叶黄素在无脂高蛋白基质中的生物可及性：微观结构与体外静态消化的关系研究

本研究针对疏水性生物活性物质（如类胡萝卜素）在无脂食品基质中水溶性低的难题，创新性地利用乳清蛋白（WPI）的两亲性特性构建不同pH（4.5/7）的叶黄素负载分散体系与凝胶。通过模拟胃肠消化发现，凝胶的均质微观结构（pH 7）使蛋白水解速率降低1.5-2.3倍，叶黄素回收率提升至72.2%，生物可及性最高达33.4%（较分散体系提升64%），为开发无脂功能性食品提供理论依据。

　　

随着功能性食品需求激增，如何提高疏水性生物活性成分的生物利用度成为研究热点。叶黄素作为护眼明星成分，其水溶性差、光热不稳定的特性严重制约应用。传统乳液载体虽有效但含脂量高，不符合现代健康饮食趋势。乳清蛋白因其两亲性和GRAS认证成为理想载体候选，但不同基质结构对叶黄素释放的影响机制尚不明确。

来自巴西坎皮纳斯大学的研究团队在《Food Hydrocolloids》发表研究，首次系统评估无脂乳清蛋白基质微观结构对叶黄素生物可及性的影响。通过构建pH 4.5（颗粒状结构）和pH 7（均质结构）的分散体系与热诱导凝胶（90°C/30分钟），结合体外静态消化模型（模拟胃/肠相）、激光共聚焦显微镜和高效液相色谱等技术，揭示蛋白网络结构调控叶黄素释放的分子机制。

主要技术方法
研究采用10% (m v^-1
)乳清蛋白分离物(WPI)负载0.002% (m v^-1
)叶黄素，通过pH调节（4.5/7）和热处理构建不同基质。体外消化模拟采用标准INFOGEST协议，使用猪源胃蛋白酶、胰酶和牛胆盐。蛋白水解程度通过游离氨基释放量评估，叶黄素回收率和生物可及性通过色谱定量，微观结构通过共聚焦显微镜观察。

研究结果

微观结构特征
pH 4.5样品呈现典型颗粒状聚集（粒径>50μm），而pH 7样品形成连续均质网络。凝胶比分散体系具有更高亮度（L值高15%），且叶黄素负载使样品黄度（b）显著增加。

蛋白水解动力学
胃相消化2小时后，分散体系游离氨基释放量是凝胶的1.5-2.3倍，表明凝胶中三维网络延缓了酶解进程。pH 7凝胶因β-乳球蛋白(β-lg)展开更充分，形成更致密的疏水核心，进一步保护叶黄素。

叶黄素释放特性
凝胶中叶黄素回收率（65.9-72.2%）显著高于分散体系（53.6-67.2%）。pH 7均质凝胶表现出最高生物可及性（29.1%全反式叶黄素），比pH 4.5颗粒状凝胶高34%。热加工仅引起轻微异构化（<5%顺式异构体）。

结论与意义
该研究证实乳清蛋白凝胶的均质网络可通过可控蛋白水解实现叶黄素缓释，突破无脂体系中疏水成分递送瓶颈。pH 7条件下形成的致密蛋白-叶黄素复合物，既能抵抗胃相快速降解，又能在肠相有效整合入混合胶束。这一发现为设计针对特定消化行为的食品微结构提供新思路，尤其适用于需限制脂肪摄入的特殊人群功能性食品开发。研究首次建立"基质结构-消化行为-生物可及性"的定量关系，减少传统配方开发的盲目性。