玉米醇溶蛋白（zein）是玉米中主要的储存蛋白，属于乙醇可溶性种子储存蛋白（醇溶蛋白）家族。zein是一组异质性蛋白质，可分为四种主要类型：α-zein、β-zein、γ-zein和δ-zein（Argos等人，1982年）。其中，α-zein占比较高，约占总zein的75%-80%（Esen，1986年），而β-zein、γ-zein和δ-zein的比例分别约为1%-5%、10%-20%和1%-5%（Wilson，1991年）。
尽管由于水溶性差和必需氨基酸组成不平衡，zein的营养价值有限（Shukla和Cheryan，2001年），但其显著的疏水性和自组装成薄膜、纤维和纳米颗粒的能力为包裹亲脂性营养素提供了独特优势（Tortorella等人，2021年）。已经采用了多种基于zein的包封方法，包括化学交联（Chang等人，2017年）、pH值调节方法（Pan和Zhong，2016年）、超临界CO?技术（Hu等人，2012年）以及抗溶剂沉淀法（Wang等人，2018年）。其中，抗溶剂沉淀法因其简单性和温和的加工条件而被广泛使用（Li等人，2017年）。在该过程中，zein和亲脂性营养素共同溶解在乙醇溶液中，然后加入水作为抗溶剂，诱导自组装成胶体基质。
在抗溶剂处理过程中，zein体系所处的溶剂环境不是固定的，而是随着乙醇浓度的逐渐降低而变化。这种乙醇浓度变化不仅会影响zein的溶解性，还会影响其结构组织和与共存分子之间的相互作用。例如，有研究表明乙醇浓度能调节zein的二级结构分布和分子间相互作用（Yu等人，2020年）。乙醇浓度的变化还与zein粉末的玻璃化转变行为和浓缩zein溶液的粘度变化有关（Zhang等人，2025年；Fu和Weller，1999年）。在相关的蛋白质-zein纳米颗粒系统中，zein被溶解在60%-80%的乙醇水溶液中，然后引入水相蛋白中，从而降低乙醇浓度并形成含zein的复合物（Huang等人，2022年；Wang等人，2025年）。除了基于zein的系统外，乙醇浓度还影响其他食品蛋白的行为，包括乳清蛋白体系的流变学性质（Feng等人，2021年）以及牛乳铁蛋白（Liao等人，2022年）和小麦麦谷蛋白（Zhang等人，2021年）的表面疏水性。这些观察结果表明，在抗溶剂处理过程中，含zein的体系可能会根据乙醇浓度的不同而经历不同的物理状态。
在基于zein的包封系统中，最常研究的疏水配体之一是叶黄素。尽管叶黄素具有已知的健康益处，尤其是在视网膜保护方面（Yang等人，2020年），但其共轭的多烯结构使其容易受到热降解和氧化降解的影响，同时其显著的疏水性也导致其生物利用度较低（Mitri等人，2011年）。为了提高储存稳定性或生物利用度，通过抗溶剂沉淀法形成的zein-叶黄素复合物已被开发成多种物理形态，包括纳米颗粒（Ma等人，2020年）、水凝胶（Fang等人，2025年）和粉末（Zhang等人，2023年）。
像许多其他疏水配体一样（Liu等人，2020年；Xue等人，2018年），叶黄素通常被认为在抗溶剂沉淀过程中被物理包裹在自组装的zein基质中（Yuan等人，2019年）。在这个过程中，溶剂极性的增加会诱导zein的自组装，叶黄素可能会被纳入生成的富含蛋白质的基质中。叶黄素的保护作用通常与在类胡萝卜素和周围环境之间形成屏障有关（Han等人，2024年；Steiner等人，2018年）。
然而，对基于蛋白质的包封机制的解释并不仅限于基质层面的包裹作用。一些研究利用从单体结构计算得到的亲和力得分或预测的结合模式来解释包封行为。例如，分子对接技术被用来将脉冲蛋白和山柰酚（apigenin）之间的亲和力得分与纳米颗粒包封性能联系起来（Li等人，2025年）。同样，zein和飞燕草素（phloretin）之间的有利亲和力预测也被用来解释zein-飞燕草素颗粒中配体稳定性的增强（Chen等人，2026年）。虽然这些方法提供了有用的分子层面见解，但抗溶剂沉淀涉及更大的结构尺度上的自组装。在这个尺度上，配体的保留可能还受到多聚体组装的影响，而不仅仅是局部结合相互作用。
这种区分很重要，因为目前尚不清楚在某一结构层面观察到的转变是否与更大结构尺度上的叶黄素保护作用相关。在zein-叶黄素粉末形成的背景下，该体系可能涉及乙醇富集的溶液、类悬浮液的中间状态和干燥的基质状态（Zhang等人，2023年）。在不同的结构尺度上进行观察时，乙醇依赖性的行为可能以不同的形式表现出来，如在稀溶液中失去溶液特性或在悬浮液中形成大颗粒。因此，一个相关的问题是，在单体模型或稀溶液中观察到的乙醇依赖性转变是否能够预测在功能更相关的悬浮液和粉末状态下的叶黄素保护作用。解答这个问题将有助于更全面地理解乙醇介导的zein-叶黄素组装过程，并为其合理设计提供依据。
因此，本研究使用了一个共同的乙醇浓度轴来研究不同结构尺度下的zein-叶黄素行为，从计算得到的单体模型到稀溶液、悬浮液和干燥粉末。具体来说，使用AlphaFold 3预测的α-zein结构作为全原子分子动力学模拟的初始模型，以研究乙醇依赖性的zein-叶黄素接触点的出现。同时，通过稀溶液确定系统开始向颗粒形成的转变范围。随后检查了更浓缩的悬浮液，以确定这些转变范围是否与叶黄素的保留率一致。最后，评估了在不同抗溶剂条件下制备的粉末的热稳定性，以了解小尺度上的转变如何影响粉末层面的保护性能。通过以乙醇浓度作为共同参考来评估这些系统，本研究旨在提供对乙醇介导的zein-叶黄素组装及其对叶黄素保护功能的更全面理解。
