钙离子介导的阿魏酸与乳清蛋白自由基接枝：理化表征及其对铅毒性的拮抗作用

《Food Chemistry》：Ca2+-mediated free radical grafting of whey protein with ferulic acid: Physicochemical characterization and antagonistic effects on lead toxicity

　　• 阿魏酸通过Ca2?介导的自由基接枝法与乳清蛋白结合。• WP-FA复合物的物理和化学结构性质得到改善。• WP-FA复合物表现出更高的抗氧化能力、稳定性和铅螯合能力。• 在小鼠模型中，WP-FA减少了铅的积累并促进了其排泄。• WP-FA减轻了铅引起的认知障碍和组织损伤。**引言**铅暴露引起的中毒仍然是全球重大公共卫生问题（Karagas等，2022；Scimeca等，2025）。由于铅在环境中广泛存在，它可以通过多种机制在体内积累，包括摄入受污染的食物和水以及吸入空气中的污染物，对多个器官系统产生毒性作用（Ji等，2024；Wang、Cheng等，2025；Wang、Huang等，2025；Wang、Li等，2025；Wang、Zhou等，2025）。铅具有很高的生物富集潜力。吸收后，它主要通过血液循环转移到肝脏、肾脏和大脑等软组织，其中大部分最终作为不溶性盐沉积在骨骼中（Cheng、Yu等，2024；Meng等，2021）。在特定的生理或病理条件下，储存的铅可能重新动员进入血液，引发内源性铅暴露（Chen等，2025）。因此，即使是低剂量暴露仍然构成持续的健康风险。传统的铅中毒临床管理主要依赖于螯合剂，如依地酸钙钠和二巯丁二酸，它们与Pb2?形成稳定复合物以促进其排泄（Ji等，2024）。然而，这些螯合剂固有的毒性，包括肾毒性和胃肠道不适，从根本上限制了它们的长期应用（Shen等，2025）。因此，开发安全有效的生物活性物质来清除组织中的铅积累并减轻其毒性损害是一个紧迫的研究优先事项。在应对铅相关毒性的可能候选物质中，许多具有抗氧化特性的植物多酚化合物显示出非凡的潜力。其中，阿魏酸在大田作物（如水果、蔬菜、小麦麸、稻麸）中特别丰富，并具有经过充分验证的生物安全性（Lalith Kumar和Muralidhara，2014；Shi等，2025）。其共振稳定的苯氧基结构，结合侧链共轭作用，使阿魏酸在清除自由基方面表现出优异的性能（Kelainy等，2019）。此外，其诱导Nrf2核积累的能力可有效激活内源性抗氧化防御系统（Chaiprasongsuk等，2016；Guo、Mao等，2025；Guo、Ming等，2025）。根据Kelainy等（2019）的研究，阿魏酸的摄入可以减轻铅暴露对小鼠睾丸和肾脏组织造成的损伤，表现为活性氧、脂质过氧化、DNA片段化和组织学病变水平的逆转（Kelainy等，2019）。在神经元PC12细胞模型中，阿魏酸被发现能促进铅诱导的神经突起生长抑制，这主要归因于其对ERK1/2-Nrf2抗氧化通路的调节（Yu等，2016）。然而，尽管这种酚酸抗氧化剂表现出多种健康益处，其在食品和制药行业中的实际应用受到其稳定性差、水溶性低和生物利用度有限的限制（Mosleh等，2025；Sun等，2025）。为了克服这些限制，与蛋白质形成复合物已成为提高多酚化合物生物利用度和功能性能的有效方法（Ouyang等，2025；Zhang、Cheng等，2021）。乳清蛋白是乳制品工业的副产品，广泛应用于功能食品和营养补充剂中。由于其优异的营养特性和功能特性，包括乳化、凝胶化和包封能力，乳清蛋白经常被用作生物活性物质的载体和稳定剂（Baba等，2021；Luo等，2025）。乳清蛋白与多酚之间的共价复合物可以通过自由基接枝、碱处理或酶学方法形成。其中，由抗坏血酸和过氧化氢引发的自由基接枝在温和条件下特别有效（Yang等，2026）。