蛋白質與多酚的互作機制及其應用

王遠利，康心蕊，陶 亮，*，張 權，王紫琳，田 洋

（1 云南農業大學食品科學技術學院 昆明650000 2 食藥同源資源開發與利用教育部工程研究中心 昆明650000 3 云南省藥食同源功能食品工程研究中心 昆明650000 4 云南省精準營養與個性化食品制造重點實驗室 昆明 650000）

蛋白質是由20 種不同氨基酸相互連接而成的一種結構高度復雜的多聚體。作為生命活動的物質基礎，蛋白質不僅是人體六大營養素之一，也是食品加工中的重要組成成分，廣泛存在于奶制品、肉類、蛋類、谷物、豆類和油籽中[1]。多酚是植物產生的一種次生代謝產物，根據其碳架的結構，多酚可分酚酸類、單寧類以及黃酮類化合物[2]。研究表明，多酚具有抗炎、抗氧化、調節腸道菌群的能力，并具有抗癌、抗心血管疾病、抗肥胖、抗衰老、免疫調節等多種藥理作用，是人類利用的天然植物化學物質的主要來源之一[3-4]。

在活體植物中，蛋白質和多酚以嚴格的分子結構和特定的細胞內腔形式存在，避免了相互作用的發生。然而，復雜的食品加工過程會對細胞組織造成損害，導致多酚穿過液泡邊界與蛋白質（尤其是與位于細胞壁的蛋白質）結合。同時，由于破壞了細胞膜結構，細胞內的多酚將暴露在來自環境大氣的氧氣及其它氧化化合物中，進而產生一系列物化反應，使蛋白質、多酚在加工過程中出現新的結構并改變其生物功能[5]，發生氧化、吸附、增溶、沉淀等現象，影響食物的感官和營養品質，如多酚與唾液蛋白相互作用導致紅酒等飲品澀味的形成，單寧的存在使蛋白質的消化率下降，植物性飲料中添加蛋白質（沉淀單寧）可改善飲料穩定性和口感，與蛋白質形成的復合物可能通過掩蓋酚類化合物的抗氧化特性，降低其功能性等[6]。

為了有效控制食品加工、流通過程中蛋白質和多酚的分子結構、功能及營養特性，指導富含蛋白質與多酚產品的開發與利用，突破二者應用場景的局限性，充分了解蛋白質與酚類物質的相互作用，本文綜述蛋白質-多酚互作機制及其研究方法，功能特性及其潛在應用，為其在新型健康食品和生物醫藥等應用場景的高值化應用提供理論依據。

1 蛋白質-多酚互作機制

蛋白質與多酚的相互作用受其組成、含量及反應環境條件的影響，并進一步影響復合物的理化特性。一般來說與蛋白質作用最密切的多酚類化合物是具有分子質量大、結合位點多等特點的單寧酸；對蛋白質而言較松散的結構（精氨酸和脯氨酸含量高）以及較高的疏水性，可使其分子靈活度增大，空間位阻減小，有助于提高其與多酚的親和力[7]。此外蛋白質、多酚在共存體系中相應的濃度、pH 值、溫度、離子強度等也顯著影響二者的相互作用及復合物結構，具體如圖1 所示。兩者間的相互作用力類型主要包括共價和非共價兩個類型。有研究報道，隨著周圍條件的改變，這兩種作用可以同時發生或從非共價相互作用轉移到共價相互作用[8]。

圖1 蛋白質-多酚相互作用影響因素[8]Fig. 1 Factors affecting protein-polyphenol interactions[8]

