近日，我院江連洲教授團隊隋曉楠教授課題組在期刊Aggregate（中科院一區，IF=13.9）在線發表了題為“Advancing Self-Healing Soy Protein Hydrogel with Dynamic Schiff Base and Metal-Ligand Bonds for Diabetic Chronic Wound Recovery”的研究論文。本研究成功開發了一種基于動態化學鍵交聯的新型大豆蛋白基水凝膠，在推動植物蛋白高值化應用領域展現出巨大的潛力和廣闊的發展前景。東北農業大學為本文的第一署名單位，這是學校首次在該期刊上發表論文，東北農業大學隋曉楠教授為通訊作者，蘭天副教授為第一作者。

論文發表截圖

為了突破傳統植物蛋白基水凝膠在力學性能和穩定性等方面的局限，本研究深入探索利用動態席夫堿鍵與金屬-配體鍵相結合的動態化學鍵交聯策略，成功研制出一種新型、環保的高強度大豆蛋白基水凝膠。與傳統依賴加熱的水凝膠制備方法不同，本研究通過創新的化學反應設計，僅通過簡單的攪拌過程，即可促使氧化瓜爾膠（OGG）中的醛基與經表沒食子兒茶素沒食子酸酯（EGCG）修飾的大豆蛋白中的氨基發生席夫堿反應，直接形成水凝膠。這一方法不僅簡化了制備步驟，還賦予了水凝膠獨特的自愈合能力。同時，借助引入銀離子與EGCG中的兒茶酚基團形成金屬-配體鍵，促進了蛋白質分子間的交聯和團聚體的形成，進一步強化了水凝膠的三維網絡結構，并實現對水凝膠性能的精細調控。

（a）大豆蛋白基水凝膠通過動態席夫堿鍵和金屬-配體鍵形成示意圖，（b）大豆蛋白基水凝膠促進創面愈合示意圖

通過梯度調控金屬-配體鍵的密度，實現了對水凝膠機械性能（如拉伸性能高達380%）、溶脹行為和流變學特性的可控調節，以滿足大豆蛋白在多種應用中的多樣化需求。研究發現，Ag+濃度為5 mg/mL時，水凝膠內部呈現出犧牲鍵和剛性化學鍵之間的平衡狀態。而當Ag+濃度為10至15 mg/mL時，犧牲鍵為主導作用。當施加高應變時，剛性的可逆共價鍵會斷裂，從而降低拉伸應力。當Ag+濃度進一步增加到30至40 mg/mL時，蛋白質開始聚集，導致凝膠網絡結構容易斷裂，這使得水凝膠失去了其延展性和承載能力。此外，該水凝膠還展現出卓越的自愈合能力、良好的粘附性和可注射性，具備顯著的抗菌性能、抗炎效果、調控巨噬細胞極化的潛能和優異的生物相容性，能有效促進細胞遷移、血管新生和膠原沉積，顯著加速傷口愈合過程，展示了其作為先進生物材料的巨大應用前景。

大豆蛋白基水凝膠的自愈合能力、溶脹性能、保水性能、機械性能等

作為一種綠色、無毒且制備流程簡單的多功能水凝膠，它不僅彰顯了大豆蛋白在高價值應用領域的廣闊潛力，還強調了在全球向可持續發展轉型過程中，利用植物資源替代動物蛋白制品的重要性，這有助于減少動物蛋白的消耗并緩解溫室氣體排放問題，對環境保護與生態平衡具有積極意義。

該研究得到了國家自然科學基金杰出青年科學家基金（32325041）和國家自然科學基金區域創新發展聯合基金項目（U22A20548）的支持。

論文鏈接： https://doi.org/10.1002/agt2.639

專家/團隊介紹：

江連洲，二級教授，博士生導師，40多年來專注于大豆加工理論研究、技術創新和人才培養，在創新大豆蛋白質柔性化加工和油脂生物解離機制理論體系、突破大豆高值化加工技術瓶頸、實現工程化應用等方面取得了一系列原創性科技成果。始終堅持以“四個面向”為導向，主導創建了以產品高端化、生產高效化、資源高值化為特征的具有自主知識產權的中國大豆工程化技術體系，為推動我國大豆產業振興與發展做出突出貢獻。主持完成聯合國開發計劃署、國家“863”計劃、國家自然科學基金重點、國家重點研發計劃等50余項重大科技項目。發表學術論文500余篇，其中SCI/EI論文200余篇，被引9247次，H指數51，出版著作11部；授權發明專利105項，轉化成果40余項。獲科技獎勵30項，包括國家科技進步二等獎2項，黑龍江省科技進步一等獎2項、技術發明一等獎1項、省長特別獎2項、中國食品科技學會技術發明獎1項、突出貢獻獎1項等；獲得相關授權發明專利74項；主持完成教改項目10余項，獲國家教學成果二等獎1項、省教學成果一等獎1項。獲得各級各類榮譽稱號30余次，包括：國際食品科學院院士、全國優秀科技工作者、國務院特貼、美國油脂化學家協會卓越成就獎（首位獲此榮譽的大陸學者）、中國發明協會會士、“頭雁計劃”領頭人、入選全球前2%高被引學者等。

隋曉楠， 二級教授，博士生導師，畢業于新加坡國立大學（NUS）獲博士學位，任黑龍江省綠色食品科學研究院副院長（正處級）、第十三屆黑龍江省政協委員、第六屆全國青科協委員、第四屆黑龍江省青科協副會長等職務。主要從事大豆蛋白質研究，圍繞大豆球蛋白分子結構解析、構效關系表征、調控機制等關鍵科學問題，揭示食品加工中蛋白質分子變構、組裝、重排基本科學規律，實現大豆蛋白質綠色加工和高值化利用。先后主持國家級、省部級項目/課題20余項，包括國家自然科學基金項目、教育部霍英東青年教師基金，人社部“高層次留學回國人才”、中國科協“青年人才托舉工程”、黑龍江省青年“龍江學者”、黑龍江省“頭雁”團隊骨干成員等。擔任Sustainable Food Proteins副主編、Journal of Food Biochemistry學術編委、《食品科學》青年編委、《未來食品科學》編委等。以第一或通訊作者在Aggregate、Biomaterials、Annual Review of Food Science and Technology、ACS Sustainable Chemistry & Engineering等高水平SCI期刊發表論文近200篇，其中IF>15論文3篇，IF>10論文36篇，封面論文3篇，全球前0.1% ESI熱點論文2篇、1% ESI高被引7篇，他引6000余次。入選2022年和2023年全球前2%頂尖科學家，出版英文獨著1部，英文專著3部。研究成果獲中國食品科學技術學會科技創新獎-杰出青年獎、美國化學學會（ACS）農業與食品化學部青年科學家獎、美國油脂化學家協會（AOCS）青年科學家獎、國際食品科學技術聯盟（IUFoST）青年科學家獎、德國施普林格（Springer）全球優秀博士論文獎、黑龍江省自然科學一等獎等榮譽。

蘭天， 東北農業大學食品學院，副教授，碩士生導師。2024年6月畢業于東北農業大學糧食、油脂及植物蛋白工程專業，獲工學博士學位，并在新加坡國立大學（NUS）食品科學與技術系進行聯合培養。主要從事大豆蛋白質結構解析與高值化應用開發等研究，在Aggregate、Biomaterials、Food Hydrocolloids、Food Chemistry等高水平SCI期刊發表論文10余篇。