低聚糖调控乙醇水体系中乳铁蛋白稳定性的分子机制与功能应用研究

针对乙醇水体系中蛋白质易聚集沉淀的问题，中国研究人员通过研究低聚果糖(FOS)、低聚半乳糖(GOS)和低聚木糖(XOS)对乳铁蛋白(LF)构象与热稳定性的影响，发现三者可使LF热变性温度(Tm)提升4.7-10.7°C，并通过氢键作用抑制聚集。该研究为功能性酒精饮料开发提供了新策略，发表于《International Journal of Biological Macromolecules》。

　　

酒精饮料因其独特风味和文化内涵广受欢迎，但其中蛋白质在乙醇环境中易受pH、多酚等因素影响，发生聚集沉淀导致浑浊，既影响感官品质又造成功能成分损失。传统澄清技术会连带去除风味物质，而直接添加植物/动物提取物稳定性有限。随着消费者对功能性酒精饮料需求增长，如何保持乳铁蛋白(Lactoferrin, LF)这类具有抗菌、免疫调节功能的高价值蛋白在乙醇体系中的稳定性成为关键难题。

中国国家自然科学基金资助的研究团队通过系统研究三种益生元型低聚糖——低聚果糖(Fructooligosaccharides, FOS)、低聚半乳糖(Galactooligosaccharides, GOS)和低聚木糖(Xylooligosaccharides, XOS)对LF的稳定作用，发现这些分子能显著提升LF在乙醇水体系中的热稳定性和物理稳定性。该成果发表于《International Journal of Biological Macromolecules》，为功能性酒精饮料开发提供了理论依据和技术路径。

研究采用差示扫描量热法(DSC)分析热变性参数，结合分子对接模拟揭示相互作用机制，并通过动态光散射(DLS)、浊度测定等技术评估物理稳定性。实验使用Freedom Foods提供的纯度97.7%的LF，在模拟酒精饮料的15%乙醇水体系(15E)中开展。

热稳定性调控机制
DSC数据显示，FOS、GOS和XOS分别将LF的热变性中点温度(T_m)从69.1°C提升至79.8°C、73.7°C和76.8°C。三态模型分析表明，低聚糖通过提高构象转变能垒延缓LF从天然态(N)经中间态(I₁/I₂)向解折叠态(U)的转变。分子对接证实氢键是主要作用力，其中FOS与LF的亲和力最强(-6.7 kcal/mol)，与其实验中最显著的T_m提升一致。

物理稳定性增强
在4°C/25°C储存实验中，含低聚糖的LF溶液浊度降低50-70%，粒径分布显示聚集体比例减少。特别在15E体系中，XOS使LF粒径从>1000 nm降至300 nm以下，表明低聚糖通过空间位阻抑制了疏水相互作用驱动的聚集。

乳化性能影响
研究发现低聚糖可改善LF在乙醇体系中的乳化活性，其中GOS使乳液稳定性指数从15%提升至80%。傅里叶变换红外光谱(FTIR)证实低聚糖通过维持LF的α-螺旋结构(1650 cm^-1特征峰)来保护其功能完整性。

该研究首次系统阐明了低聚糖通过"氢键网络保护"和"构象锁定"双重机制增强LF乙醇稳定性的规律。FOS因含有更多羟基展现出最优的稳定效果，这为精准设计酒精饮料蛋白稳定剂提供了分子基础。在应用层面，研究证实添加1-3%低聚糖即可显著延长LF功能性酒精饮料的货架期，同时保留其抗菌、乳化等特性，对推动营养型酒精饮料产业化具有重要价值。未来研究可进一步探索低聚糖-LF复合物在人体内的生物利用度与益生协同效应。