《食品科学》：沈阳农业大学武俊瑞教授等：植物多酚-蛋白质复合物生物活性及应用研究进展

多酚类化合物是植物体内重要的次生代谢产物，主要存在于人们日常食用的大量果蔬中。目前，文献中已报道的多酚高达10 000多种。多酚具有显著的抗氧化、抑菌、抗过敏和抗衰老等功能，并作为天然色素的重要组成成分和抗氧化剂的主要来源，被广泛应用于食品和医药行业。根据结构，多酚类化合物可以分为多酚单体和聚合多酚（图1）。

沈阳农业大学食品学院的杨 慧、曲也直、武俊瑞*等人主要从植物多酚与蛋白质的关系出发，阐述影响多酚与蛋白质相互作用的因素；同时重点总结了近几年多酚-蛋白质复合物的抗氧化性、消化性、致敏性和抑菌性等生物活性的研究进展及其在食品医药领域中的应用；并基于此对植物多酚-蛋白质复合物未来的研究方向进行了展望，以期为多酚和蛋白质的合理高效利用及扩大应用范围提供理论参考。

01

多酚-蛋白质相互作用

多酚类型的影响

多酚分子大小、没食子酰基数量和结构灵活性是影响多酚-蛋白质复合物形成的重要因素。具体表现为缩合单宁比水解单宁更易与蛋白质发生复合。Bohin等研究发现原花青素中的黄烷-3-醇与牛血清白蛋白（BSA）的相互作用随着其聚合度的增大而增强，而分子质量相近的没食子酸和阿魏酸与BSA的结合量相近，且简单酚类物质与蛋白质的结合能力较聚合程度高、分子质量大的多酚化合物弱。

蛋白质类型的影响

蛋白质的氨基酸组成和结构也能显著影响多酚-蛋白质复合物的形成。蛋白质和多酚发生相互作用的一个必要条件为蛋白质/肽需要具有舒展的构象和相当大比例的脯氨酸，以便其形成松散的螺旋结构和疏水性斑块，从而与酚环结构相结合。其中，富含脯氨酸的蛋白质（PRPs）通常就具有开放的随机卷曲或类似胶原的螺旋结构，更易与多酚产生氢键和疏水相互作用。

化学结合类型的影响

多酚与蛋白质相互作用力一般分为非共价作用（疏水作用和氢键）与共价作用（共价键和离子键）。但不同多酚与不同蛋白质的相互作用方式存在一定的差异。例如，多酚类化合物在碱性溶液中易氧化成相应的醌，醌是一种反应性亲电中间体，容易与蛋白质侧链中赖氨酸、蛋氨酸、半胱氨酸和色氨酸等亲核物质发生不可逆的共价结合；而蛋白质与多酚非共价结合主要由于疏水作用和氢键，且为可逆反应，其中疏水作用发生在蛋白质脂肪族、芳香族氨基酸与多酚的苯环之间，氢键产生在蛋白质的羰基（蛋白质氨基酸及肽键的羰基）与多酚的羟基之间。

其他影响因素

溶液pH值、反应温度、离子浓度、食物基质成分等因素也会影响多酚-蛋白质相互作用，其中溶液pH值不仅能够改变多酚的化学结构和氧化聚合程度，还能改变蛋白质表面的静电荷分布、分子构象及溶解度，而反应温度主要通过影响氢键和疏水作用力，进而影响多酚-蛋白质相互作用。Prigent等对单分子酚类化合物绿原酸（5-O-咖啡酰奎宁酸）与BSA、溶菌酶和α-乳白蛋白的非共价相互作用进行了表征，发现5-O-咖啡酰奎宁酸和BSA、溶菌酶的复合作用随着温度的升高而降低，且在酸性条件下，pH值对5-O-咖啡酰奎宁酸与BSA的复合作用没有显著影响，但随着pH值的增加，5-O-咖啡酰奎宁酸和溶菌酶间的复合作用增强。

02

多酚-蛋白质复合物生物活性变化

抗氧化性

膳食多酚是人体抗氧化剂的主要来源，其抗氧化机制多为抑制参与生成过量活性氧类物质的促氧化酶活力、螯合过渡金属离子或者清除自由基等。如膳食黄酮类多酚可通过抑制还原型辅酶II发挥体内抗氧化剂的作用，还原型辅酶II被认为是血管壁中超氧阴离子的主要来源。研究表明，多酚-蛋白质的相互作用对其复合物抗氧化性有正反两方面。一方面，多酚-蛋白质的相互作用对多酚清除自由基活性有掩蔽作用，降低了多酚的抗氧化潜能。另一方面，槲皮素与大豆分离蛋白（SPI）、α-生育酚与血浆蛋白的结合均提高了复合物的抗氧化活性，绿原酸与乳清分离蛋白的共价作用也显著增强了其抗氧化活性，且抗氧化活性同绿原酸结合量成正比，推测可能是多酚与蛋白质结合后，蛋白质的保护作用抑制了胃肠道中促氧化酶活性，使多酚顺利通过上消化道转运到结肠。

消化性

在机体胃肠道中，多酚类化合物与蛋白质的相互作用也可以改变蛋白质的消化性，其相互作用对消化性的影响同样具有两面性。一方面，许多研究表明多酚会导致蛋白质的消化率下降。Rawel等通过比较绿原酸-BSA复合物与天然BSA的胰蛋白酶消化率发现，绿原酸-BSA复合物经蛋白酶消化24 h的消化率等同于天然蛋白消化5 min，即多酚降低了蛋白质的消化率，这主要归因于其相互作用破坏了BSA中半胱氨酸、赖氨酸和色氨酸等必需氨基酸结构。

