蛋白質(zhì)-多酚-多糖三元復合物的結(jié)構(gòu)和功能特性研究進展

, , ,,,, ,

(1.中國農(nóng)業(yè)大學食品科學與營養(yǎng)工程學院,北京 100083;2.河南科技學院食品學院,河南新鄉(xiāng) 453003;3.中國農(nóng)業(yè)科學院蜜蜂研究所,北京 100093)

蛋白質(zhì)-多酚-多糖三元復合物的結(jié)構(gòu)和功能特性研究進展

楊偉1,2,李波2,徐響3,鄧楚君2,常金翠2,陳如炎2,趙通2,高彥祥1,*

(1.中國農(nóng)業(yè)大學食品科學與營養(yǎng)工程學院,北京 100083;2.河南科技學院食品學院,河南新鄉(xiāng) 453003;3.中國農(nóng)業(yè)科學院蜜蜂研究所,北京 100093)

蛋白質(zhì)-多酚-多糖三元復合物能夠影響食品體系的感官、功能和營養(yǎng)等特性。本文主要關(guān)注在不同食品體系中,蛋白質(zhì)、多酚和多糖三者之間通過非共價相互作用形成的三元復合物的結(jié)構(gòu)和功能特性,總結(jié)蛋白質(zhì)-多酚-多糖三元復合物對食品和飲料感官和功能等特性的影響,以及相關(guān)應用的科學問題,為更好理解蛋白質(zhì)-多酚-多糖三元復合物在食品體系中的應用提供依據(jù)。

蛋白質(zhì),多酚,多糖,三元復合物,非共價

多酚是一類具有C6-C3-C6結(jié)構(gòu)特征的化合物。作為植物營養(yǎng)素,多酚廣泛存在于食品和飲料,如茶、可可、水果、蔬菜及其加工產(chǎn)品中,其對人類健康具有許多潛在益處,如能夠減少癌癥和心血管疾病的發(fā)病率,特別適合作為功能食品營養(yǎng)強化劑[1]。

多酚能夠與食品中的主要營養(yǎng)素,如蛋白質(zhì)和多糖,通過非共價結(jié)合。有關(guān)蛋白質(zhì)-多糖、蛋白質(zhì)-多酚以及多糖-多酚非共價復合物的研究和綜述性報道很多[1-3]。鑒于多酚能夠分別與蛋白質(zhì)和多糖結(jié)合,近年來,有關(guān)蛋白質(zhì)、多酚和多糖三者之間的相互作用成為研究熱點。許多食品加工過程都存在蛋白質(zhì)、多酚和多糖共存體系。例如,果蔬飲料加工過程破壞了果蔬的細胞結(jié)構(gòu),進而使多酚類物質(zhì)與蛋白質(zhì)、植物細胞壁多糖混合存在于同一體系中。在蛋白質(zhì)、多酚和多糖共存體系中,會發(fā)生蛋白質(zhì)與多酚、多糖與多酚的聚集沉淀,以及蛋白質(zhì)、多酚和多糖三者之間非共價相互作用。本文主要關(guān)注食品和飲料中蛋白質(zhì)、多酚和多糖之間通過非共價相互作用形成的三元復合物的結(jié)構(gòu)和功能特性,總結(jié)該類復合物對食品和飲料的感官和功能特性影響及其相關(guān)應用的科學問題。

1 多酚-蛋白質(zhì)非共價復合物和多酚-多糖非共價復合物的研究進展

1.1多酚-蛋白質(zhì)非共價復合物

多酚與蛋白質(zhì)之間主要通過疏水鍵、氫鍵、離子鍵和范德華力等非共價鍵結(jié)合,其中疏水鍵和氫鍵為主要作用力。多酚與蛋白質(zhì)相互作用與兩者的結(jié)構(gòu)和濃度、溶液參數(shù)(pH、離子強度、溫度和酒精濃度)密切相關(guān)[2]。通常,溫度的增加會降低多酚對蛋白質(zhì)的親和能力;而當溶液pH接近蛋白質(zhì)等電點時,多酚對蛋白質(zhì)的親和能力較強。多酚的結(jié)合能夠誘導蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)的改變,主要是α-螺旋、β-折疊、β-轉(zhuǎn)角和無規(guī)則卷曲含量的增加或減少。同時,與游離蛋白質(zhì)相比,許多蛋白質(zhì)-多酚非共價復合物的溶解性降低。富含多酚的飲料,如蘋果汁、葡萄酒和啤酒中常存在渾濁現(xiàn)象,而這種現(xiàn)象的發(fā)生多與多酚和蛋白質(zhì)的相互作用有關(guān)[4-7]。例如,在啤酒中,渾濁被認為是谷類貯藏蛋白(大麥醇溶蛋白)溶于乙醇[8],與啤酒花中異戊二烯多酚或其它來自谷物的多酚類物質(zhì)相互作用的結(jié)果[9]。蛋白質(zhì)的其它功能特性也會因與多酚的結(jié)合而改變,例如增強或降低蛋白質(zhì)的熱穩(wěn)定性,提高蛋白質(zhì)的乳化特性,改變蛋白質(zhì)的凝膠點,以及抑制蛋白質(zhì)的消化吸收特性等[1-3]。

