超声辅助乳清蛋白-蜂胶多酚偶联物的结构修饰及其抗氧化与功能特性提升研究

本研究针对乳清蛋白(WPI)在加工储存中功能特性不稳定的问题，创新性地采用超声辅助自由基法构建WPI-蜂胶多酚偶联物。通过270 W超声处理20分钟显著提升接枝度，使总酚(TPC)和总黄酮(TFC)含量分别增加28.36%和27.62%，并证实超声诱导的α-螺旋减少、β-转角增加等结构变化与抗氧化活性(ABTS/FRAP)、热稳定性及乳化性能的协同增强显著相关(p<0.05)，为开发多功能食品配料提供新策略。

　　

在食品工业领域，乳清蛋白(Whey Protein Isolate, WPI)作为奶酪生产的副产品，因其优异的营养价值和功能特性日益受到关注。然而，WPI在加工和储存过程中易发生功能特性变化，这严重限制了其应用范围。与此同时，天然多酚化合物因其出色的健康功效备受推崇，但存在稳定性差、生物利用度低等问题。如何将两者优势结合，开发兼具营养与功能的新型食品配料，成为当前研究热点。

针对这一挑战，中国的研究人员开展了一项创新性研究。他们选择富含黄酮类和酚酸的蜂胶作为多酚来源，通过自由基反应将其与WPI共价结合，并首次引入超声技术强化这一过程。这项发表在《Food Chemistry》的研究揭示了超声处理对蛋白-多酚相互作用的关键影响机制。

研究团队采用270 W超声处理20分钟的关键参数，结合紫外光谱、荧光光谱和圆二色谱等技术系统分析了结构变化。通过ABTS和FRAP法评估抗氧化活性，并采用差示扫描量热仪(DSC)测定热稳定性。乳化性能则通过离心稳定性指数(ESI)进行量化。

超声功率优化
研究发现随着超声功率从0 W提升至270 W，WPI-蜂胶偶联物的总酚含量(TPC)和总黄酮含量(TFC)分别显著增加28.36%和27.62%。这证实超声能有效促进接枝反应，其空化效应加速了自由基生成和分子碰撞。

结构特征变化
圆二色谱显示超声处理使α-螺旋含量降低9.8%，β-转角和随机卷曲结构相应增加。荧光光谱分析表明偶联物荧光强度增强且最大发射波长蓝移，提示多酚通过疏水相互作用结合到WPI的酪氨酸/色氨酸残基附近。表面疏水性指数提升42.6%进一步验证了这一结论。

功能特性提升
经超声处理的偶联物展现出显著增强的抗氧化能力：ABTS自由基清除率提高35.2%，FRAP值增加28.9%(p<0.05)。热分析显示变性温度提升7.3°C，水溶性增加23.5%。更值得注意的是，乳化稳定性指数(ESI)达到传统方法的1.8倍，这归因于超声诱导的蛋白解聚和多酚接枝协同改善了界面活性。

这项研究首次系统阐明了超声辅助制备WPI-多酚偶联物的结构-功能关系。研究证实270 W超声处理能通过改变蛋白质二级和三级结构，显著提升接枝效率和功能特性。所开发的偶联物兼具WPI的营养价值和蜂胶的保健功能，其增强的热稳定性和乳化性尤其适合高温加工食品体系。该技术为蛋白-多酚复合配料产业化提供了新思路，有望拓展功能性食品、特医食品等领域的应用前景。研究建立的超声处理参数和结构表征方法，也为其他蛋白-植物活性成分复合体系的开发提供了重要参考。