1.1 機理

1.1.1 非共價相互作用 蛋白質-多酚復合物形成所涉及的非共價相互作用主要涉及范德華力、疏水、靜電、氫鍵相互作用（圖2），比共價相互作用弱1～2 個數量級。其中，疏水相互作用是主要作用力，發生在蛋白質疏水位點與多酚的非極性芳香環之間，如脯氨酸殘基的吡咯環以及亮氨酸、賴氨酸或脯氨酸等氨基酸的非極性側鏈[9]。氫鍵產生在蛋白質羰基的N、O 或S 原子等電負性原子與多酚羥基的氫原子之間[10]，同時氫鍵的存在會促進疏水相互作用的提升[11]。Chanphai 等[12]研究表明，酪蛋白能夠通過Phe23、Phe24、Phe28、Phe32、Val31 等氨基酸殘基與兒茶素發生氫鍵及疏水相互作用。此外，蛋白質表面賴氨酸的ε-氨基基團和多酚羥基之間的靜電相互作用，可能起到次要作用[5]。

圖2 蛋白質-多酚相互作用類型Fig. 2 Types of protein-polyphenol interactions

Charlton 等[13]認為蛋白質與多酚的非共價作用分為3 個階段。第1 階段，疏水相互作用為主，多酚芳香環疏水面與蛋白質脯氨酸殘基吡咯環上的多個作用位點可逆締合形成小的可溶性配合物；第2 階段，氫鍵為主，配合物交聯締合形成更大的不溶性復合物；第3 階段，復合物聚集生成沉淀。

蛋白質-多酚間的非共價相互作用雖然具有可逆、低能量和不穩定的特點，但卻在自然界中廣泛存在，并在食品工業中扮演著重要角色，例如：在啤酒、紅酒、茶等富含多酚的飲料中常存在渾濁現象，其最重要的原因之一就是蛋白質與多酚的非共價相互作用使復合物溶解度降低[11，14]。

1.1.2 共價相互作用 蛋白質與多酚間不可逆形式的共價作用主要包括共價鍵和離子鍵。多酚的雙酚基活性較高，可經由酶促及分子氧氧化反應生成鄰醌或半醌，并進一步與多肽的氨基或巰基側鏈反應形成共價化合物[14]。蛋白質-多酚的共價結合主要有堿法、自由基接枝法、酶催化法3 種。堿法：在堿性（pH 9.0）及有氧條件下，多酚被氧化成半醌自由基，隨后重新排列成醌。這些更具活性的親電中間體易通過C-N 或C-S 共價鍵與蛋白質側鏈中的親核殘基結合，生成穩定的復合物[15]。自由基接枝法：利用抗壞血酸和過氧化氫作為引發系統的氧化還原對，生成羥自由基，攻擊特定蛋白質側鏈基團（如氨基和巰基）的氫原子，產生中間產物。然后，這些中間體與酚環上羥基的鄰位和對位發生反應，形成蛋白質-多酚復合物（蛋白質-X-多酚）[14]。酶催化法：一般是基于對鄰苯二酚氧化酶、酪氨酸酶和過氧化物酶等酚氧化酶的利用[16]，酚酶誘導多酚氧化成鄰二酚，在氧氣存在下，鄰苯二酚酶（漆酶）將鄰苯二酚轉化為鄰醌，醌很容易與蛋白質鏈中的親核氨基酸殘基發生相互作用，生成交聯蛋白質或聚合物。對于食品工業而言，形成的共價鍵產物作用力強且穩定[17]?，F根據上述內容繪制圖2。

2 蛋白質與多酚相互作用表征方法

當前，結合常數、結合部位、作用力類型、構象變化等，是表征蛋白質-多酚相互作用的主要指標[18]，然而由于蛋白質-多酚相互作用的復雜性，單一技術無法提供全面的信息，一般通過多種技術聯合進行表征[11]，主要包括光譜、熱力學、微觀結構、分子對接模擬等，并由此探究蛋白質與多酚的結合機制。本文對常見分析方法進行簡單總結，如表1所示。

