冷等离子体改性核桃蛋白与原花青素非共价复合物的构建机制及功能稳定性研究

本研究针对核桃蛋白(WPI)功能特性差和原花青素(PA)稳定性不足的问题，通过冷等离子体(CP)改性技术构建MWalPI-PA非共价复合物，系统阐明了其静态猝灭机制和氢键/疏水相互作用主导的结合模式。研究发现4.0 mg/mL PA浓度下复合物乳化活性提升1.05倍，并显著增强PA的胃肠消化稳定性，为植物蛋白-多酚功能体系在食品工业的应用提供理论支撑。

　　

核桃作为"植物肉"富含优质蛋白，但核桃蛋白分离物(WPI)因高谷蛋白含量导致溶解性和乳化性差；而原花青素(PA)作为强效抗氧化剂，却易受光热氧环境影响失活。如何通过温和改性技术同步提升二者功能特性，成为食品科学领域亟待解决的难题。传统微胶囊包埋工艺复杂，高剪切乳化产生的热量可能改变PA构象。相比之下，冷等离子体(CP)改性技术以其非热、环保的特性，为蛋白质结构修饰提供了新思路。

发表在《LWT》的这项研究创新性地采用CP改性核桃蛋白(MWalPI)，构建了不同PA浓度(0-8.0 mg/mL)的MWalPI-PA非共价复合物体系。通过多光谱分析结合分子对接技术，揭示了复合物的形成机制与稳定性规律。研究主要运用了傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析二级结构变化，X射线衍射(XRD)表征晶体形态，荧光光谱解析猝灭机制，原子力显微镜(AFM)观察形貌特征，以及分子动力学模拟预测结合位点。实验样本来源于中国云南大理的核桃原料。

【表征MWalPI-PA复合物】

随着PA浓度增加，复合物浊度和结合量显著上升，4.0 mg/mL时zeta电位达峰值-32.37 mV。粒径分析显示复合物平均尺寸从955.87 nm增大至微米级，AFM观察到表面粗糙度(Rq)从1.72 nm增至纳米级，证实了PA诱导的蛋白聚集现象。

【相互作用机制】

FTIR显示酰胺A带红移证实氢键形成，β-折叠含量从50.90%降至46.19%，β-转角增至25.15%。荧光猝灭分析符合静态猝灭模型，结合常数Ka达3.26×10² L/mol，热力学参数ΔH=40.77 kJ/mol揭示疏水作用主导。分子对接发现PA结合在MWalPI的His31/Ala140/His189/Ser250构成的疏水口袋中，与Ala191形成双氢键。

【功能特性提升】

在4.0 mg/mL PA浓度下，乳化活性指数(EAI)和稳定性指数(ESI)分别提升1.05倍和0.41倍，这归因于芳香氨基酸在油水界面亲和力增强。但过高浓度(8.0 mg/mL)会导致颗粒聚集，反降低功能性能。抗氧化测试显示MWalPI会屏蔽部分PA酚羟基，但复合物仍保持显著DPPH/ABTS自由基清除能力。

【稳定性验证】

加速稳定性测试表明，MWalPI-PA4在30天储存后PA保留率48.26%，85℃热处理后保留率达68.33%，显著优于游离PA。体外消化实验显示，复合物能使PA在肠液阶段的保留率提升至37.24%，这得益于蛋白对消化酶结合位点的竞争性占据。

该研究首次系统阐明了CP改性核桃蛋白与PA的构效关系，证实4.0 mg/mL为最佳配比浓度。创新点在于通过非热改性技术同步提升了植物蛋白功能性和多酚稳定性，为开发新型功能性食品配料提供了理论依据。未来研究可进一步探究复合物在体内的吸收代谢规律，并拓展该策略在其他植物蛋白-多酚体系的应用。