对凝胶性的改善拓展了蛋白质在组织工程、细胞支架和药物递送等方面的应用。

尽管酰化改性效果显著，但要实现酰化蛋白质的产品应用和市场化还有很多工作要做。首先，关于蛋白质改性的研究目前还处于实验室阶段，研究对象多为单一的动、植物蛋白，且主要针对蛋白质理化性质和功能特性的改善。尤其在化学改性中，有关微生物蛋白和酶类的酰化研究非常有限，对改性剂作用机理的研究不够深入，改性后的感官品质、营养学和毒理学问题没有得到充分验证，因此还没有具体产品产出。其次，反应后多余的酰化试剂需要通过透析去除，大量透析成本较高，可能对工业化生产提出新的挑战。除此之外，目前还没有相关的标准或法规对酰化改性的用法及用量进行统一，希望有关部门可以强化改性蛋白质在食品中应用的监管标准，为科学研究提供指导，以便更有针对性、方向性地开展科研工作，开发更加绿色、安全、可持续的酰化蛋白产品。随着研究的不断深入，蛋白质酰化改性技术将为食品工业和其他领域提供更多的选择和发展机会，并成为一种重要的蛋白质化学改性方法。

通信作者

金永国，华中农业大学食品科学技术学院食品安全与微生物系教授，博士生导师，国家蛋鸡产业体系蛋品加工研究室蛋品加工岗位科学家。2008年毕业于韩国江原大学生物产业工学部食品生命工学科，获工学博士学位，2009年受聘于华中农业大学食品科技学院从事教学科研工作。主要从事蛋品科学等领域的研究，参与肉品加工与蛋品保鲜、检测、深加工等方面的研究，并致力于蛋品加工，对传统蛋制品加工工艺进行改进，并开发相应新型蛋制品；围绕蛋清抗菌体系为研究对象，系统评价蛋清中抑菌性物质的组成及其抑菌机理；分析不同品种鸡蛋的营养成分差异，阐释其原因，提升禽蛋资源在人类营养与保健方面的应用价值。主持国家蛋鸡产业体系项目、国家自然科学基金青年基金项目、国家自然基金重点项目子课题和中央高校基本科研业务费专项资金项目；参与公益性行业（农业）科研专项、国家自然基金面上项目、国家自然基金青年项目、多项横向和基础研究项目等；参与完成成果鉴定/成果评定7 项，申报发明专利19 项，其中授权3 项；以第一/通信作者在本专业领域核心期刊《食品科学》《Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety》《 Food Hydrocolloids》 等公开发表学术论文50余篇。

第一作者

姚璇，女，中共党员，华中农业大学食品科学技术学院2022级食品加工与安全硕士研究生，研究方向为禽蛋蛋白质加工与应用。

本文《 动、植物蛋白的酰化改性及其应用研究进展》来源于《食品科学》2024年45卷16期337-346页。作者：姚璇，吕晓慧，金永国，胡敢。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20230605-039。点击下方 阅读原文 即可查看文章相关信息。

实习编辑：李雄；责任编辑：张睿梅。点击下方阅读原文即可查看全文。图片来源于文章原文及摄图网

为深入探讨未来食品在大食物观框架下的创新发展机遇与挑战，促进产学研用各界的交流合作，由北京食品科学研究院、中国肉类食品综合研究中心、国家市场监督管理总局技术创新中心（动物替代蛋白）及中国食品杂志社《食品科学》杂志、《Food Science and Human Wellness》杂志、《Journal of Future Foods》杂志主办，西华大学食品与生物工程学院、四川旅游学院烹饪与食品科学工程学院、西南民族大学药学与食品学院、四川轻化工大学生物工程学院、成都大学食品与生物工程学院、成都医学院检验医学院、四川省农业科学院农产品加工研究所、中国农业科学院都市农业研究所、四川大学农产品加工研究院、西昌学院农业科学学院、宿州学院生物与食品工程学院、大连民族大学生命科学学院、北京联合大学保健食品功能检测中心共同主办的“第二届大食物观·未来食品科技创新国际研讨会”即将于2025年5月24-25日在中国 四川 成都召开。

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为进一步深入探讨食品产业在当前复杂多变环境下的高质量发展路径，并着重关注食品科学、营养安全保障的基础研究与关键技术研发，贯彻落实“大食物观”和“健康中国2030”国家战略，北京食品科学研究院和中国食品杂志社《食品科学》杂志、《Food Science and Human Wellness》杂志、《Journal of Future Foods》杂志，将与国际谷物科技协会（ICC）、湖南省食品科学技术学会、湖南省农业科学院农产品加工研究所、湖南农业大学、中南林业科技大学、长沙理工大学、湘潭大学、湖南中医药大学、湖南农业大学长沙现代食品创新研究院共同举办“第十二届食品科学国际年会”。本届年会将于2025年8月9-10日在中国 湖南 长沙召开。

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