《Food Bioscience》：Characterization of Protein-Anthocyanin Complexes and Investigation of Their Functional Properties in Pickering Emulsions
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•利用乳清蛋白分离物（WPI）或大豆蛋白分离物（SPI）与蔓越莓来源的花青素（ACN）构建了复合物。•O/W型Pickering乳液由蛋白-花青素复合物稳定。•pH 3条件下，由WPI-ACN稳定的乳液表现出更好的脂质氧化稳定性。•pH 9条件下，由SPI-ACN稳定的乳液表
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利用乳清蛋白分离物（WPI）或大豆蛋白分离物（SPI）与蔓越莓来源的花青素（ACN）构建了复合物。
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O/W型Pickering乳液由蛋白-花青素复合物稳定。
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pH 3条件下，由WPI-ACN稳定的乳液表现出更好的脂质氧化稳定性。
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pH 9条件下，由SPI-ACN稳定的乳液表现出更强的物理稳定性。
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蛋白类型、pH值及花青素络合对蛋白稳定的Pickering乳液具有影响。
引言
Pickering乳液是一种无表面活性剂体系，通过固体颗粒在油水界面进行稳定（Chang等，2023）。与传统乳液相比，Pickering乳液对环境胁迫表现出更强的耐受性，包括pH变化、冻融循环、高离子强度及温度波动（Kumar等，2022；Sun等，2022）。得益于其增强的物理稳定性，Pickering乳液已被广泛应用于食品、制药和化妆品行业，并越来越多地被用作包裹生物活性化合物的递送系统（Cheon等，2023；Demchuk & Patel，2020）。各种固体颗粒，包括蛋白质、多糖、脂质基颗粒和无机材料，均可作为Pickering乳液的有效稳定剂（L. Chen等，2020）。
蛋白质因其生物相容性和两亲性而成为有前景的食品级Pickering稳定剂。值得注意的是，其乳化能力可通过结构修饰得到增强（Bonomi，2005）。例如，热处理可诱导蛋白-蛋白交联，从而形成具有改善的Pickering稳定潜力的凝胶状聚集体或纳米颗粒（J. Wu等，2015）。此外，与花青素的络合也被报道可增强蛋白质的溶解性、起泡能力和乳化性能（Ma, Guo等，2022）。蛋清蛋白与原花青素的共价复合物表现出增强的润湿性和更刚性的界面结构，促进了在油水界面的稳定锚定（Zhang等，2024）。类似地，在碱性条件下与玫瑰花青素络合的乳清蛋白分离物（WPI）显示出显著高于单独WPI的乳化活性指数（EAI）（Y. Wang等，2022），而在pH 5.5下与蓝莓花青素络合的大豆蛋白分离物（SPI）相较于天然SPI表现出明显改善的乳化性能（H. Wu等，2024）。使用天然蛋白质与生物活性化合物作为Pickering稳定剂，符合消费者对清洁标签、可生物降解和可持续食品乳化剂日益增长的需求（Chang等，2023）。