1.2多酚-多糖非共價復合物

多糖和多酚之間主要通過氫鍵及疏水鍵形成非共價復合物[10-13]。Sun-Waterhouse等人研究了水果多酚和果膠對面包性質(zhì)的影響,發(fā)現(xiàn)多酚主要通過非共價相互作用如氫鍵與果膠結(jié)合[14]。Hayashi等發(fā)現(xiàn)果膠的存在會減輕茶的澀味,這種現(xiàn)象可能是因為茶中的兒茶素與果膠形成了果膠-兒茶素復合物[15]。多酚的添加能夠影響淀粉糊的質(zhì)構(gòu)特性,可能與淀粉和多酚之間存在非共價相互作用有關(guān);同時,多酚能夠改變淀粉的消化和營養(yǎng)特性,可通過影響小腸刷狀緣上的腸道消化酶干擾餐后血糖反應[16-20]。黃烷-3-醇的存在能夠影響淀粉的結(jié)構(gòu),這可能與淀粉酶能夠通過黃烷-3-醇結(jié)合,進而與直鏈淀粉鏈更加接近有關(guān)[21]。與蛋白質(zhì)相互作用類似,一些多糖-多酚復合物也可能導致溶液濁度。例如,Mercedes Lataza Rovaletti等研究表明啤酒中的總糖可以與單寧酸作用,進而引起啤酒濁度的增加[22]。這種相互作用也能夠提高果汁中蛋白質(zhì)和多酚相互作用引起的濁度。

目前,有關(guān)蛋白質(zhì)、多酚和多糖三者相互作用研究內(nèi)容主要集中在兩個方面:一是基于蛋白質(zhì)與多酚的非共價相互作用所引起的啤酒、葡萄酒及果蔬汁中渾濁與沉淀問題以及多酚對人體內(nèi)重要消化酶功能特性的干擾作用;二是研究多酚對蛋白質(zhì)-多糖相互作用的影響,以解決食品體系中強化多酚等問題。

2 多糖對蛋白質(zhì)與多酚相互作用的影響

多酚類物質(zhì)能夠通過非共價鍵與蛋白質(zhì)形成可逆的復合物[23]。一些研究者關(guān)注多酚在食品體系中的存在所產(chǎn)生的問題,因為它們可以沉淀蛋白質(zhì),形成不溶性復合物,從而導致產(chǎn)品出現(xiàn)渾濁[24]。例如,在許多飲料中,渾濁和沉淀是啤酒、葡萄酒、黃酒等酒類產(chǎn)品以及茶飲料和果蔬汁等飲料普遍存在的技術(shù)難題,它會引起澀味,影響感官品質(zhì)。

研究表明,多糖能夠影響蛋白質(zhì)和多酚的聚集。最典型的例子是,果實成熟過程中澀味的消失被認為是細胞壁中果膠解聚后溶于水的片段干擾了唾液蛋白與多酚的結(jié)合,從而使其澀味變?nèi)鮗25-26]。同樣,在葡萄酒的感官品質(zhì)中也體現(xiàn)了這一重要特性。澀味通常是葡萄酒的重要感官特性之一,葡萄酒中的可溶性果膠可以干擾唾液富脯氨酸蛋白與單寧的聚集。在評定酒的澀味時,酸性多糖,如鼠李二糖的添加使?jié)稖p少,而中性多糖(如甘露糖蛋白和阿拉伯半乳聚糖白質(zhì))則對澀味幾乎沒有影響。這些澀味變化與多糖有關(guān),表明多糖干擾了唾液富脯氨酸蛋白與單寧的聚集。