致敏性

不同多酚在不同的反应条件下会对蛋白质二级结构中α-螺旋、β-折叠、β-转角和无规卷曲产生不同的影响。研究发现，茶多酚与牛乳酪蛋白的相互作用会使酪蛋白中的α-螺旋、β-折叠相对含量减少，无规卷曲结构相对含量增加，且结合力随着酚羟基数目的增加而增强。此外，EGCG与SPI的相互作用也会导致SPI结构中的β-折叠向α-螺旋转换，且随着EGCG浓度的增大，这种转换作用加强。蛋白质结构的变化可能会改变过敏原构象性表位的空间结构或者线性表位的组成，且这些变化均具有升高、降低甚至消除蛋白质致敏性的可能。换言之，多酚与致敏蛋白形成复合物可能导致后者结构改变，从而间接调节过敏反应。

抑菌性

植物多酚作为新型生物保鲜剂，因其来源广泛、作用温和、抑菌效果好和不良副作用较少而备受关注，常被应用于肉制品、水产品和果蔬制品。现有文献表明，多酚与蛋白质的相互作用会影响其抑菌效果。Fu Shalu等研究发现绿原酸-明胶的复合物相较于绿原酸，对大肠杆菌、铜绿假单胞菌、单核细胞增生李斯特菌和葡萄球菌活性的抑制作用显著增强。迷迭香酸与乳清蛋白共价结合后的复合物也具有显著的抗金黄色葡萄球菌活性，而当乳清蛋白单独作用时，并不能抑制任何细菌的生长，这可能取决于乳清蛋白反应基质中多酚生物活性的有效性。

近年来文献中报道的多酚-蛋白质复合物在抗氧化、消化性、致敏性和抑菌性方面的变化总结如表1所示。

03

多酚-蛋白质复合物的应用

新型抗氧化乳化剂

研究发现，多酚与蛋白质的复合物作为新型抗氧化乳化剂，不仅具有良好的乳化性能，还可以有效保护易氧化食物基质中的活性物质。Yi Jiang等研究发现儿茶素-β-Lg复合物和儿茶素-α-乳球蛋白复合物均可作为乳化剂包埋β-胡萝卜素，且能够有效抑制β-胡萝卜素发生氧化降解。绿原酸-乳铁蛋白、EGCG-乳清蛋白复合物也可以显著提高乳化液中β-胡萝卜素的化学稳定性。

可食用膜

近年来，蛋白膜由于其对环境的友好性和可生物降解性，成为食品保鲜行业的研究热点，但易滋生细菌、机械强度低和水蒸气阻隔性能弱等缺点限制了其应用。研究表明，植物多酚可以作为蛋白质交联剂添加到可食用膜中，不仅能提高其机械强度和阻隔性能，还能抑制菌活性、减缓食品氧化，达到延长保质期的效果。

药物缓释载体

由于多酚-蛋白质复合物不仅具有良好的抗氧化性和稳定性，还具有较大的负载面积、易制备和较好的组织黏性等优点，常在医药领域被用作多种药物控制输送的载体。Liu Fuguo等研究发现，基于EGCG-玉米蛋白复合的纳米颗粒不仅可以保护姜黄素和白藜芦醇不被降解，还能够保持其抗氧化活性，提高其生物可及性。绿原酸-β-Lg复合的纳米颗粒同样可以保护EGCG不被降解，还能控制EGCG在模拟胃肠消化液中的释放速率。

结 语

植物多酚与食物蛋白质间主要是非共价疏水相互作用，然后通过氢键稳定结构，并受蛋白质类型（蛋白质大小、构象、氨基酸组成）、多酚类型（大小、结构灵活性、没食子酰基数量）及反应条件（pH值、温度、离子浓度）等的影响。然而目前大多数研究都倾向于多酚在高温或强碱条件下共价修饰蛋白质侧链氨基酸，生成稳定的复合物，以便符合食品加工业的要求，但强烈的反应条件易引起食品中其他营养元素损失等问题。此外，不同种类多酚与蛋白质反应体系中是否存在协同或拮抗效应，食品新技术（超声、等离子体、静高压等）的应用是否会影响多酚-蛋白质间的作用力，仍待进一步研究。

本文《植物多酚-蛋白质复合物生物活性及应用研究进展》来源于《食品科学》2022年43卷3期258-266页，作者：杨慧，曲也直，高雅然，乌日娜，武俊瑞。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20210201-009。点击下方阅读原文即可查看文章相关信息。

修改/编辑：袁艺；责任编辑：张睿梅

图片来源于文章原文及摄图网。

为进一步促进动物源食品科学的发展，带动产业的技术创新，更好的保障人类身体健康和提高生活品质，北京食品科学研究院和中国食品杂志社在宁波和西宁成功召开前两届“动物源食品科学与人类健康国际研讨会”的基础上，将与郑州轻工业大学、河南农业大学、河南工业大学、河南科技学院、许昌学院于2022年5月7-8日在河南郑州共同举办“2022年动物源食品科学与人类健康国际研讨会”。欢迎相关专家、学者、企业家参加此次国际研讨会。