溶菌酶-阿魏酸缀合物稳定的水包油Pickering乳液的动力学与氧化稳定性

《Food Biophysics》：Kinetic and Oxidative Stability of Oil-in-Water Pickering Emulsions Stabilized by Lysozyme-Ferulic Acid Conjugates

　　

对具有天然属性的成分的需求推动了多功能天然乳化剂的发展。本研究旨在通过自由基反应合成溶菌酶(lysozyme, LYS)与阿魏酸(ferulic acid, FA)的共价缀合物(conjugate)，并研究其稳定大豆油Pickering乳液的性能。通过SDS-PAGE、FTIR和UV-Vis光谱确认了缀合物的形成，表明蛋白质三级结构发生了变化。LYS-FA缀合物表现出优于天然溶菌酶的技术功能特性，包括更高的乳化能力和抗氧化活性，对DPPH和ABTS的抑制值均超过74%。此外，体外消化研究表明，缀合作用保护FA在胃相中免于降解。以水相中2%至4% w/w的不同缀合物浓度制备了水包油(oil-in-water, O/W) Pickering乳液。含4% LYS-FA的配方表现出优异的动力学稳定性，8天内无乳析(creaming)现象。流变学分析显示其具有假塑性行为，以弹性特征为主，其中储能模量(G′)高于损耗模量(G″)，表明界面形成了稳健的网络结构。除物理稳定性外，与对照组相比，Pickering乳液显著延缓了所包埋大豆油的初级和次级脂质氧化，这归因于缀合物形成的界面屏障和抗氧化作用。这些结果表明，LYS-FA缀合物作为兼具良好技术功能特性和抗氧化能力的乳化剂，在食品工业中具有广阔的应用前景。

对天然、安全和可持续产品的日益增长的需求推动了食品工业中合成添加剂替代品的研发。天然来源的蛋白质和酚类化合物虽具有多功能潜力，但普遍存在对温度和光敏感、界面性能不足等功能局限。为克服这些限制，蛋白质-多酚共价缀合物的形成成为一种颇具前景的策略。自由基法（由抗坏血酸和过氧化氢诱导）可在温和条件下实现蛋白质与酚类化合物的共价结合，尤其适用于食品体系。溶菌酶(lysozyme, LYS)是一种分子量约14.3 kDa的球状蛋白，具有公认的抗菌活性，但其低疏水性和较高表面电荷限制了油水界面功能。阿魏酸(ferulic acid, FA)是广泛分布于谷物、水果和蔬菜细胞壁中的酚酸，具有强抗氧化性和与蛋白质共价结合的能力。已有LYS与其他多酚缀合的研究，但LYS-FA缀合物作为Pickering乳液稳定颗粒的应用此前未见报道。

研究人员通过自由基法合成了LYS-FA缀合物，通过荧光光谱确定了最佳FA摩尔比例（1.12 mol FA/mol LYS），并对缀合物的结构、技术功能特性、抗氧化活性及模拟胃肠道稳定性进行了系统表征。随后将LYS-FA缀合物颗粒用于稳定水包油Pickering乳液，评价了乳液的动力学稳定性、流变学特性、抗氧化能力及氧化稳定性。结果表明，缀合作用显著提升了蛋白质的乳化能力和抗氧化活性；4% w/w浓度的LYS-FA缀合物制备的Pickering乳液具有优异的动力学稳定性（8天无乳析），并显著延缓了大豆油的初级和次级脂质氧化。该研究为开发食品工业用天然多功能乳化剂提供了新途径，论文发表于《Food Biophysics》。

本研究采用的主要技术方法包括：荧光光谱法（Stern-Volmer方程和双对数方程分析猝灭机制与结合参数）；SDS-PAGE电泳、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和紫外-可见光谱(UV-Vis)表征缀合物结构；DPPH和ABTS自由基清除法评估抗氧化活性；乳液活性指数(EAI)和稳定性指数(ESI)评估乳化性能；悬滴法测定界面张力和三相接触角；INFOGEST 2.0方案模拟体外胃肠道消化；流变学测试及Power Law、Bingham和Herschel-Bulkley模型拟合；氢过氧化物和硫代巴比妥酸反应物(TBARS)法测定脂质氧化产物。试剂购自Sigma-Aldrich（美国圣路易斯），大豆油购