海藻酸钠稳定铁皮石斛花青素的分子机制及稳定性提升研究

针对铁皮石斛花青素(DOA)在光、氧、pH变化下易降解的问题，研究人员开发了海藻酸钠(SA)稳定系统，通过FTIR、XRD、分子动力学(MD)等技术揭示了SA与DOA的氢键相互作用机制。结果表明SA封装使DOA在模拟消化和极端环境下的保留率显著提高，为天然色素稳定化提供了新策略。

　　

铁皮石斛（Dendrobium officinale）作为药食两用植物，其标志性的紫色源自花青素（anthocyanins）。这类物质不仅赋予产品艳丽色泽，还具有抗氧化、抗炎、调节代谢等多重生物活性。然而，花青素分子中的糖苷键和酚羟基极易受光照、温度和pH影响发生降解，导致褪色和功能丧失，这成为制约其工业化应用的瓶颈。现有稳定化技术如共色素化、化学酰化等存在热稳定性不足或安全性隐患，亟需开发更高效的天然稳定策略。

浙江省农业科学院的研究团队创新性地采用海藻酸钠（sodium alginate, SA）这一天然多糖构建保护系统，通过多尺度实验与计算模拟相结合，系统解析了SA与铁皮石斛花青素（DOA）的相互作用机制。研究发现SA通过氢键网络显著提升DOA的环境耐受性，相关成果发表于《Food Chemistry》。

研究采用液质联用（LC-MS）鉴定了DOA中7种酰化花青素，其中两种芥子酰基化氰定衍生物占比超84%。通过傅里叶变换红外光谱（FTIR）观察到SA的羟基峰位移，证实了分子间氢键形成；X射线衍射（XRD）显示SA使DOA结晶度降低，形成更稳定的无定形结构。分子动力学模拟（MD）进一步从原子尺度揭示了羧基/羟基与花青素的结合位点。差示扫描量热（DSC）检测到DOA-SA复合物的吸热峰延迟，证实热稳定性提升。

在环境稳定性实验中，SA封装使DOA在抗坏血酸、H₂O₂、强光（4000 lux）和高温（60°C）下的保留率提高1.5-3.2倍。特别是在模拟胃肠消化中，SA凝胶网络有效减缓DOA释放，胃相保留率达78.3%，显著高于游离DOA的42.1%。

该研究首次阐明SA通过氢键网络稳定铁皮石斛花青素的分子机制，为解决天然色素稳定性难题提供了新思路。所开发的SA封装系统无需化学修饰，符合食品工业清洁标签趋势，对延长铁皮石斛产品货架期具有重要应用价值。研究建立的"结构解析-机制验证-功能评价"技术路线，也为其他植物活性成分的稳态化研究提供了范式参考。