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天然多酚的涩味影响食品消费者接受度，研究人员开展 ι- 卡拉胶（CA）对天然多酚涩味掩盖作用及机制的研究。结果显示，CA 能有效降低多酚涩味强度，通过多种机制发挥作用。该研究为低涩味功能食品开发提供新策略。
在丰富多彩的食物世界里，天然多酚广泛存在于各类植物性食物中，像水果、蔬菜、坚果以及茶叶都有它们的身影。这些小小的多酚分子，可有着大大的能量，它们具备强大的抗氧化和抗炎生物活性，在预防心血管疾病、糖尿病以及神经退行性疾病等慢性疾病方面，展现出了巨大的潜力，堪称食物中的 “健康卫士”。然而，它们却有个让人不太喜欢的特点 —— 涩味。这种涩味会大大降低消费者对富含多酚产品的喜爱程度，就好比给美味的食物蒙上了一层阴影，限制了多酚在食品领域的广泛应用。
为了解决这个难题，来自国内的研究人员积极开展研究。他们将目光聚焦在 ι- 卡拉胶（CA）上，想探究它对天然多酚涩味的掩盖效果以及背后的作用机制。最终，研究取得了一系列重要成果，相关论文发表在《Food Chemistry: X》上。
研究人员采用了多种关键技术方法来深入探究。其中，感官评价通过 15 名志愿者，利用视觉模拟量表（VAS）对多酚涩味强度进行打分，直观地评估 CA 对涩味的影响。光谱分析技术，像圆二色谱（CD）、荧光猝灭、傅里叶红外光谱（FT-IR），从分子层面分析蛋白质结构和分子间相互作用的变化。等温滴定量热法（ITC）则用于测量反应的热力学参数，揭示分子间相互作用的本质。同时，还借助了 SDS - 聚丙烯酰胺凝胶电泳（SDS-PAGE）分析蛋白质沉淀情况，以及量子化学计算探究分子反应的吉布斯自由能等。
感官评价
研究人员通过志愿者的感官评价发现，CA 能够有效地降低 4 种天然多酚成分的涩味。在不同浓度下，CA 处理组与对照组相比，无论是 15 秒吐出多酚溶液时感知的初始涩味，还是 60 秒后残留的涩味回味，都有显著差异（除了原花青素（PC）组）。在这 4 种多酚中，鞣酸的涩味最强，CA 对表没食子儿茶素没食子酸酯（EGCG）涩味的掩盖效果最为突出，0.3% 浓度的 CA 能使 EGCG 的涩味强度得分降低 80.8%，并且 CA 的影响呈现出浓度依赖性，浓度越高，掩盖效果越好。
圆二色谱
圆二色谱研究发现，CA 和 EGCG 都会改变 β- 酪蛋白（βCN）的二级结构。EGCG 会使 βCN 的 α- 螺旋含量增加，这意味着多酚促进了蛋白质肽链的交联，降低了蛋白质的柔韧性，增强了其疏水性。而 CA 则使 βCN 的 α- 螺旋结构减少，增加了无规卷曲结构的含量，这使得 βCN 的水溶性提高，蛋白质构象更加松散，有利于与多糖的疏水区域相互作用。在三元复合物（CA-EGCG-βCN）中，随着 CA 浓度的增加，βCN 无规卷曲位点的变化更明显，进一步增强了复合物的水溶性。
荧光猝灭
从荧光猝灭实验结果来看，EGCG 会显著降低 βCN 的最大荧光强度，并使最大吸收波长红移，这表明 EGCG 与 βCN 通过非共价相互作用形成复合物，改变了 βCN 的空间结构。而加入不同浓度的 CA 后，βCN 的荧光强度呈现先增加后降低的趋势。低浓度 CA 使荧光强度略有增加，说明色氨酸（Trp）等荧光基团所处微环境的极性降低；同时，最大荧光发射波长（λmax）略有蓝移，表明 Trp 处于更疏水的环境，这意味着 βCN 中的疏水氨基酸与 CA 的疏水区域发生了相互作用。随着 CA 浓度增加，荧光强度降低，是因为 CA 与荧光氨基酸的静电、氢键和疏水相互作用导致荧光猝灭，以及碳水化合物的共价吸附层对荧光强度的屏蔽作用。这一系列变化说明 CA 在不同浓度下对 βCN 和 EGCG 的相互作用有不同影响，能够减轻多酚对唾液蛋白质润滑性能的影响，从而缓解涩味。
FT-IR
