基于pH诱导弱力转变的脂质体改善茶水不溶性蛋白乳化性能研究

《Food Chemistry: X》：Enhancing the emulsifying properties of tea water-insoluble proteins by liposomes based on pH-induced weak force transitions

　　

针对茶水不溶性蛋白（TWIP）溶解性与稳定性差的问题，研究人员采用脂质体（LS）对TWIP进行修饰，考察了LS与TWIP的相互作用机制及其对溶解度与乳化性能的影响。结果表明，LS主要通过疏水相互作用与TWIP结合，并通过改变TWIP空间构象促进其内部疏水基团暴露，从而提升其溶解度、表面疏水性及乳化性能。此外，TWIP与LS的质量比及pH调控两组分间相互作用力，进而影响复合物的结合行为与功能特性。在最优条件（TWIP:LS＝1:2，pH＝7.0）下，TWIP-LS复合物综合性能最佳。因此，LS可有效改善TWIP的溶解度与乳化性能，为TWIP在食品中的应用提供可行策略。

研究背景方面，中国作为全球最大茶叶产销国，茶叶加工产生大量茶渣副产物，其中茶水不溶性蛋白（TWIP）占比超过总蛋白90%，主要由谷蛋白（80%）、醇溶蛋白（13.6%）与球蛋白（0.87%）组成，水溶性组分仅1%–2%。TWIP因水溶性差导致乳化与起泡能力受限，制约其在食品工业中的高值化利用。现有提升蛋白溶解性的物理、化学与生物法各有局限，而通过非共价相互作用构建蛋白-脂质体（LS）复合物是潜在策略。LS是由磷脂分子自组装形成的双层膜囊泡，可通过疏水、静电与氢键等与蛋白发生弱力作用。然而LS与TWIP的相互作用机制及其对结构与功能影响尚不清楚。该研究据此探讨不同制备条件下LS与TWIP的相互作用机制及LS对TWIP乳化性能的改善效应，为TWIP在功能性乳制品与植物基饮料中的应用提供理论基础。论文发表于《Food Chemistry: X》。

关键技术方法上，研究人员以浙江湖州安吉白茶茶渣为起始样本队列，经碱提酸沉结合大孔树脂脱色制备TWIP；采用超声辅助薄膜水化法制备大豆卵磷脂基LS；通过调控TWIP:LS质量比（1:0.25至1:4）与pH（3.0–9.0）构建TWIP-LS复合物。表征手段包括SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳（SDS-PAGE）分析纯度、氮溶解度指数（NSI）评价溶解度、ANS荧光探针法测表面疏水性（H₀）、接触角评估润湿性、动态光散射测粒径/ζ-电位/多分散指数（PDI）、内源荧光光谱与Stern-Volmer方程解析静态淬灭及热力学参数、傅里叶变换红外光谱（FTIR）与二维导数谱分析二级结构、圆二色（CD）光谱、透射电子显微镜（TEM）、低场核磁（LF-NMR）分析水分分布，以及浊度法测乳化活性指数（EAI）与乳化稳定指数（ESI）、析乳指数（CI）与共聚焦激光扫描显微镜（CLSM）观察乳液微观结构。

研究结果部分，3.1 SDS-PAGE分析显示TWIP主带约20 kDa，经大孔树脂脱色与透析后纯度达76.27%，证实成功制备高纯TWIP。3.2 TWIP-LS复合物表征中，3.2.1 溶解度结果表明NSI随LS比例增加显著上升，在1:2后趋于饱和；pH由3.0升至7.0时TWIP-LS溶解度先升后于pH 9.0下降，近等电点（pI≈3.5）时疏水作用与氢键致聚集。3.2.2 表面疏水性与润湿性显示H₀由707.8升至1183，LS脂肪酸链与构象展开共同增加疏水暴露；接触角由66.94°降至52.11°，亲水性增强。3.2.3 粒径、ζ-电位与PDI在TWIP:LS＝1:2时最小（约421.67 nm，pH 7.0），绝对ζ-电位随LS比增大而升高，复合物在储存、升温（80℃最优）、盐离子与冻融循环下粒径增幅均小于单一TWIP，体现静电排斥与空间位阻协同稳定。3.2.4 内源荧光显示LS引起静态淬灭（K_q＞2×10¹⁰ L·mol^-1·s^-1），pH 7.0时结合常数K_A最高，ΔH与ΔS为正、ΔG为负，证实疏水作用主导且过程自发吸热；pH 9.0时偶极-偶极作用削弱疏水贡献。3.2.5 FTIR中3454 cm^-1移至3438 cm^-1（氢键增强），2921 cm^-1蓝移至2927 cm^-1（疏水作用），酰胺I/II带位移表明β-折叠降14%、α-螺旋升2%、无规卷曲升5%，结构由有序转松散。3.2.6 CD光谱208/222 nm负峰增强印证α-螺旋增加。3.2.7 TEM显示1:2时颗粒最均匀紧凑，pH 7.0分布最窄。3.2.8 LF-NMR伪彩图显示LS降低质子密度、抑制水迁移。3.3 乳液表征中，3.3.1 EAI与ESI随LS比与pH升高而增，TWIP-LS在pH 3.0–4.0仍优于TWIP；3.3.2 CI在1:2与1:4及pH 7.0–9.0最低，14天储存无明显分层；3.3.3 CLSM显示TWIP-LS乳液油滴更小、界面膜连续。

讨论与结论翻译部分，研究人员指出LS通过疏水相互作用驱动与TWIP结合，诱导蛋白部分解折叠使内部疏水斑块暴露于表面，同时LS极性头基与TWIP极性侧链间偶极-偶极作用在中性pH协同促进结合，而在碱性条件转为拮抗。TWIP:LS＝1:2与pH 7.0构成最佳窗口：此时NSI最高、H₀适中、粒径与PDI最小、ζ-电位绝对值最大、α-螺旋含量提升且β-折叠聚集倾向被抑制，EAI/ESI显著优于单一TWIP，乳液CI最低。结论为：脂质体可基于pH诱导的弱力转变有效改善茶水不溶性蛋白的溶解度与乳化性能，为茶渣源植物蛋白在食品体系中的高值转化提供了可行策略与理论依据。