Jockson報道[27],在果汁中,多糖類物質(zhì)能夠吸附在水溶性膠體,如白明膠的表面,阻止水溶性膠體與多酚類物質(zhì)的結(jié)合作用,從而抑制果汁渾濁。進一步研究表明,不同類型多糖對蛋白和多酚的相互作用影響不同。多糖因結(jié)構(gòu)不同而分為離子型多糖和中性多糖,它們對蛋白質(zhì)和多酚相互作用的影響程度不同。離子型多糖,如果膠、聚半乳糖醛酸、阿拉伯膠、硫酸葡聚糖、黃原膠和卡拉膠,能夠有效防止混濁和沉淀的形成,而中性多糖,如角豆樹膠、刺云實膠、瓜爾豆膠、阿拉伯半乳聚糖以及葡聚糖對蛋白質(zhì)-多酚復合物的形成無明顯的抑制作用[12,28-30]。但植物半乳甘露聚糖(如角豆樹膠、刺云實膠、瓜爾豆膠)能夠與黃原膠協(xié)同作用抑制蛋白質(zhì)與多酚的聚集[31]。多糖所具有的抑制蛋白質(zhì)-多酚復合物形成的能力隨多糖極性的增加而增強[29,32]。Susana Soares等在唾液蛋白和濃縮單寧混合溶液中分別加入阿拉伯膠、聚半乳糖醛酸和果膠,高速離心分離后,所得上清液和沉淀物分別進行了HPLC和SDS-PAGE分析,認為阿拉伯膠和聚半乳糖醛酸主要通過競爭機制抑制唾液蛋白和濃縮單寧引起的沉淀,而果膠則是與唾液蛋白和濃縮單寧形成蛋白質(zhì)-多酚-多糖三元復合物而減少沉淀的產(chǎn)生[33]。

多酚分子量能夠影響多糖對其與蛋白質(zhì)復合物的相互作用。Mateus和Carvalho等研究表明:原花青素分子量越小,多糖對蛋白質(zhì)-多酚復合物形成的抑制作用越明顯;而隨著原花青素聚合度的增加,多糖的抑制作用減小[29-30]。

一些學者從營養(yǎng)學角度研究了陰離子多糖對多酚和一些人體中的重要蛋白質(zhì)(如α-淀粉酶或胰蛋白酶)相互作用的影響。從營養(yǎng)學角度,多酚與這些蛋白質(zhì)之間的相互作用會引起負面效應,如降低口感潤滑度,引起粗糙、干燥和收縮的不愉快感,降低酶活性并減少營養(yǎng)素的吸收[34-35]。Susana等應用濁度法、熒光淬滅法及動態(tài)光散射,研究了阿拉伯膠、β-環(huán)糊精和果膠對α-淀粉酶與原花青素相互作用的影響,認為這三種多糖能夠干擾α-淀粉酶和原花青素的相互作用,同時指出阿拉伯膠和β-環(huán)糊精很可能是通過競爭機制與多酚結(jié)合,從而減少了蛋白質(zhì)與多酚的相互作用,而果膠則通過與α-淀粉酶、原花青素共同形成α-淀粉酶-原花青素-果膠三元復合物,通過增加復合物的水溶性而降低不溶性聚集體的形成[13]。RuiGoncalves等利用STD-NMR、熒光光譜法、濁度法研究了聚半乳糖醛酸、阿拉伯膠、果膠和黃原膠四種陰離子多糖對胰蛋白酶和原花青素B3相互作用的影響,結(jié)果表明聚半乳糖醛酸、阿拉伯膠、果膠和黃原膠通過競爭機制與原花青素B3結(jié)合而減少了胰蛋白酶與原花青素B3的結(jié)合[36]。

目前,學術(shù)界認為多糖干擾蛋白質(zhì)與多酚聚集,進而抑制溶液濁度形成的機制有兩種:多糖能夠與蛋白質(zhì)和多酚形成“蛋白質(zhì)-多酚-多糖三元復合物”,通過增加復合物的水溶性而抑制蛋白質(zhì)與多酚的聚集,如果膠、黃原膠和阿拉伯膠等[35,37];多糖通過競爭機制與多酚結(jié)合,而減少了蛋白質(zhì)與多酚的結(jié)合[37]。總之,許多多糖,尤其是陰離子多糖,主要通過競爭機制或形成蛋白質(zhì)-多酚-陰離子多糖三元復合結(jié)構(gòu)影響蛋白質(zhì)與多酚之間的相互作用。