傅里叶红外光谱（FT-IR）分析表明，βCN 与 CA 或 EGCG 相互作用后，其特征峰发生了变化。与 CA 相互作用，βCN 的酰胺 I 带蓝移且峰强度降低，说明 α- 螺旋含量减少；与 EGCG 相互作用，酰胺 I 带蓝移且峰强度增加，表明 α- 螺旋含量增加，这与圆二色谱结果一致。同时，βCN 与 CA、EGCG 相互作用后，酰胺 A 带和酰胺 II 带都发生了红移，说明形成了氢键。此外，复合物中 C-H 拉伸振动峰位置的变化，证明 βCN 与 CA、EGCG 存在疏水相互作用。在 βCN-EGCG 反应体系中引入 CA 后，βCN 与 EGCG 之间的氢键作用减弱，这是因为 CA 与 EGCG 结合，减少了 EGCG 与 βCN 的结合位点，进一步证实了 CA 能够干扰 EGCG 与 βCN 的相互作用，抑制蛋白质聚集和沉淀。
SDS-PAGE
基于 SDS-PAGE 的沉淀指数（PI）方法研究发现，EGCG 会使 βCN 沉淀增加，而单独添加 CA 会使 PI 值升高，且具有浓度依赖性。当 CA 浓度较高时，会出现新的高分子量条带，这是因为 CA 作为阴离子多糖与 βCN 通过静电相互作用形成了复合凝聚层。在三元反应（βCN + EGCG + CA）中，低浓度的 CA 能抑制多酚对蛋白质的沉淀作用，PI 值降低，这与低浓度 CA 抑制 EGCG 对 βCN 荧光猝灭的结果相符。说明 CA 能通过不同机制影响 βCN 与 EGCG 的反应，维持口腔唾液膜的润滑。
ITC
等温滴定量热法（ITC）测量了二元（EGCG-βCN、CA-βCN、EGCG-CA）和三元（EGCG-CA-βCN）反应的热力学参数。除了 CA-βCN 反应呈现吸热峰外，其他反应均为放热峰。所有反应的吉布斯自由能（ΔG）均为负，表明反应是自发进行的。EGCG-βCN、EGCG-CA 和 EGCG-CA-βCN 反应的熵变（?S）为正，说明存在较多导致构象变化的相互作用，如疏水相互作用；而 CA-βCN 反应的熵为负，主要由焓变（ΔH）驱动，主要涉及氢键和静电相互作用。CA 的存在显著影响了 EGCG 与 βCN 的相互作用，CA-βCN 反应的解离常数（KD）更低，ΔG 更负，说明 CA 与 βCN 的结合亲和力更强，能够优先与 βCN 结合，竞争性抑制 EGCG 与 βCN 的结合。同时，三元反应 EGCG-CA-βCN 的解离常数更小，释放的热量更多，表明多酚 EGCG 在三元复合物中与蛋白质的相互作用更强，可能是因为蛋白质与多糖结合后形成了更多的结合位点，也证实了可溶性三元复合物的形成。
量子化学计算
量子化学计算得出 EGCG 与 CA 反应有两个结合位点，反应的 ΔG 均小于 0，说明反应能自发进行，且结合位点 1 的反应更易发生。静电势分析表明，EGCG 的羟基周围有正电势，CA 的硫酸根、3,6 - 醚氧和羟基周围有较强负电势，当两者分子靠近时，这些基团周围的电势减弱，说明这些基团是分子间相互作用的重要功能基团，进一步证实了 EGCG 与 CA 分子间存在相互作用，影响了 EGCG 与 βCN 的结合动力学。
综合上述研究结果，该研究系统地揭示了 CA 对 4 种多酚的涩味掩盖效果。通过光谱分析等多种实验方法，发现 CA 能改变 βCN 的二级和三级结构，影响 EGCG-βCN 相互作用的热力学和动力学。CA 通过多种分子机制有效地掩盖多酚的涩味，其效果与浓度相关。一方面，CA 通过氢键、疏水相互作用和静电力与多酚竞争 βCN 的结合位点，优先与 βCN 结合，防止多酚 - 蛋白质沉淀；另一方面，CA 的引入促使形成可溶性三元复合物（CA-EGCG-βCN），产生更高分子量的凝聚层，提高了复合体系的水溶性。这项研究为开发低涩味多酚功能化产品提供了新的策略，有助于在保留多酚健康益处的同时，提高产品的适口性，拓展其在功能性食品中的应用，为提升富含多酚产品的感官可接受性提供了新的思路和方法，对食品领域的发展具有重要意义。