2.1 光譜法

熒光分析（包括熒光猝滅、同步熒光和三維熒光）是一種提供分子微環境信息的有用技術，經常用于蛋白質-多酚相互作用和結合親和力的研究。蛋白質在240～280 nm 激發時，由于芳香氨基酸的存在，將在340～350 nm 范圍內誘導熒光發射，而蛋白質與猝滅分子的結合將引起熒光強度的降低[24]。結合Stern-Volmer、雙對數曲線等方程進一步分析猝滅數據將獲得猝滅常數、結合親和力和結合位點等信息[19，25]?；诖?，熒光猝滅法已經被廣泛用于研究包括葛根素-牛血清蛋白、花青素-溶菌酶在內的多種蛋白質-酚類化合物相互作用的結合常數，同時，基于測定不同溫度下[25-26]的熒光猝滅試驗表明，在較高溫度下親和力下降是由疏水作用力介導的熵增、焓增過程，親和力下降則是典型的氫鍵介導的熵減、焓減過程。同步熒光光譜通過在固定間隔波長下同步掃描激發波長和發射波長，可以得到色氨酸和酪氨酸微環境變化信息[17]。Dai 等[27-28]利用同步熒光光譜法分別對大米谷蛋白-原花青素、沒食子酸復合物進行了表征。三維熒光光譜峰a 用于表征酪氨酸和色氨酸殘基的微環境，峰b 則表征蛋白質的多肽鏈骨架[17]。Al-Shabib 等[29]采用三維熒光光譜法對蘆丁和β-乳球蛋白結合的分子行為進行了研究。

紫外-可見光譜法是通過吸收帶的位移或熒光強度變化，判斷蛋白質的結構變化和復合物形成的方法。其中，蛋白質200 nm 處的吸收光譜可反映蛋白質多肽鏈主鏈結構信息，280 nm 處反映芳香族氨基酸情況[30]。Wang 等[31]研究發現玉米醇溶蛋白-阿魏酸復合物在CaCl2溶液中，隨CaCl2濃度上升，吸收帶藍移，峰值上升，作者認為鈣離子的加入誘導了發色團局部環境極性的修飾和蛋白質的構象變化。

圓二色譜（CD）和傅里葉紅外光譜（FTIR）可對由酚類化合物的作用引起的蛋白質二、三級結構的變化進行表征。CD 遠紫外區（185～245 nm）是肽鍵的吸收峰范圍，反映蛋白質主鏈的構象。近紫外區（245～320 nm）表征中，蛋白質的圓二色性主要受偶極取向、芳香族氨基酸、半胱氨酸（或SS 二硫鍵）殘基對偏振光的吸收以及環境因素的影響，反映蛋白質三級結構的變化[18-19]。FTIR 光譜特征吸收帶主要有Ⅰ、Ⅱ、III 帶，酰胺Ⅰ帶的長度約為1 700～1 600 cm-1，是肽鏈中最常見的振動，主要由C=O 伸縮振動（約占80%）以及CN 伸縮和NH 彎曲振動（約占20%）引起。同CD 一樣，能給出蛋白質的α-螺旋、β-折疊、β-轉角和無規卷曲等多種結構信息，而在生理條件下，1 645～1 640 cm-1左右水彎曲模式的強烈吸收，與隨機線圈和α-螺旋帶分量重疊，使其應用受到限制。酰胺Ⅱ帶（1 600～1 500 cm-1）則由C-N 拉伸和N-H 彎曲引起。然而，該條帶受到與氨基酸側鏈的其它特征條帶重疊的強烈影響，如酪氨酸、天冬酰胺和谷氨酰胺。酰胺III 帶（（1 310～1 175 cm-1）主要與CN 伸展和NH 彎曲振動（各占30%）、CC 伸展（20%）和CH 彎曲（占10%）有關。雖然酰胺III 帶的強度較低，約比酰胺I 低5 倍，但它對蛋白質的二級結構也非常敏感，而且不受吸水率的影響[20，32]。上述兩種方法都可以得到蛋白質二級結構元素比例的定量變化，區別在于，圓二色譜適合測定液體樣品的α-螺旋結構，而傅里葉變換紅外光譜適合檢測固體和β-折疊[33]。部分研究同時采用這兩種方法分析了甘氨酸[34]、溶菌酶[35]、大豆[36]蛋白與花青素、β-乳球蛋白[37]與綠原酸、阿魏酸、EGCG 形成復合物后二級結構的變化。

