乳清分离蛋白-儿茶素偶联物的合成及其在负载β-胡萝卜素的高内相Pickering乳液制备中的应用

本研究针对β-胡萝卜素水溶性差、易降解及生物利用度低的问题，通过自由基接枝法合成乳清分离蛋白（WPI）-儿茶素偶联物（接枝度3.2 mg/g），并以其稳定高内相Pickering乳液（HIPPEs）。结果表明，该偶联物能形成致密界面层，显著提升HIPPEs的pH和离子稳定性，并有效保护β-胡萝卜素免受光、热及紫外降解。体外消化实验显示，偶联物稳定的HIPPEs游离脂肪酸释放率（53%）和β-胡萝卜素生物利用度（70%）均显著高于纯油相（23%和49%）。该研究为疏水性生物活性物质的递送提供了新策略。

　　

β-胡萝卜素作为一种脂溶性类胡萝卜素，广泛存在于农作物中，具有着色、抗氧化和营养强化等功能。然而，其水溶性差、易降解和生物利用度低等问题严重限制了应用。传统微胶囊化和乳液包埋技术虽能部分改善稳定性，但难以兼顾高负载与长效保护。近年来，高内相Pickering乳液（HIPPEs）因其高油相容量（>74%）和颗粒稳定特性，成为疏水性活性物质递送的研究热点。然而，现有研究多依赖高浓度稳定剂（如20 wt%蛋白-多酚复合物），成本高且可能影响食品感官品质。

为解决上述问题，国内研究人员通过自由基接枝法将乳清分离蛋白（Whey Protein Isolate, WPI）与儿茶素共价结合，合成WPI-儿茶素偶联物（接枝度3.2 mg/g），并首次以低浓度（1 wt%）该偶联物稳定油相占比80%的O/W型HIPPEs。傅里叶变换红外光谱（FTIR）证实了偶联成功，共聚焦显微镜显示偶联物在油滴表面形成致密保护层。研究进一步将β-胡萝卜素负载于HIPPEs中，系统评估了其稳定性和消化特性。

关键技术方法
研究采用Vc/H₂O₂氧化还原体系引发自由基接枝反应；通过粒径、电位和疏水性分析表征偶联物性质；利用体外消化模型（模拟口腔、胃、肠阶段）评估β-胡萝卜素生物利用度；采用紫外、荧光和CLSM（共聚焦激光扫描显微镜）分析乳液界面行为。

研究结果

1. 材料表征：WPI-儿茶素偶联物粒径和PDI（多分散指数）显著低于天然WPI，ζ-电位绝对值增加，表明接枝后胶体稳定性提升。
2. 乳液性能：偶联物稳定的HIPPEs在pH 2-9和NaCl（0-500 mM）条件下均保持稳定，归因于更厚的界面层和静电排斥作用。
3. β-胡萝卜素保护：HIPPEs中β-胡萝卜素在紫外照射8小时后保留率达85%，显著高于游离油相（45%）。
4. 体外消化：HIPPEs组游离脂肪酸释放率（53%）和β-胡萝卜素生物利用度（70%）分别为油相的2.3倍和1.4倍，证实偶联物促进脂解和活性物质释放。

结论与意义
该研究创新性地通过低浓度蛋白-多酚偶联物实现了HIPPEs的高效稳定，不仅解决了传统乳液稳定剂用量大的问题，还为疏水性活性成分（如β-胡萝卜素）提供了兼具高负载、强保护和促吸收的递送系统。其意义在于：

1. 技术层面：揭示了自由基接枝修饰蛋白在Pickering乳液中的应用潜力；
2. 应用层面：为功能性食品开发提供了低成本、高效益的稳定化方案；
3. 理论层面：阐明了多酚共价修饰增强蛋白界面行为的机制（如疏水作用与静电协同）。
   论文发表于《Food and Bioproducts Processing》，为食品工业中活性成分递送系统的设计提供了重要参考。