《Food Hydrocolloids》：Insights into the Noncovalent and Covalent Interactions between Zanthoxylum Polyphenols and Myofibrillar Proteins: Structural Modifications and Their Impact on
In Vitro Gastric Digestion
编辑推荐：
摘要本研究探讨了多酚类物质（咖啡酸[CFA]、绿原酸[CGA]、芦丁[Rut]和槲皮素[Que]）与肌原纤维蛋白[MP]之间的共价及非共价相互作用对体外胃消化过程的影响。研究结果表明，共价结合显著增加了蛋白质中的β-折叠结构及无规卷曲结构的比例，同时降低了α-螺旋结构的比例，这一
摘要
本研究探讨了多酚类物质（咖啡酸[CFA]、绿原酸[CGA]、芦丁[Rut]和槲皮素[Que]）与肌原纤维蛋白[MP]之间的共价及非共价相互作用对体外胃消化过程的影响。研究结果表明，共价结合显著增加了蛋白质中的β-折叠结构及无规卷曲结构的比例，同时降低了α-螺旋结构的比例，这一变化还伴随着颗粒尺寸的增大以及λmax值的蓝移。这些结构变化可能进一步提升水解程度，从10.41%（MP+组）上升至21.37%（MP/CFA+组），同时降低分子量大于50 kDa的肽类比例，从50.4%（MP+组）降至30.0%（MP/CFA+组），在扫描激光显微镜下形成更小的肽段。相反，酚酸类物质（CFA和CGA）的非共价结合则可能增加α-螺旋结构比例及颗粒尺寸，而黄酮类物质（Que和Rut）则呈现相反的趋势。在胃消化过程中，经过酚酸修饰的样本中分子量大于50 kDa的肽段比例低于对照组，分别为36.9%和30.2%。MP/Que组合提升了水解程度，而芦丁则具有抑制作用，使得水解程度下降且溶液粘度降低。
引言
风味是肉类产品的重要特性，对消费者的选择有着重要影响。香料被广泛用于提升肉类的风味与香气，而花椒是一种在中国及其他亚洲地区广泛使用的传统香料，它能赋予肉类独特的麻味与香气（Wang等人，2024）。然而，花椒中含有大量的多酚类物质，包括酚酸类（咖啡酸[CFA]或绿原酸[CGA]）以及黄酮类物质（芦丁[Rut]或槲皮素[Que]）。在肉类加工过程中，这些多酚类物质不可避免地会与肌原纤维蛋白[MP]发生相互作用，而肌原纤维蛋白是肌肉组织中的主要蛋白质成分，这类相互作用可能会改变蛋白质的结构（Pan等人，2019；Qi等人，2024）。
多酚类物质可以通过非共价相互作用（主要是氢键、疏水作用和范德华力）以及共价相互作用（通常是在碱性或氧化条件下多酚类物质被氧化为醌类，随后与蛋白质中的氨基或巯基发生亲核反应）与蛋白质发生作用（Guo等人，2021；Cao等人，2025）。这些相互作用能够引发肌原纤维蛋白的构象变化，包括二级结构[α-螺旋、β-折叠和无规卷曲结构]以及三级结构的改变，同时也会影响蛋白质的聚集状态（Guo等人，2024；Jia等人，2022）。此外，共价交联的作用更为显著，它会导致蛋白质中的游离氨基和巯基大量丢失，分子量上升，并引发严重的结构重排（Sui等人，2018；Zhang等人，2018；Karefyllakis等人，2018）。尽管已有许多研究聚焦于多酚与蛋白质之间的相互作用（Ozdal等人，2013），但针对酚酸类和黄酮类物质所形成的共价与非共价相互作用的系统比较仍然不足。此外，酚酸类和黄酮类物质在羟基数量、极性以及空间位阻等方面的结构差异，可能会对蛋白质的二级结构、聚集行为以及消化性产生不同影响（Liang等人，2008），但这一课题至今尚未得到充分研究。
