高压静水处理增强‘北冰红’葡萄内源果胶与锦葵色素的相互作用及稳定性机制研究

本研究针对葡萄渣中内源果胶(GP)与锦葵色素(MV)相互作用机制不明的问题，采用高压静水(HHP)、微波辅助(MAE)等绿色提取技术，揭示GP2-MV复合物在350 MPa下结合率达56.35%，通过分子对接证实其最低吸附结合能(-250.1 kcal/mol)，显著提升复合物抗氧化活性及胃肠稳定性，为功能性食品开发提供新策略。

　　

葡萄渣作为酿酒工业的副产品，长期以来被视作废弃物处理，但其富含的果胶（GP）和花青素类物质如锦葵色素（MV）具有极高的营养价值和功能特性。然而，传统提取方法效率低下，且GP与MV的相互作用机制尚未阐明，这极大限制了葡萄渣的高值化利用。更关键的是，MV在自然环境中极不稳定，易受pH、温度等因素影响而降解，如何通过绿色技术提升其稳定性成为行业难题。

吉林省科技厅计划项目（20240303051NC）支持下，研究人员在《Food Hydrocolloids》发表重要成果。该研究创新性地采用三种提取技术——高压静水辅助提取（HHP）、高压静水纤维素酶辅助提取（HHP cellulase）和微波辅助提取（MAE），从‘北冰红’葡萄皮渣中获取三种内源果胶GP1、GP2和GP3。通过紫外可见光谱（UV-Vis）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、X射线衍射（XRD）等技术，结合分子动力学模拟和分子对接，系统揭示了HHP处理下GP与MV的相互作用机制及稳定性提升原理。

关键技术包括：1）采用HHP（350 MPa）和MAE两种物理场辅助提取技术；2）通过Zeta电位分析静电相互作用；3）利用AutoDock进行分子对接计算结合能；4）体外模拟胃肠消化评估稳定性。所有实验均以‘北冰红’葡萄皮渣为原料。

【材料与方法】
研究团队从吉林产地获取‘北冰红’葡萄，采用三种提取技术获得不同结构特性的果胶：GP1（HHP辅助提取）呈现线性平滑结构，GP2（HHP纤维素酶提取）具有更多鼠李半乳糖醛酸-I（RG-I）区域，GP3（MAE提取）结构与GP1相似但分子量更高。

【结果与讨论】

1. 提取率对比：HHP纤维素酶提取的GP2得率最高（12.62%），因其能有效破坏细胞壁纤维素网络。
2. 结构特征：GP2含有更多分支状RG-I区域，酯化度和分子量显著低于GP1/GP3，这为其与MV结合提供了更多活性位点。
3. 最佳结合条件：在pH 4、350 MPa压力下，GP2-MV复合物结合率达56.35%，分子对接显示其结合能最低（-250.1 kcal/mol），主要依赖疏水相互作用和氢键。
4. 稳定性提升：HHP处理使复合物的DPPH自由基清除率提升30%，胃肠消化后MV保留率提高2.3倍。

结论表明，HHP处理通过物理压缩效应促进GP分子链展开，暴露更多RG-I区域的阿拉伯糖侧链，这些疏水结构域与MV的苯并吡喃环形成稳定复合物。该研究不仅阐明GP-MV相互作用的分子机制，更开发出环境友好的提取-复合一体化技术，为功能性色素稳定化和葡萄渣高值化利用提供双重解决方案。值得注意的是，GP2的特殊分支结构使其成为最优载体，这一发现为精准设计食品级递送系统提供了分子基础。研究团队特别指出，该技术可直接整合到现有果汁加工生产线，实现酿酒副产物的"零废弃"转化。