蔓越莓（Vaccinium macrocarpon）富含花青素，主要为花青素苷和飞燕草素苷，并具有强效的抗氧化活性（?edbar?等，2023）。然而，花青素化学性质不稳定，暴露于热、光、氧气或pH变化时容易降解（Enaru等，2021）。与蛋白质的相互作用是提高花青素稳定性和功能性的有前景的策略，因为蛋白-花青素络合可以保护花青素免受降解并增强其理化性质（Ju等，2020；Zang, Chou, Geng等，2021）。蛋白质与花青素的相互作用可通过非共价和共价机制发生。非共价相互作用，包括氢键、疏水相互作用和静电吸引，通常是灵活且可逆的，一般在酸性条件下较为有利。相比之下，共价相互作用，如花青素醌形式与亲核氨基酸残基（包括半胱氨酸、赖氨酸和酪氨酸）之间的希夫碱形成或Michael型加成反应，更可能在碱性条件下发生（Z. Chen等，2019；Feng等，2023；Khalifa等，2018；Sui等，2018）。
尽管具有优异的物理稳定性，Pickering乳液在加工和储存过程中仍易受脂质氧化影响（M. Li等，2021）。脂质氧化会产生异味、不良气味以及潜在的有毒副产物。将抗氧化化合物（如花青素）引入Pickering体系可以延缓氧化变质并增强乳液稳定性（Yi等，2020）。例如，由WPI-ACN复合物稳定的乳液与仅由WPI稳定的乳液相比，脂质氢过氧化物（LH）和丙二醛（MDA）含量显著降低（Yi等，2020）。同样，由SPI-ACN纳米颗粒稳定的乳液在储存期间相对于由SPI稳定的乳液显示出LH和MDA生成量的减少，证实了花青素在乳液基质中的抗氧化作用（Ju等，2020）。
蛋白类型、花青素络合及pH值影响蛋白-花青素复合物在Pickering乳液中的功能特性。WPI和SPI分别是动物源和植物源蛋白的代表，在食品工业中被广泛使用。此外，花青素主要以花阳离子形式存在，一般在酸性条件下表现出更大的化学稳定性，而在碱性条件下更容易被氧化，这可能通过醌介导的反应促进与蛋白质的共价结合（J. Li等，2021）。因此，同时应用酸性和碱性条件可以更全面地评估pH和络合对蛋白-花青素复合物在Pickering乳液中形成和功能的影响。本研究的目标是利用WPI和SPI与蔓越莓来源的花青素开发蛋白-花青素复合物，并通过评估乳液的物理稳定性和氧化稳定性来评价其作为Pickering乳液稳定剂的应用。
章节摘要
材料
蔓越莓汁浓缩物由Ocean Spray Inc.（美国马萨诸塞州莱克维尔-米德尔堡）提供。本研究使用的蛋白质包括乳清蛋白分离物（WPI，Hilmar 9000；Hilmar Ingredients，美国加利福尼亚州）和大豆蛋白分离物（SPI，ProFam? 955；Archer Daniels Midland，美国伊利诺伊州迪凯特）。本研究所用WPI和SPI的典型氨基酸组成已由制造商报道。大豆油购自当地Publix杂货店（美国佛罗里达州莱克兰）。
傅里叶变换红外光谱
傅里叶变换红外光谱用于通过监测特征吸收带的变化来考察蛋白质与花青素之间的相互作用。WPI和WPI-ACN（图1A）以及SPI和SPI-ACN（图1B）的光谱显示出特征的C=O伸缩振动带以及酰胺I和酰胺II区域。这些区域提供了与花青素相关的结构特征和肽骨架环境变化的信息，对于评估复合物形成至关重要。完整的FTIR
结论
本研究成功利用WPI和SPI与蔓越莓来源的花青素开发了蛋白-花青素复合物。在所评估的配方中，pH 3条件下由WPI和WPI-ACN稳定的乳液表现出更优的物理稳定性，而花青素络合进一步增强了氧化稳定性。尽管基于SPI的乳液通常物理稳定性较差，但在pH 9条件下的络合显著增加了花青素结合能力，并明显改善了储存
CRediT作者贡献声明
Wenyi Fu：撰写——初稿、可视化、验证、软件、方法学、调查、正式分析、数据整理、概念化。Liwei Gu：撰写——审阅与编辑、可视化、指导
伦理批准
本文不包含任何作者进行的人类受试者或动物研究。
利益冲突声明
作者声明他们不存在可能影响本文所报告工作的已知竞争性财务利益或个人关系。
致谢
作者衷心感谢Gary W. Scheiffele（颗粒工程研究中心，佛罗里达大学）提供的技术协助和仪器支持。我们还感谢Doug Smith（佛罗里达大学跨学科生物技术研究中心，细胞计量核心设施）在共聚焦激光扫描显微镜成像方面提供的帮助。此外，感谢Dina Fernandez（ADM）提供的SPI，以及Qiqi Peng和Chao Wu（Hilmar Ingredients）提供的WPI。
Wenyi Fu|Liwei Gu