另外,單糖和雙糖能夠?qū)Φ鞍踪|(zhì)-多酚復合物的溶解性產(chǎn)生影響。Harbertson等研究發(fā)現(xiàn)高濃度的葡萄糖、果糖和蔗糖能夠增加蛋白質(zhì)-單寧復合物的溶解度。這三種糖可能能夠通過增加氫鍵而增強單寧對蛋白質(zhì)的親和力,進而增加溶液中蛋白質(zhì)-單寧復合物的含量。不溶性蛋白質(zhì)-單寧復合物形成的越多,用于溶解這些復合物所需的單糖和雙糖濃度越高[39]。

需要指出的是,原料添加順序的不同能夠直接影響蛋白質(zhì)、多酚和多糖三者所形成的三元復合物的結(jié)構(gòu)特性。Yang等利用乳鐵蛋白、EGCG和果膠為原料,采用三種添加順序自組裝構(gòu)建三種結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)、多酚和多糖三元復合物。當乳鐵蛋白和果膠首先形成靜電復合物后,添加EGCG對三元復合物的濁度和粒徑幾乎沒有影響,復合物的粘彈性變化較小;而采用另外兩種添加順序,即先形成乳鐵蛋白-EGCG復合物,再與果膠形成三元復合物,以及先形成果膠-EGCG復合物,再與乳鐵蛋白形成三元復合物,這兩種形式的三元復合物的濁度和粒徑均隨EGCG濃度的增加而增加,且復合物的粘彈性有較大增加。由此可見,乳鐵蛋白、EGCG和果膠制備的三元復合物的濁度和粘彈性可以通過EGCG濃度和添加順序進行調(diào)控[40]。

3 多酚對蛋白質(zhì)與多糖相互作用的影響

作為食品的主要成分,蛋白質(zhì)和多糖對食品的質(zhì)構(gòu)起關(guān)鍵作用。蛋白質(zhì)和多糖的結(jié)構(gòu)和功能特性(如表面電荷、疏水性和流變學特性)、環(huán)境因素(如溫度、pH和離子強度)以及摩爾比等直接影響兩者相互作用。蛋白質(zhì)和多糖之間形成的復合物廣泛用于食品、化妝品和制藥工業(yè)。這些復合物可以用于包埋、傳遞功能性或生物活性成分,如礦物質(zhì),多酚,維生素,酶,藥物或肽類等至特定位點,控制它們在人體消化系統(tǒng)不同部位的消化速率,如口腔、胃、小腸或結(jié)腸[41-44]。近年來,食品工業(yè)對功能性配料的需求逐年增加,將多酚類物質(zhì)作為功能性配料強化到食品中,其對食品結(jié)構(gòu)和功能特性的影響越來越受到關(guān)注。多酚能夠引起蛋白質(zhì)二級和三級結(jié)構(gòu)變化。這種由多酚誘導的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)變化可能影響蛋白質(zhì)和多糖之間的靜電相互作用,進而影響蛋白質(zhì)-多糖復合物的物理化學特性。

研究發(fā)現(xiàn),多酚能夠增強蛋白質(zhì)與多糖的結(jié)合能力。Le?laAberkane等利用ITC、DLS、電泳遷移率、濁度法、光學顯微鏡及紅外光譜等方法,從熱力學角度研究了槲皮素對β-乳球蛋白(BLG)和阿拉伯膠(TAG)復合物的影響[45]。ITC數(shù)據(jù)顯示BLG和阿拉伯膠-槲皮素復合物(TAGQ)之間的相互作用分為兩個階段。第一個階段為放熱過程,由焓變驅(qū)動,BLG和TAGQ之間主要通過靜電和氫鍵相互作用。該現(xiàn)象經(jīng)FTIR驗證,即蛋白質(zhì)失去部分α-螺旋結(jié)構(gòu),構(gòu)象發(fā)生改變。第二階段為吸熱過程,由熵變驅(qū)動,這與BLG和TAGQ之間的疏水相互作用,以及BLG疏水氨基酸暴露所引起的β-折疊含量減小有關(guān)。槲皮素的加入進一步減小了BLG中β-折疊結(jié)構(gòu)。與TAG相比,TAGQ能夠與更多的BLG結(jié)合,由此可見,槲皮素的添加增強了β-乳球蛋白和阿拉伯膠之間的相互作用。同時,Wang等在研究利用大豆分離蛋白-k-卡拉膠復合物傳遞槲皮萬壽菊素中發(fā)現(xiàn),槲皮萬壽菊素能夠增強大豆分離蛋白和k-卡拉膠之間的結(jié)合能力,提高了大豆分離蛋白-k-卡拉膠復合物的物理穩(wěn)定性[46]。

