《Foods》：Binding Mechanism and Taste-Masking Effect of Milk Proteins with Flavonoids from Pandan Revealed by Spectroscopic and Electronic Tongue Analysis
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随着对香兰基产品的兴趣日益增长，与黄酮类化合物相关的苦味和涩味可能限制其感官接受度。研究人员调查了两种牛奶蛋白，β-酪蛋白（β-CN）和β-乳球蛋白（β-LG），与两种代表性苦味黄酮类化合物，儿茶素（C）和柚皮苷（NAR），在水相模型体系中的相互作用和味觉调节
随着对香兰基产品的兴趣日益增长，与黄酮类化合物相关的苦味和涩味可能限制其感官接受度。研究人员调查了两种牛奶蛋白，β-酪蛋白（β-CN）和β-乳球蛋白（β-LG），与两种代表性苦味黄酮类化合物，儿茶素（C）和柚皮苷（NAR），在水相模型体系中的相互作用和味觉调节效果。荧光光谱显示，两种黄酮类化合物对牛奶蛋白产生浓度依赖性猝灭。β-CN比β-LG表现出更明显的相互作用相关光谱响应，这可能与其灵活和内在无序的结构有关。分子对接预测了所有四种蛋白-黄酮类化合物体系中的氢键和疏水相互作用，其中儿茶素和柚皮苷主要与β-LG的内部疏水腔和β-CN模型的表面暴露区域相互作用。圆二色性和傅里叶变换红外光谱表明配体依赖性结构变化。对于β-LG，儿茶素略微降低了估计的反平行和总β-折叠分数，而柚皮苷产生适度增加。对于β-CN，儿茶素在估计的α-螺旋和β-折叠分数之间产生了更明显的重新分布，而柚皮苷引起相对较小的变化。电子舌测量表明，牛奶蛋白的添加降低了儿茶素和柚皮苷的苦味和涩味相关传感器响应。在测试条件下，β-CN比β-LG对这些响应产生更大的衰减，而鲜味相关响应保持相对较高。这些发现支持牛奶蛋白作为含黄酮类化合物乳制品配方中的味觉调节组分的潜在应用，尽管需要在真实食品基质中进行验证。
**论文解读：牛奶蛋白与香兰黄酮类化合物的结合机制及掩味效应**
**研究背景与目的**
香兰（*Pandanus amaryllifolius* Roxb.）是一种热带植物，其叶片因含有特有的芳香物质而被广泛用作天然食品香料。香兰叶中含有多种生物活性成分，包括生物碱、多酚和黄酮类化合物。前期研究表明，香兰叶中的黄酮类化合物如儿茶素（catechin, C）和柚皮苷（naringin, NAR）具有抗氧化等健康益处，但同时也带来明显的苦味和涩味，这限制了香兰基产品的感官接受度和市场多样性。因此，如何有效掩蔽这些不良风味成为食品工业关注的问题。牛奶蛋白，特别是β-酪蛋白（β-CN）和β-乳球蛋白（β-LG），因其结构多样性和与多酚类化合物的非共价相互作用潜力，被认为是可能的味觉调节组分。然而，以往研究多集中于结合参数和结构变化，较少关注不同蛋白结构对黄酮类化合物味觉掩蔽效果的影响。为此，研究人员开展了本研究，旨在系统评估β-CN和β-LG与儿茶素和柚皮苷在水相模型体系中的相互作用，并利用电子舌技术分析其味觉调节效果，为开发含黄酮类化合物的乳制品及功能性饮料提供理论依据。该论文发表在《Foods》期刊上。
**主要技术方法**
研究人员采用多种光谱学和分子模拟技术，结合电子舌分析，系统研究了蛋白-黄酮相互作用。主要方法包括：荧光光谱（激发295 nm，记录310–500 nm发射光谱，用于评估内源荧光猝灭及微环境极性变化）；圆二色性光谱（CD，190–260 nm，用于估算二级结构含量，基于CDNN软件）；傅里叶变换红外光谱（FTIR，4000–400 cm
?1，分析酰胺I带及O–H/N–H伸缩带以判断氢键和构象变化）；分子对接（AutoDock Vina 1.2.7，预测结合模式及结合能，结合Discovery Studio可视化）；电子舌分析（SA402B系统，测量苦味、涩味、鲜味及后味相关响应）；以及粒径和zeta电位测量（Zetasizer Pro）。所有试剂均购自上海源叶生物科技有限公司（中国），实验在pH 7.0的磷酸盐缓冲液中进行，蛋白-黄酮摩尔比从1:1至1:10不等。
**研究结果**
**3.1 紫外-可见吸收光谱分析**：UV-Vis光谱显示，蛋白-黄酮混合物的表观最大吸收波长（λ
max）和吸光度（A
max）随黄酮浓度变化，但因未扣除黄酮背景，仅作为补充观察，不能独立证明蛋白构象变化。