在我们先前的研究中，我们观察到Ca2?可以增加乳清蛋白-多酚复合物的自由基接枝率，同时提高多酚的稳定性和增强其生物活性（Wang等，2024）。因此，值得探讨通过这种方法构建的乳清蛋白-阿魏酸共价复合物是否能提高阿魏酸的稳定性，从而增强其抗铅生物活性。尽管已经证明蛋白质-多酚复合物可以提高多酚的稳定性和功能特性，但对于乳清蛋白-阿魏酸体系，Ca2?浓度对其共价接枝效率、结构稳定性和铅螯合能力的具体调节作用尚不清楚。此外，仍然缺乏系统性的实验证据来证明乳清蛋白-阿魏酸共价复合物是否能有效减少体内铅积累并减轻铅诱导的毒性损伤。我们预期受Ca2?影响的乳清蛋白-阿魏酸共价复合物的结构变化将与它们的功能特性密切相关。为了验证这一假设，本研究旨在系统研究Ca2?浓度对通过自由基接枝法制备的乳清蛋白-阿魏酸共价复合物的影响，重点关注多酚结合含量以及结构和功能特性，包括体外抗氧化活性、稳定性和铅螯合能力。在此基础上，将采用小鼠模型进一步探讨乳清蛋白-阿魏酸复合物对铅毒性的体内保护效果及其潜在机制。本研究的结果可能为开发排铅功能食品提供创新见解。**材料**乳清蛋白分离物（蛋白质含量≥90%）购自澳美思生物科技（中国上海）。阿魏酸（≥98%）购自索莱宝生物科技（中国北京）。过氧化氢购自江天化学科技（中国天津）。本实验中使用的所有其他化学品均为至少分析纯级别。**乳清蛋白-阿魏酸共价复合物的制备**乳清蛋白-阿魏酸共价复合物参考Wang等人的方法合成（Chen等，2022；Li、Li等...）**乳清蛋白-阿魏酸共价结合物的确认**乳清蛋白与阿魏酸之间自由基接枝的提议机制如图1A所示。在此过程中，抗坏血酸和过氧化氢作为氧化还原对产生羟基自由基，它们从蛋白质侧链上的羟基、氨基或巯基上夺取氢原子，形成蛋白质衍生自由基（Yang、Chen等，2025；Yang、Gao等，2025）。这些中间体随后与阿魏酸的羟基结合，生成共价乳清蛋白-阿魏酸结合物。**讨论**乳清蛋白与阿魏酸之间的结合效率本质上取决于乳清蛋白上反应性基团的暴露程度及其与阿魏酸的共价结合，这一过程受到Ca2?浓度的严格调节。在4 mmol/L Ca2?（WP-FA-4）条件下，体系达到了最高的阿魏酸结合当量，直接反映了最佳的结合效率。这种优越性源于Ca2?介导的与乳清蛋白分子上阴离子基团之间的静电相互作用和盐桥形成，这诱导蛋白质发生轻微的...（后面内容不完整）**结论**总之，我们的研究提供了初步证据，表明通过Ca2?介导的自由基接枝法制备的乳清蛋白-阿魏酸共价结合物具有良好的理化性质和减轻铅毒性的潜力。乳清蛋白-阿魏酸结合物可能通过多种机制发挥保护作用，包括其纳米结构赋予的稳定性和生物可及性增强、有效的铅螯合和促进排泄、通过清除自由基减少氧化损伤，以及...（后面内容不完整）**作者贡献声明**Yingjie Wang：写作–审阅与编辑，写作–初稿，调查，正式分析。Sheng Wang：写作–初稿，软件，方法论，正式分析。Jianxun Gao：资源，方法论。Siyu Pang：调查，数据管理。Zhenye Jia：方法论。Zonghang Li：数据管理。Heliang Guo：数据管理。Dai Cheng：写作–审阅与编辑，监督，资源，项目管理，资金获取，概念构思。**未引用参考文献**Khan等，2025**利益冲突声明**作者声明他们没有已知的竞争性经济利益或个人关系，这些可能看似影响本文报告的工作。**致谢**本工作得到国家重点研发计划（资助编号：2022YFF1102800）、天津市科技计划项目（编号：22JCYBJC00360）和天津市科技计划项目（编号：21ZYJDJC00060）的支持。Yingjie Wang | Sheng Wang | Jianxun Gao | Siyu Pang | Zhenye Jia | Zonghang Li | Heliang Guo | Dai Cheng