多酚結(jié)構(gòu)和溶液pH能夠影響蛋白質(zhì)-多酚-多糖三元復合物的粒徑和ζ-電位。多酚在與蛋白質(zhì)結(jié)合時,因其種類不同而影響它們與蛋白質(zhì)的親和能力,進而影響蛋白質(zhì)-多酚-多糖三元復合物的顆粒粒徑。Thongkaew等在不同pH條件(pH3.2、5.2和6.1)下研究了不同結(jié)構(gòu)多酚對熱處理乳清分離蛋白(Pre-HWPI)和果膠復合物的影響[47]。在pH3.2時,添加兒茶素和葡萄籽提取物和芙蓉提取物對Pre-HWPI-果膠復合物顆粒的粒徑影響不大,而添加單寧酸能夠減小復合物的粒徑。在pH5.2時,當多酚濃度為0.1%時,Pre-HWPI-果膠復合物顆粒的粒徑減小。在pH6.1時,除兒茶素外,多酚的添加減小了溶液中復合物的粒徑。同樣,多酚結(jié)構(gòu)能夠影響蛋白質(zhì)-多酚-多糖三元復合物的ζ-電位。在pH3.2,添加多酚前后顯著影響Pre-HWPI-果膠復合物的ζ-電位;在pH5.2和6.1時,添加兒茶素、葡萄籽提取物和兒茶素對復合物ζ-電位影響較小,而添加芙蓉提取物能夠引起復合物ζ-電位的減小。

多酚能夠提高焙烤食品的質(zhì)構(gòu)特性,這也與蛋白質(zhì)-多酚-多糖三元復合物的形成有關(guān)。Sivam等在面包面團中添加果膠用于強化膳食纖維,同時加入水果提取物用于強化多酚。果膠和多酚的加入使小麥蛋白和淀粉的分子構(gòu)象和結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化,顯著改變了面包的質(zhì)構(gòu)特性。光譜學分析表明,氫鍵和疏水鍵共同參與面包組分(主要是小麥蛋白和淀粉)與多酚和果膠的相互作用,所形成的蛋白質(zhì)-多酚-多糖三元復合物影響了面包的質(zhì)構(gòu)特性[48]。

另外,蛋白質(zhì)-多酚-多糖三元復合物較之蛋白質(zhì)-多糖復合物在油水界面上表現(xiàn)出不同的界面特性。β-乳球蛋白-兒茶素-果膠三元復合物在界面所形成的膜具有更高的彈性,兒茶素的添加能夠進一步提高乳液的穩(wěn)定性。殼聚糖也具有相同的結(jié)果[49]。

4 蛋白質(zhì)對多糖與多酚相互作用的影響

蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和特性也直接影響蛋白質(zhì)與多酚的相互作用。

Gazzola等研究了葡萄酒中蛋白質(zhì)、多糖和多酚所引起的濁度變化問題[38]。通過從白葡萄酒中分離純化多酚、多糖以及5種具有不同結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的蛋白質(zhì):1種幾丁質(zhì)酶(稱為CHIT C)和4種類甜蛋白(分別稱為TLP C、TLP D、TLP H和TLP I)。CHIT C易于通過熱誘導發(fā)生聚集,該聚集行為不受多糖和多酚的影響,因此,CHIT C對葡萄酒濁度的貢獻主要來自于其本身的聚集。四種類甜蛋白之間因熱誘導聚集能力、表面電荷和疏水性等的差異,對葡萄酒濁度的貢獻不同。TLP Ⅰ帶有較高電荷,最傾向于聚集。當加入多酚后,TLP I-多酚復合物具有最大的粒徑。當TLP I和多酚、多糖同時存在時,該體系的粒徑介于游離TLP I和TLP I-多酚混合體系之間。TLP C與TLP Ⅰ類似,也傾向于形成聚集體,但TLP C所形成的顆粒粒徑最小。當多酚和/或多糖存在時,TLP C-多酚-多糖三元復合物的粒徑較之游離TLP C小。對于TLP D和TLP H,這兩種蛋白質(zhì)并不傾向于形成熱聚集體。TLP D-多酚復合物的粒徑最小,而與TLP C不同,TLP D-多酚-多糖三元復合物的粒徑最大。對于TLP H,TLP H-多糖復合物的粒徑最大,其次是TLP H-多酚-多糖三元復合物和TLP H-多酚復合物。通過上述分析可以看出,在白葡萄酒體系中,不同種類蛋白質(zhì)因它們的結(jié)構(gòu)和理化特性的不同而直接影響多糖對蛋白質(zhì)與多酚的相互作用。