**3.2 傅里叶变换红外光谱分析**：FTIR光谱中，酰胺I带（1600–1700 cm
?1）和O–H/N–H伸缩带（3300–3450 cm
?1）发生明显位移和强度变化。β-CN-儿茶素体系出现显著红移（3411.9→3286.7 cm
?1），表明氢键增强；酰胺I带蓝移（1635.9→1643.7 cm
?1），提示结构无序性增加。β-LG-柚皮苷体系酰胺I带略微蓝移（1637.7→1635.7 cm
?1），表明局部构象微调。
**3.3 圆二色性光谱分析**：CD光谱显示，β-CN以随机卷曲为主（负峰约200 nm），β-LG以β-折叠为主（负峰约210 nm，正峰190–195 nm）。二级结构估算（CDNN）表明：儿茶素使β-CN的α-螺旋含量从22.3%增至24.4–25.0%，总β-折叠从42.3%降至39.0–39.2%；柚皮苷引起较小变化。对于β-LG，儿茶素使反平行β-折叠从15.4%降至14.4–15.1%，总β-折叠从23.1%降至22.2–22.8%；柚皮苷则使反平行β-折叠增至15.8–16.3%，总β-折叠增至23.7–24.5%，α-螺旋从32.1%降至28.9–31.1%。
**3.4 荧光光谱分析**：儿茶素和柚皮苷均导致β-CN和β-LG的荧光强度浓度依赖性降低，猝灭程度β-CN大于β-LG。β-CN-儿茶素体系出现红移（≈335→340 nm），表明色氨酸残基极性增加；β-LG体系出现蓝移（≈332→330 nm），表明极性降低。这些变化说明黄酮与蛋白结合改变了芳香残基微环境。
**3.5 粒径和zeta电位分析**：β-CN在低浓度儿茶素下粒径从约30 nm增至约100 nm，高浓度时恢复至28–35 nm；柚皮苷使粒径增至约75 nm。β-LG的初始粒径约1500–2000 nm，儿茶素使其降至约400 nm，柚皮苷降至约900 nm。zeta电位方面，β-CN的负电位（?15.5 mV）在儿茶素下逐渐降至?4.1 mV，β-LG的负电位（?8.1 mV）在儿茶素下增至?15.8 mV，在柚皮苷下增至?20.4 mV。
**3.6 分子对接分析**：AutoDock Vina预测的结合能分别为β-CN-儿茶素 ?5.2 kcal/mol，β-CN-柚皮苷 ?6.1 kcal/mol，β-LG-儿茶素 ?6.1 kcal/mol，β-LG-柚皮苷 ?7.4 kcal/mol。氢键和疏水作用是主要相互作用力，儿茶素和柚皮苷主要与β-LG的内部疏水腔及β-CN的表面暴露区域结合。
**3.7 电子舌味觉评价**：游离儿茶素和柚皮苷的苦味响应分别为1.78和2.50，涩味响应（柚皮苷）为1.02。与蛋白结合后，苦味显著降低：β-CN-儿茶素0.40，β-CN-柚皮苷0.76，β-LG-儿茶素0.37，β-LG-柚皮苷0.36；涩味和后味苦味均降至近零。鲜味响应在游离态（18.13–19.42）和结合态（19.46–20.32）间保持高水平。β-CN对苦味和涩味的衰减略大于β-LG。
**3.8 整合结构-电子舌分析**：通过Z-score标准化热图比较四种配比（蛋白:黄酮=1:2），β-LG-柚皮苷2组合显示最大的相对苦味和涩味降低（Z=1.34和1.03），同时鲜味变化最小；β-CN-儿茶素2组合显示最大的粒径和zeta电位变化及β-折叠减少。这些模式为探索性关联，非统计显著相关。
**总结与讨论**
结论部分指出，蛋白结构对相互作用响应起关键作用：β-CN的灵活无序结构使其对儿茶素产生更明显的二级结构重排（α-螺旋增加，β-折叠减少），而体积较大的柚皮苷因空间位阻变化较小；β-LG的紧凑β-桶结构使黄酮主要与内部疏水腔作用，引起局部重排而非整体构象变化。分子对接定性地支持氢键和疏水作用，但结合能仅为计算估计。电子舌分析表明，牛奶蛋白能有效降低儿茶素和柚皮苷的苦味和涩味相关响应，其中β-LG-柚皮苷2配比（蛋白:黄酮=1:2）在标准化比较中显示最大的掩味潜力，可作为进一步配方优化的候选。这些发现支持牛奶蛋白作为食品兼容的味觉调节组分，应用于含黄酮类化合物的乳制品和功能性饮料中。然而，研究强调，电子舌基于人工传感器膜，且未设置蛋白空白对照，因此响应不能直接等同于人类味觉感知，需在真实香兰食品基质和人体感官评价中进一步验证。综上，该研究为利用牛奶蛋白改善香兰基产品风味提供了科学依据，但技术和社会经济效益仍需实际验证。