2.2 熱力學法

等溫滴定熱量法（ITC）通過檢測蛋白質與多酚相互作用過程中引起的熱量變化來檢測結合平衡，不僅可以得到如反應結合常數、熵變、晗變、比熱容以及化學計量數的信息，還能透過熱力學數據定性定量表征多酚與蛋白質之間的相互作用及結構變化[19]。Zhan 等[38]通過等溫滴定量熱法研究單寧酸及酪氨酸鈉結合的熱力學行為，發現隨著單寧酸的加入，酪氨酸鈉的熱穩定增加，自由能為負值，說明反應自發進行，負的焓值和熵值，證實結合過程是由氫鍵和靜電力介導的焓驅動過程。另一方面，采用差示掃描量熱法（DSC）可研究蛋白質-多酚復合物的熱誘導行為，通過DSC 測定配體存在時蛋白質的熱變性溫度和展開焓的變化是表征配體結合效應的最有效方法之一[22]。Shreyada 等[39]采用差示掃描量熱法對茶多酚-人血清蛋白復合物進行了研究，結果表明，EGCG 結合后，人血清蛋白質的熱變性溫度升高，焓值下降，說明EGCG 與蛋白質的結合提高了蛋白質的熱穩定性。

2.3 顯微法

掃描電子顯微鏡（SEM）、透射電子顯微鏡（TEM）和原子力顯微鏡（AFM）是3 種常用的顯微鏡方法，可用于分析蛋白質-多酚復合物的微觀結構。通過掃描電鏡可以得到復合物微觀形貌、表面組成分布、發光式樣結構缺陷等信息[19]。Zhao 等[40]利用掃描電鏡觀察了多酚對酪蛋白粒子的影響，結果表明，酪蛋白-單寧酸（CS-T）結構致密，而酪蛋白-沒食子酸（CS-G）結構疏松，且與單一多酚相比，混合多酚（CS-T-G）的加入表現出更明顯的網狀纖維結構，進一步采用原子力顯微鏡對其進行分析，發現CS-T、CS-G、CS-T-G 的微觀結構表面粗糙，分子腫脹，高度明顯增加，這可能是由于分子間的疏水相互作用使蛋白質聚集所致。與原子力顯微鏡類似，透射電子顯微鏡也可用于分析蛋白質-多酚復合物的納米級表面形貌，區別在于，原子力顯微鏡用于固體樣品的分析，而透射電鏡用于溶液中復合物結構分析[8]。Desquiret-Dumas等[41]通過透射電鏡檢測了添加白藜蘆醇后牛奶蛋白的微觀結構，發現復合物呈膠束狀聚集體。

2.4 分子對接

分子對接是一種計算機模擬方法。通過分子對接可以得出蛋白質與多酚之間的結合自由能、結合位點、結合構象和相互作用力等，從理論上模擬相互作用的可行性和作用情況，可實現最真實的反應預測[19，42]。Zhong 等[43]利用分子對接模擬茶多酚/HP-β-CD 包合物與靶蛋白受體結合位點的位置和相互作用，結果表明二者的結合以氫鍵、疏水相互作用和離子鍵為主，其最佳結合能為-40.84 kJ/mol。如圖3 所示，Yu 等[44]通過分子對接研究了兒茶素與牛血清蛋白的相互作用機制，結果表明兒茶素的C-3 位置在與蛋白質的結合中起著重要作用，其主要驅動力為氫鍵，且酯類兒茶素比非酯類兒茶素具有更高的結合親和力。

