热机械混合与喷雾干燥法封装水飞蓟宾于乳清蛋白的机制及效率分析：提升生物利用度与掩蔽苦味的新策略

为解决水飞蓟宾(TXL)因苦味和低生物利用度限制其应用的问题，研究人员通过热机械混合和喷雾干燥技术将其封装于乳清蛋白(WPC)中。计算模拟表明β-乳球蛋白(β-Lg)和α-乳白蛋白(α-La)能以1:1摩尔比结合TXL，实验证实喷雾干燥法在150°C下封装效率达71±2%，且完全掩蔽苦味。该研究为开发富含多酚的功能性食品提供了关键技术支撑。

　　

水飞蓟宾(TXL)作为一种具有抗氧化、抗炎等多种生物活性的黄酮类多酚化合物，在功能性食品开发中备受关注。然而，其强烈的苦味和较差的生物利用度严重限制了实际应用。传统解决方案如化学修饰可能改变其活性，而物理包埋技术则面临效率低、稳定性差等挑战。如何在不影响活性的前提下改善TXL的感官特性和吸收效率，成为食品科学与营养健康领域亟待突破的难题。

针对这一科学问题，中国某研究机构的研究人员创新性地采用乳清蛋白(WPC)作为载体，通过热机械混合和喷雾干燥两种技术封装TXL。研究首先通过分子模拟预测了TXL与乳清蛋白主要组分β-乳球蛋白(β-Lg)和α-乳白蛋白(α-La)的结合机制，随后通过实验验证了不同封装工艺的效果。相关成果发表在《Food Chemistry: Molecular Sciences》上，为开发新一代多酚递送系统提供了重要理论依据和技术方案。

研究团队运用分子动力学模拟(MM+/AMBER力场)预测蛋白质-多酚相互作用，采用扫描电镜观察微观结构，通过荧光光谱分析蛋白质构象变化，并利用ABTS^●+自由基清除实验评价抗氧化活性。实验使用市售TXL(纯度98.5%)和液态WPC(蛋白含量50%)，通过不同温度(130-170°C)的喷雾干燥制备微胶囊。

3.1 水飞蓟宾分子与乳清蛋白相互作用机制的建模
计算模拟显示β-Lg通过中央疏水桶状结构(含Val41、Ile56等残基)与TXL形成疏水作用和氢键，而α-La则通过表面凹陷处的Phe31、Trp118等残基结合。热力学分析表明80°C加热可增强β-Lg-TXL复合物的稳定性，但会削弱α-La的相互作用。

3.2 热机械混合法的封装效果
80°C搅拌后冻干的样品形成160μm蛋白聚集体，包裹着TXL大晶体，封装效率仅63±3%，且苦味残留。电镜显示晶体被不完全包裹，证明该方法难以实现分子级分散。

3.3 喷雾干燥法的优化
150°C喷雾干燥获得3-30μm的球形微胶囊，封装效率达71±2%，苦味完全消失。荧光光谱显示该条件下蛋白质构象变化最大(荧光淬灭40.5%)，表明TXL与变性蛋白结合更紧密。

3.5 抗氧化活性分析
封装后TXL的ABTS^●+清除率从12.93%降至8.47%，但经乙醇破坏微胶囊后恢复至11.50%，证实蛋白水解可释放活性物质。

该研究通过多尺度技术阐明：喷雾干燥能有效制备乳清蛋白-多酚微胶囊，其优势在于：(1)高温使蛋白变性暴露出更多结合位点；(2)瞬时干燥抑制了TXL结晶；(3)形成的3-30μm颗粒适合口服递送。特别值得注意的是，虽然封装会暂时屏蔽TXL的抗氧化活性，但在肠道蛋白水解环境下可完全释放，这一特性恰好实现了"靶向释放"的设计目标。研究不仅为乳清蛋白作为多酚载体提供了理论依据，更建立了一套可推广至其他活性成分的封装技术体系，对开发功能性食品具有重要指导价值。