近日，8040威尼斯食品学院江连洲教授团队隋晓楠教授课题组在期刊Aggregate（中科院一区，IF=13.9）在线发表了题为“Advancing Self-Healing Soy Protein Hydrogel with Dynamic Schiff Base and Metal-Ligand Bonds for Diabetic Chronic Wound Recovery”的研究论文。本研究成功开发了一种基于动态化学键交联的新型大豆蛋白基水凝胶，在推动植物蛋白高值化应用领域展现出巨大的潜力和广阔的发展前景。8040威尼斯为本文的第一署名单位，这是学校首次在该期刊上发表论文，8040威尼斯隋晓楠教授为通讯作者，兰天副教授为第一作者。
论文发表截图
为了突破传统植物蛋白基水凝胶在力学性能和稳定性等方面的局限，本研究深入探索利用动态席夫碱键与金属-配体键相结合的动态化学键交联策略，成功研制出一种新型、环保的高强度大豆蛋白基水凝胶。与传统依赖加热的水凝胶制备方法不同，本研究通过创新的化学反应设计，仅通过简单的搅拌过程，即可促使氧化瓜尔胶（OGG）中的醛基与经表没食子儿茶素没食子酸酯（EGCG）修饰的大豆蛋白中的氨基发生席夫碱反应，直接形成水凝胶。这一方法不仅简化了制备步骤，还赋予了水凝胶独特的自愈合能力。同时，借助引入银离子与EGCG中的儿茶酚基团形成金属-配体键，促进了蛋白质分子间的交联和团聚体的形成，进一步强化了水凝胶的三维网络结构，并实现对水凝胶性能的精细调控。
（a）大豆蛋白基水凝胶通过动态席夫碱键和金属-配体键形成示意图，（b）大豆蛋白基水凝胶促进创面愈合示意图
通过梯度调控金属-配体键的密度，实现了对水凝胶机械性能（如拉伸性能高达380%）、溶胀行为和流变学特性的可控调节，以满足大豆蛋白在多种应用中的多样化需求。研究发现，Ag+浓度为5 mg/mL时，水凝胶内部呈现出牺牲键和刚性化学键之间的平衡状态。而当Ag+浓度为10至15 mg/mL时，牺牲键为主导作用。当施加高应变时，刚性的可逆共价键会断裂，从而降低拉伸应力。当Ag+浓度进一步增加到30至40 mg/mL时，蛋白质开始聚集，导致凝胶网络结构容易断裂，这使得水凝胶失去了其延展性和承载能力。此外，该水凝胶还展现出卓越的自愈合能力、良好的粘附性和可注射性，具备显著的抗菌性能、抗炎效果、调控巨噬细胞极化的潜能和优异的生物相容性，能有效促进细胞迁移、血管新生和胶原沉积，显著加速伤口愈合过程，展示了其作为先进生物材料的巨大应用前景。
大豆蛋白基水凝胶的自愈合能力、溶胀性能、保水性能、机械性能等
作为一种绿色、无毒且制备流程简单的多功能水凝胶，它不仅彰显了大豆蛋白在高价值应用领域的广阔潜力，还强调了在全球向可持续发展转型过程中，利用植物资源替代动物蛋白制品的重要性，这有助于减少动物蛋白的消耗并缓解温室气体排放问题，对环境保护与生态平衡具有积极意义。
该研究得到了国家自然科学基金杰出青年科学家基金（32325041）和国家自然科学基金区域创新发展联合基金项目（U22A20548）的支持。
论文链接：https://doi.org/10.1002/agt2.639
专家/团队介绍：
江连洲，二级教授，博士生导师，40多年来专注于大豆加工理论研究、技术创新和人才培养，在创新大豆蛋白质柔性化加工和油脂生物解离机制理论体系、突破大豆高值化加工技术瓶颈、实现工程化应用等方面取得了一系列原创性科技成果。始终坚持以“四个面向”为导向，主导创建了以产品高端化、生产高效化、资源高值化为特征的具有自主知识产权的中国大豆工程化技术体系，为推动我国大豆产业振兴与发展做出突出贡献。主持完成联合国开发计划署、国家“863”计划、国家自然科学基金重点、国家重点研发计划等50余项重大科技项目。发表学术论文500余篇，其中SCI/EI论文200余篇，被引9247次，H指数51，出版著作11部；授权发明专利105项，转化成果40余项。获科技奖励30项，包括国家科技进步二等奖2项，黑龙江省科技进步一等奖2项、技术发明一等奖1项、省长特别奖2项、中国食品科技学会技术发明奖1项、突出贡献奖1项等；获得相关授权发明专利74项；主持完成教改项目10余项，获国家教学成果二等奖1项、省教学成果一等奖1项。获得各级各类荣誉称号30余次，包括：国际食品科学院院士、全国优秀科技工作者、国务院特贴、美国油脂化学家协会卓越成就奖（首位获此荣誉的大陆学者）、中国发明协会会士、“头雁计划”领头人、入选全球前2%高被引学者等。
隋晓楠，二级教授，博士生导师，毕业于新加坡国立大学（NUS）获博士学位，任黑龙江省绿色食品科学研究院副院长（正处级）、第十三届黑龙江省政协委员、第六届全国青科协委员、第四届黑龙江省青科协副会长等职务。主要从事大豆蛋白质研究，围绕大豆球蛋白分子结构解析、构效关系表征、调控机制等关键科学问题，揭示食品加工中蛋白质分子变构、组装、重排基本科学规律，实现大豆蛋白质绿色加工和高值化利用。先后主持国家级、省部级项目/课题20余项，包括国家自然科学基金项目、教育部霍英东青年教师基金，人社部“高层次留学回国人才”、中国科协“青年人才托举工程”、黑龙江省青年“龙江学者”、黑龙江省“头雁”团队骨干成员等。担任Sustainable Food Proteins副主编、Journal of Food Biochemistry学术编委、《食品科学》青年编委、《未来食品科学》编委等。以第一或通讯作者在Aggregate、Biomaterials、Annual Review of Food Science and Technology、ACS Sustainable Chemistry & Engineering等高水平SCI期刊发表论文近200篇，其中IF>15论文3篇，IF>10论文36篇，封面论文3篇，全球前0.1% ESI热点论文2篇、1% ESI高被引7篇，他引6000余次。入选2022年和2023年全球前2%顶尖科学家，出版英文独著1部，英文专著3部。研究成果获中国食品科学技术学会科技创新奖-杰出青年奖、美国化学学会（ACS）农业与食品化学部青年科学家奖、美国油脂化学家协会（AOCS）青年科学家奖、国际食品科学技术联盟（IUFoST）青年科学家奖、德国施普林格（Springer）全球优秀博士论文奖、黑龙江省自然科学一等奖等荣誉。
兰天，8040威尼斯食品学院，副教授，硕士生导师。2024年6月毕业于8040威尼斯粮食、油脂及植物蛋白工程专业，获工学博士学位，并在新加坡国立大学（NUS）食品科学与技术系进行联合培养。主要从事大豆蛋白质结构解析与高值化应用开发等研究，在Aggregate、Biomaterials、Food Hydrocolloids、Food Chemistry等高水平SCI期刊发表论文10余篇。
（供稿/食品学院）