2.5 其它方法

除上述方法外，隨著技術和設備的不斷發展，基于光譜法的核磁共振波譜、光散射以及質譜、色譜等方法也逐漸應用到此領域的研究。核磁共振波譜法可以獲得蛋白質的聚集狀態、動力學、穩定性的信息；動態光散射（DLS）可以短時間內得到形成的蛋白質-酚類復合物的動力學參數及粒徑分布；X 射線小角散射可以用作研究生物大分子及其配合物包括形狀、大小、內部結構和域組織在內的的低分配率結構并提供分子折疊和組裝等過程的動力學信息；基質輔助激光解吸電離飛行時間質譜（MALDI-TOF）可用于分析蛋白質-多酚綴合物的分子質量；電噴霧電離質譜（ESI-MS）可用于檢測、表征和評價形成的非共價蛋白質-多酚復合物的穩定性；尺寸排阻色譜法（SEC）或凝膠滲透色譜法（GPC）通常用于評估蛋白質分子質量的變化和酚類物質誘導的可溶性聚集體的形成；通過反相高效液相色譜（RP-HPLC）結合紫外檢測器，可以測定殘留酚的含量以及生成的配合物的疏水/親水特征；高效親和層析法（HPAC）可以研究不同多酚結構與蛋白質的結合率；液相色譜-串聯質譜（LC-MS/MS）可用于鑒定相關加合物的結合位點和化學結構等；單分子的超快動力學可用于研究蛋白質的折疊和擴散；熒光共振能量轉移用于體內蛋白質相互作用構象動力學的監測[5，16，22]。

上述方法可以通過直接識別蛋白質多肽鏈上的特定結合位點，或間接檢測兩種反應物性質的變化來分析蛋白質-酚類復合物。根據試驗目的，適當地結合這些方法，將有助于明確蛋白質-多酚相互作用。

3 蛋白質-多酚復合物對蛋白質功能特性的影響

蛋白質和多酚相互作用會影響分子中靜電荷和分子的表面性質等[45]，進而導致蛋白質溶解度、乳化性、熱穩定性、凝膠性等功能的變化。

3.1 溶解性和熱穩定性

3.1.1 溶解度 溶解度是蛋白質在各類基質中發揮功能特性的先決條件。多酚對蛋白質的溶解具有雙重作用，這取決于系統的性質。如Jiang 等[46]研究綠原酸（CA）對乳清分離蛋白（WPI）和酪蛋白（CS）的影響，發現二者發生非共價結合后，溶解性得到了提高，這是因為CA 與蛋白質暴露的疏水性基團的結合降低了表面的疏水性，同時，作為CA 羧基的酚羥基進一步增強了蛋白質表面的親水性，導致蛋白質溶解性的增加。然而，綠原酸在pH≥8.0 的條件下，將通過非酶氧化形成醌，從而使得溶菌酶溶解度下降[47]。Ma 等[48]研究發現中性條件下絲素蛋白的加入，將使縮合單寧抗溶性增強。因此，蛋白質-多酚復合物的溶解度受蛋白質、多酚類型、pH 值等因素的綜合影響。

3.1.2 熱穩定性 蛋白質與多酚相結合，引入分子間及分子內的作用力，改善蛋白質三級結構的穩定性，從而提高蛋白質的熱穩定性[14]。如Zhang等[49]研究發現，綠豆蛋白與多酚相互作用后，隨熱處理溫度的提高，配合物結構更加穩定，這說明多酚的結合提高了綠豆蛋白的熱穩定性。近年來也有部分研究發現，蛋白質-多酚的結合將使熱穩性下降，例如乳鐵蛋白與多酚結合后，由于α-螺旋結構減少，使得蛋白質發生不可逆聚集并削弱了其熱穩定性[50]。對于多酚與蛋白質熱穩定性的影響，可能受蛋白種類、結合形式及周圍環境等多種因素的共同作用。