多酚类物质与蛋白质相互作用所引发的蛋白质结构变化，进而会影响这些蛋白质的消化过程（Ma等人，2024；Zhang等人，2023）。尤其是蛋白质首先在胃中在胃蛋白酶的作用下被消化，这一过程对后续营养物质的吸收起着关键作用。多酚与蛋白质的结合可能会改变蛋白质的构象，从而影响消化速度（Günal-K?ro?lu等人，2023）。不过，关于多酚对体外消化性能影响的结论目前还存在争议：适度的结合可能会使蛋白质展开，暴露出易于被切割的位点，从而提升消化效率（Zhang等人，2025），而过度的聚集则可能会掩盖蛋白质上的酶切位点，抑制消化过程（Chen等人，2026）。我们之前的研究表明，多酚可能会与胃蛋白酶发生竞争性结合，以多酚的种类和浓度为依据降低胃蛋白酶的催化活性（Lu等人，2025）。然而，目前仍缺乏系统性的比较研究，来探讨共价和非共价的多酚与肌原纤维蛋白结合方式如何在不同程度上影响胃消化过程，尤其是在水解程度、肽段大小分布以及蛋白质聚集体形态等方面。
本研究基于酚酸类和黄酮类物质在结构上的差异，假设它们会对肌原纤维蛋白的二级结构、聚集行为以及体外胃消化过程产生不同的影响。为了验证这一假设，我们选择了四种具有代表性的花椒多酚类物质（咖啡酸、绿原酸、芦丁和槲皮素），通过圆二色光谱、荧光光谱以及颗粒尺寸分析等方法，研究了它们与肌原纤维蛋白之间的相互作用。同时，我们还评估了蛋白质的胃消化特性，包括消化速率、水解程度、分子量分布以及微观结构，旨在为富含多酚的肉类产品的加工提供理论依据和机制解释。
章节节选
材料
实验所用新鲜猪里脊肉样本来自荣昌猪，采自中国成都的绿色源超市有限公司，采集时间为动物死亡后24小时，随后立即进行真空包装，运输并在4℃下冷藏保存。去除肌肉表面的筋膜和脂肪后，将样本均匀分成三份，放入密封包装中，继续在4℃下冷藏。咖啡酸（纯度≥98%）、芦丁（纯度≥95%）、绿原酸（纯度≥98%）和槲皮素（纯度≥97%）则购自上海源叶公司。
圆二色光谱分析
为了研究多酚类物质与蛋白质结合对蛋白质二级结构的影响，我们记录了蛋白质及其与多酚结合后的复合物的圆二色光谱。需要指出的是，圆二色光谱无法直接区分共价相互作用与非共价相互作用。在本研究中，相互作用类型的判断是基于实验条件来确定的——共价相互作用发生在碱性环境中，而非共价相互作用则在中性环境中，这一判断方法还通过检测蛋白质中的游离氨基得到了独立验证。
结论
肌原纤维蛋白与花椒多酚类物质（咖啡酸、绿原酸、芦丁和槲皮素）之间的共价及非共价相互作用，导致了蛋白质结构以及胃消化行为的显著差异。总体而言，与非共价相互作用相比，共价修饰会带来更明显的蛋白质二级结构、颗粒尺寸以及结构变化的改变，而这些变化又有利于胃蛋白酶对蛋白质的水解，这从更高的水解程度以及更小的肽段分布中可以得到体现。总体来说，
作者贡献说明
程敏：验证、软件应用、资源获取、方法设计、实验实施、正式分析、数据整理。贾鸿峰：结果可视化、验证、项目监督、资源协调、项目管理、资金筹集。王丽颖：论文撰写与修改、初稿撰写、结果可视化、验证、项目监督、软件应用、方法设计、实验实施、正式分析、数据整理、概念构思。陈宇：论文撰写与修改、结果可视化、验证、软件应用、方法设计，
未引用参考文献
Li等人，2021；Wang等人，2024；Wei和Huang，2020；Xu和Xu，2021；Zhou等人，2024。
利益冲突声明
所有作者声明不存在可能影响本文研究结果的利益冲突。
致谢
本研究得到了四川省科学技术厅（项目编号：2024NSFSC1245和2023YFN0015）以及四川省烹饪科学重点实验室（项目编号：PRKX202501）的支持。
柯萌|王丽颖|陈宇|程敏|贾鸿峰|陈佳欣|林洪斌|黄玉欣|赵杰
中国四川省成都市西华大学食品与生物工程学院，邮编610039
