枸杞多糖-乳清蛋白复合物(WPI-LBPD)的美拉德反应修饰：增强热稳定性与抗氧化活性的机制研究

为解决乳清蛋白(WPI)在食品加工中热稳定性差、功能易受损的问题，Majida Al-Wraikat团队通过美拉德反应将WPI与枸杞粗多糖(LBPC)和降解多糖(LBPD)共价结合。研究发现WPI-LBPD复合物具有55.1%的接枝效率，其热分解温度提升至240°C，DPPH清除率达55.3%，显著优于WPI-LBPC和天然WPI。该研究为开发耐热型功能性食品配料提供了新策略。

　　

乳清蛋白分离物(Whey Protein Isolate, WPI)作为食品工业中的重要原料，因其高营养价值和优异的乳化、凝胶等功能特性被广泛应用于蛋白饮料、婴儿配方奶粉等产品中。然而，WPI在高温处理、pH波动等加工条件下容易发生变性聚集，导致功能特性显著下降，这成为制约其应用的瓶颈问题。与此同时，消费者对兼具营养和保健功能的食品需求日益增长，如何通过绿色改性技术提升WPI的稳定性和功能活性成为研究热点。

在这项发表于《Carbohydrate Polymer Technologies and Applications》的研究中，Majida Al-Wraikat团队创新性地利用枸杞(Lycium barbarum)多糖与WPI进行美拉德反应修饰，系统比较了粗多糖(LBPC)和降解多糖(LBPD)对蛋白功能特性的差异化影响。研究人员通过动态光散射、红外光谱、原子力显微镜等技术表征复合物结构，并测定其乳化性、热稳定性和抗氧化活性等指标。

粒子特性与zeta电位分析

WPI-LBPD复合物表现出最小的粒径(4.5±0.2 μm)和最高的比表面积(210.5 m²/kg)，其zeta电位达-32.1 mV，显著高于WPI(-20.3 mV)，表明降解多糖能增强静电稳定作用。

ATR-FTIR结构解析

红外光谱显示WPI-LBPD在1634 cm^-1处发生红移，酰胺II带强度降低，证实美拉德反应消耗了游离氨基。1040 cm^-1处糖苷键特征峰的出现验证了多糖的成功接枝。

微观形貌表征

扫描电镜(SEM)显示WPI-LBPD表面更均质，原子力显微镜(AFM)证实其粗糙度降低，这与改善的胶体稳定性相关。

抗氧化能力提升

WPI-LBPD的DPPH和ABTS⁺清除率分别达55.3%和52.7%，显著高于WPI-LBPC(41.2%, 38.5%)，归因于降解多糖暴露更多活性基团。

热稳定性增强

热重分析(TGA)表明WPI-LBPD起始分解温度达240°C，比天然WPI提高20°C，证实共价修饰可增强耐热性。

乳化性能差异

虽然WPI-LBPD在乳化活性指数(EAI)上与WPI-LBPC相当(约14,400 m²/g)，但其乳化稳定性指数(ESI)降至6.4分钟，说明降解多糖可能削弱界面膜强度。

这项研究揭示了多糖分子量对蛋白修饰效果的调控规律：LBPD通过增强接枝效率和静电作用提升热稳定性与抗氧化活性，而LBPC更有利于维持乳化稳定性。该成果为设计针对不同食品加工需求的定制化蛋白配料提供了理论依据，特别是为需要高温处理的灭菌乳制品、蛋白饮料等开发了兼具营养和保健功能的创新原料。未来研究可进一步优化反应条件，并评估复合物的消化特性和致敏性，以推动其产业化应用。