3.2 乳化性

蛋白質作為一種典型的食品乳化劑，可以降低界面張力，在均質過程中促進液滴分裂，并在界面處形成穩定膜，從而減緩食品乳液絮凝、聚結、沉淀、脫油等現象的發生。然而由于某些蛋白質水溶性低、疏水性高、分子質量大以及靜電斥力低，不利于穩定乳液的形成。近年來，已有大量研究表明親水性多酚與蛋白質的結合可增加蛋白質的不規則卷曲，調節蛋白質表面親水-疏水基團的平衡，優化吸附行為，同時抑制它們的自聚集傾向，從而提高乳化活性[51-52]。Zhang 等[49]使用堿法將綠豆蛋白與多酚偶聯，由于多酚在蛋白質表面形成多層吸附膜，提高了蛋白質降低油水界面張力的能力，進而提高了蛋白質的乳化穩定性，然而多酚含量進一步增加時，其與球蛋白相互作用形成不溶性聚集體，從界面膜上解離，降低了界面膜的機械強度，進而降低復合乳液的乳化穩定性，在利用多酚提高蛋白乳化特性時需要考慮多酚的添加量。Chen 等[53]研究發現與單獨的豬血漿蛋白水解物相比，氧化單寧酸（OTA）或氧化綠原酸（OCA）修飾的豬血漿蛋白水解物（PPPH）具有更高的乳化穩定性指數和更強的抗氧化活性，即PPPH-OTA 和PPPH-OCA 復合物可以作為高效的抗氧化劑和潛在的乳化劑在乳劑食品體系中應用。

3.3 膠凝性質

蛋白質的凝膠化是使食品具有理想質地的主要方法之一。蛋白質與多酚發生交聯，將改善蛋白質的凝膠特性。如Staszewski 等[54]發現多酚可以促進蛋白質分子之間的結合，且隨著茶多酚濃度的增加，β-乳球蛋白凝膠化程度及黏彈特性提高，凝膠溫度降低，凝膠時間縮短，這一發現與Harbourne 等[55]的研究結果類似，在酸性牛奶中添加單寧酸可增加氫鍵的含量，進而改善蛋白質凝膠的流變學性質。Cao 等[56]研究發現綠原酸的存在雖然可以抑制蛋白質羰基的形成，但不能阻止氧化引起的巰基和胺基的損失，并因此增強了氧化在構建彈性凝膠網絡中的積極作用。然而，過高濃度的綠原酸會破壞蛋白質結構，屏蔽活性官能團，從而阻止凝膠基質中有序蛋白網絡的形成。這也是為什么富含酚的香料加工肉類往往表現出不同的質地特性的原因。當植物酚提物加入肉制品原料中，進一步被氧化產生醌類物質，與蛋白質中的電子密集基團發生反應，可使凝膠性能發生改變[57]。

3.4 其它性質

除上述性質外，蛋白質-多酚相互作用對蛋白質的發泡性、油水結合性、彈性、可塑性等功能性質的影響，也是科學家們關注的熱點問題。Sui等[36]發現，花青素可增強大豆蛋白的起泡性及起泡穩定性。Ma 等[58]證實，綠茶可起到增強植物蛋白完整性、硬度、切割強度，減弱蛋白質黏結性、彈性、持水性、氮溶解指數的作用。蛋白質的這些功能性質與食品質量密切相關，下一步實際應用中應加強蛋白質及多酚生產、儲運與應用時的穩態化研究，拓展其應用范圍。

4 蛋白質-多酚復合物對其生物活性及食品感官特性的影響

4.1 蛋白質-多酚復合物對生物活性的影響

抗氧化活性是蛋白質多酚復合物的重要性質之一。研究表明，由于自由基鏈式反應受阻，蛋白質抗氧化活性將顯著增強。Jiang 等[46]研究發現酪蛋白和乳清蛋白與綠原酸非共價結合后ABTS 自由基清除能力顯著增強，且具有劑量依賴性。同樣，EGCG-大豆多肽[38]，甘草酚-豌豆多肽[59]也表現出類似的協同抗氧化現象。與之相反，有研究發現，蛋白質可以通過阻斷酚類化合物的反應基團從而掩蓋酚類化合物的抗氧化能力。Qie 等[60]的研究表明，β-乳球蛋白作用使EGCG 分子中活性羥基部分被占據，導致抗氧化活性下降，且隨二者結合強度增強，下降更加明顯。也有例外，根據Dai等[27]的研究，與大米蛋白的相互作用增強了原花青素的自由基清除和鐵離子還原能力。上述研究的矛盾可能與復合物種類、作用力類型不同，以及用于測定抗氧化能力的方法不同有關。

