北京林业大学范俊峰教授课题组国际食品顶刊发文：过渡金属离子诱导燕麦多肽组装形成淀粉样纤维：可行性、理化特征及对壳聚糖膜的强化作用

北京林业大学范俊峰教授课题组国际食品顶刊发文：过渡金属离子诱导燕麦多肽组装形成淀粉样纤维：可行性、理化特征及对壳聚糖膜的强化作用北京林业大学范俊峰教授课题组于2025年6月在国际食品Top期刊Food Hydrocolloids（IF12.4）上发表题为“Transition metal ion-catalyzed assembly of oat peptides into amyloid fibrils: Feasibility, physicochemical properties, and chitosan film reinforcement”的研究性论文，研究发现过渡金属离子(Zn2+, Cu2+, Fe2+)可以诱导燕麦多肽（3kDa<Mw<10kDa）快速形成AF，纤维化动力学分析表明肽基AFs的酸热处理时间可缩短50-60%。FTIR分析发现，金属离子所形成的盐桥及多肽分子间的氢键，将形成AFs所需要的β-sheet结构提高到14-23%。理化分析表明，肽基AFs具有交联能力强和疏水性高（270-293），溶解性低（22.3-34.7%）的特点。研究发现，AFs在壳聚糖膜中交联成网络结构，形成的复合膜机械性能高（10.8-11.6mPa），延展性达到137~142%，尤其是具有高抗溶胀性（18.7~18.8%）和抗水溶性（21.5~21.6%），极大改善天然可降解膜的普遍缺陷，具有很大的应用潜力。本研究深化了我们对过渡金属离子与多肽相互作用的理解，为肽基AFs的规模化制备和应用打下了技术基础。

淀粉样纤维（AFs）是变性蛋白质形成的棒状线性聚集体，具有高长径比特征。在食品加工中，这类蛋白质源AFs展现出强刚性及丰富的表面官能团，使其成为构建高性能功能食品体系的重要材料。现有研究表明，温度、pH等条件显著影响食品源AFs的形成（Monge-Morera et al., 2021; Xia et al., 2017），且低浓度Na+盐可强烈影响蛋白质淀粉样聚集。但此类蛋白质基AFs制备条件苛刻，需长时间加热且能耗高，亟待工艺改进。目前食品源AFs研究主要集中于丝蛋白、花生蛋白和乳蛋白，尚未见小分子肽形成AFs的报道。已知蛋白质基AFs富含β-折叠交联与立体拉链构象。本课题组前期发现燕麦小分子肽（Mw < 10 kDa）在Fe3?、Zn2?存在下温和条件中β-折叠片段显著增加（Yan et al., 2025; Zhou et al., 2023），预示小分子肽在金属离子诱导下可能快速形成AFs。但迄今未见多价金属离子诱导肽基AFs形成的研究报道。

天然大分子膜材料（蛋白质/淀粉/纤维素等）因可生物降解且不产生微塑料，已成为替代石油基薄膜的研究热点（Kamada et al., 2021）。但蛋白质固有的球状构象阻碍分子间交联，不稳定的三维结构导致可降解膜机械强度差、抗溶胀性能弱（Fan et al., 2024）。研究者尝试通过物理/化学/生物法改善天然大分子膜特性（如大分子疏水改性）（Wu et al., 2025），尚未找到有效解决方案。如前所述，蛋白质基AFs具有长纤维结构且富含β-折叠构象，使其具备疏水性。将其用于大分子膜制备，有望解决机械性能弱与抗溶胀性差的问题，但目前尚无AFs改良天然大分子膜的研究报道。

本研究提出过渡金属离子（Fe2?/Cu2?/Zn2?）可诱导小分子肽聚集成AFs的假说。据此以燕麦肽为原料，观测金属离子诱导肽基AFs的可行性及纤维化动力学，系统探究金属离子诱导下肽基AFs的形成规律与特性。最终为揭示AFs构建高性能天然降解膜的应用潜力，制备了AF-壳聚糖复合膜并深入分析其理化特性。该研究深化了过渡金属离子与小分子肽相互作用机制认知，为肽基AFs的制备开辟新途径。

原文链接https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2025.111628