消化性是蛋白質-多酚復合物的重要生物活性，了解蛋白質-多酚復合物形成對二者消化性的影響具有重要的營養學意義。研究表明，單寧酸可通過抑制蛋白酶對酪蛋白的水解，從而使蛋白質消化率下降[40]；綠原酸與蛋白質結合，破壞必須氨基酸結構，抑制胰蛋白酶和胃蛋白酶活性，導致蛋白質消化率下降[61]。此外，豆莢多酚和菜豆蛋白形成難溶復合物，也可抑制蛋白質消化[62]。相反，添加咖啡酚[63]、綠原酸[48]、花青素[64]、兒茶素[65]可使大豆蛋白、酪蛋白以及花生蛋白消化性上升，這可能是由于酚類與蛋白質相互作用過程中，蛋白質結構展開，溶解性上升，與蛋白酶結合位點增多所致。另一方面，蛋白質對多酚的生物利用度也有雙重影響。例如在面包制作前加入生咖啡酚可提高酚類化合物的可及性[66]，而乳蛋白對水果酚、咖啡酚的生物利用度產生負面影響[67]。目前，二者相互作用對消化率及生物利用度的影響機制尚不明確，有待進一步研究。

除抗氧化性和消化性外，蛋白質-多酚相互作用對蛋白質致敏性、酚類物質的抗菌、抗癌、抗炎、抗肥胖以及抗糖尿病等生物活性也會產生影響。例如：有研究發現酚類化合物可能會通過降低lgE的結合能力、減輕肥大細胞/嗜堿性粒細胞脫粒以及促進過敏原的消化吸收來降低蛋白質食品的致敏性。蛋白質可能掩蓋多酚的活性位點，降低多酚的抗菌性[8]。目前蛋白質-多酚相互作用對二者生物活性影響的作用機理尚不明確，還需進一步研究，這將對功能性食品和藥品的開發利用產生積極影響。

4.2 蛋白質-多酚復合物對食品感官特性的影響

表2 蛋白質-多酚相互作用對食品感官特性的影響Table 2 Effects of protein-polyphenol interactions on food sensory properties

蛋白質-多酚相互作用會引起食品質構、顏色、口感等感官特性的改變，了解其對產品質量影響，分析其作用機制對高品質產品開發具有重要意義。以下重點歸納了已報道的常見蛋白質-多酚復合物對食品感官特性的影響。

5 蛋白質-多酚復合物的應用潛力

5.1 乳劑

蛋白質-多酚復合物因其優異的乳化性能和抗氧化活性，成為了潛在的食品乳液穩定劑。如Sui 等[36]研究發現，無論花青素與大豆蛋白之間存在何種相互作用，大豆蛋白的乳化能力指數、乳液穩定性指數、ζ 電位絕對值增加與花青素濃度呈正相關，即絡合后大豆蛋白乳化性能提高，這一發現為花青素在植物飲料中的應用提供了理論依據。乳化活性的提高歸因于改性蛋白表面疏水性的增加，而乳液穩定性的提高是由于復合物包覆液滴之間具有更強的斥力。Li 等[77]發現單寧酸的加入可以增加玉米醇溶蛋白水解物在油水界面上的吸附，并在油顆粒周圍形成一個保護結構，由此提高水包油納米乳液的乳化及氧化穩定性。形成更小的液滴與更強的排斥相互作用是乳液物理穩定性的重要因素，液滴表面的抗氧化多酚可進一步提高其化學穩定性，一些蛋白質-多酚復合物，如乳鐵蛋白-綠原酸[78]，已被證實可用作抗氧化乳劑，在水包油乳液模型中保留β-胡蘿卜素。因此蛋白質-多酚復合物可作為乳化液食品中的抗氧化乳化劑。

5.2 薄膜

基于蛋白質薄膜的生物可降解、可再生和生態友好的特點，在開發替代食品包裝材料方面受到了極大的關注[15]。如向日葵蛋白、花生蛋白、南瓜油餅蛋白、榛子粉蛋白和蓖麻豆餅蛋白等食品工業的副產品已被研究作為生物材料包裝可能的植物蛋白來源。然而，由于蛋白質固有的親水性，誘導與水的相互作用，引起腫脹和明顯的厚度改變，其耐水蒸氣透過性受到限制[79]。為克服這一缺點，通常向成膜液中加入油脂等疏水性物質，而油脂氧化提供了參與美拉德反應的糖基化合物，使得蛋白質膜極易發生氧化[80]，多酚作為抗氧化劑被添加到蛋白質薄膜中，已被證明可以降低脂質的氧化變色[81]，如添加兒茶素可以延緩魚類肌肉蛋白膜儲藏期間的脂質氧化，并增強抗菌活性[82]。Rodsamran 等[83]發現加入椰子水中提取的多酚物質增加了椰子蛋白質膜的溶解性、改善了薄膜的抗拉強度等機械性能以及抗氧化性能。此外，復合物制備的薄膜呈深棕色，因此可用于食品的防紫外線包裝。Girard 等[84]綜述了單寧-谷蛋白相互作用在生物聚合物薄膜方面的應用，單寧可以通過氫鍵和疏水相互作用使面筋交聯，進一步增加蛋白質基質的密度來增強面筋的抗氧化作用，同時提高膜的抗拉強度、靈活性以及降低氣體滲透性。

5.3 遞送系統

生物活性物質對人體健康具有重要促進作用，是制備功能性食品的良好原料，而受其穩定性、長效性、共混性、靶向遞送、可控釋放及生物利用低等問題的影響，這些活性物質健康益處的發揮及應用場景的開發利用極為受限。蛋白質-多酚復合物因具有良好的功能特性可幫助建立優良的活性物質遞送系統[85]，其整個消化遞送系統如圖4所示。如Wei 等[86]采用EGCG 對乳蛋白進行共價修飾，與天然乳蛋白相比，復合物中多酚的存在提高了乳液中β-胡蘿卜素的熱穩定性、紫外光穩定性以及抗氧化性能，表明蛋白質-多酚復合物乳狀液具有封裝、保護和提供疏水性的潛在利用價值。Liu 等[87]研究發現姜黃素和白藜蘆醇被包裹在由玉米醇溶蛋白-EGCG 偶聯物制備的納米顆粒中時，姜黃素和白藜蘆醇的生物可及性均得到了提高，這一發現為設計食品級共軛基給藥系統提供了依據。Lau 等[88]認為牛血清白蛋白-單寧酸膜是水溶性和脂溶性食品源生物活性化合物微膠囊化的潛在材料?，F有研究基礎表明，以pH 值驅動、微流控、界面重構、自組裝、靜電沉積等技術為手段，以蛋白質-多酚復合物為基礎構建乳液、脂質體、納米粒、凝膠等新興食品運載體，通過調控食品包埋運載體的環境響應特性和機制效應可有效實現活性物質的靶向遞送、可控釋放、高效生物轉化和吸收利用。

圖4 蛋白質-多酚復合物應用潛力Fig. 4 Application potential of protein-polyphenol complexes

圖5 蛋白質-多酚遞送系統消化示意圖[16]Fig. 5 Schematic diagram of protein-polyphenol delivery system digestion[16]

6 總結

目前，人們已對蛋白質-多酚復合物的結構-功能關系進行了較深入的研究。蛋白質-多酚復合物的功能與二者間的相互作用密切相關。這些相互作用是由內部因素（蛋白質特征、多酚類型、濃度等）和外部因素（溫度、剪切力）引起的。蛋白質多酚復合物可以改善蛋白質包括乳化、熱穩定、溶解以及凝膠在內的一系列功能特性，從而提高了其在乳液、薄膜、遞送系統等食品與生物醫藥領域方面的應用潛力。同時，還需要深入開展不同食品來源的蛋白質和多酚的結合差異、特性改良及作用機制研究，為個性化健康食品、功能食品及生物醫藥產品的研發提供理論參考及技術支撐。