5 蛋白質(zhì)-多酚-多糖三元復合物體系中多酚的消化吸收特性

多酚攝入主要是通過復雜的食品基質(zhì),如水果、果汁、水果酸奶,經(jīng)過消化過程而吸收利用的。消化過程如何影響食品基質(zhì)中多酚的穩(wěn)定性和生物可利用率問題,直接影響人體對多酚的利用。許多研究報道了體外模擬胃腸道對單獨多酚及食品基質(zhì)(如飲料和食品)中多酚的穩(wěn)定性和生物利用率[50-51]。在胃腸道中,多酚能夠與許多食品成分結(jié)合,保護其不被降解,進而利于其在體內(nèi)的傳遞與吸收。

蛋白質(zhì)-多酚-多糖三元復合物在胃腸道消化過程中,多酚逐漸從蛋白質(zhì)-多糖復合物中釋放,進而吸收而發(fā)揮其生物效應;且在不同消化道環(huán)境中,多酚的釋放和抗氧化活性也可能有所不同。Oliveira等利用體外模型模擬胃腸條件研究了β-乳球蛋白和果膠復合物中矢車菊素-3-葡萄糖苷和(+)-兒茶素的生物利用率。果膠-多酚二元復合物經(jīng)口腔消化,矢車菊素-3-葡萄糖苷生物利用率增加90%,這可能是口腔中的α-淀粉酶競爭結(jié)合矢車菊素-3-葡萄糖苷,干擾了矢車菊素-3-葡萄糖苷與果膠的結(jié)合,有利于多酚從果膠-多酚復合物中釋放;而在β-乳球蛋白-多酚-果膠三元復合物中,矢車菊素-3-葡萄糖苷逐漸從三元復合物中釋放出來,生物利用率增加14%。在果膠-多酚二元復合物和β-乳球蛋白-多酚-果膠三元復合物中,(+)-兒茶素的生物利用率分別降低23%和13%。在胃液的作用下,果膠-多酚二元復合物和β-乳球蛋白-多酚-果膠三元復合物中,矢車菊素-3-葡萄糖苷生物可利用率分別下降85%和28%,這與在低pH條件下,多酚與果膠之間較強的相互作用有關(guān)。多酚的抗氧化能力在胃液條件增加,隨后在腸道中降低[52]?？傊?多酚在消化過程中的生物利用率和抗氧化能力與多酚的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)、食品基質(zhì)的組成和結(jié)構(gòu),以及體系的pH和溫度均密切相關(guān)。

需要指出的是,食品中多酚在哺乳動物和微生物代謝時會發(fā)生改性。例如,在腸和肝消化代謝異生過程中,多酚能夠轉(zhuǎn)換為甲基化、糖醛酸化和磺化代謝物等形式[53-55]。此外,在胃和小腸中未吸收的多酚,可以在大腸里通過結(jié)腸菌群代謝為較小分子量的代謝物,如1,3-二苯基丙烷,γ-戊內(nèi)酯,苯基烷基羧酸,苯甲酸和其它芳香族化合物[56-60]。當?shù)鞍踪|(zhì)和多糖參與多酚的消化吸收時,它們可能會影響多酚的生物利用率及其轉(zhuǎn)變形式。因此,在研究多酚生物活性變化時,應結(jié)合其具體的運載體系進行相關(guān)評價。

6 展望

食品飲料中蛋白質(zhì)、多酚和多糖三者之間相互作用極大影響了它們各自的結(jié)構(gòu)和功能特性。目前有關(guān)蛋白質(zhì)、多酚和多糖相互作用引起的諸如濁度、流變學特性和多酚類化合物生物利用率變化等研究較少,深入研究蛋白質(zhì)-多酚-多糖三元復合物結(jié)構(gòu)和功能特性,有利于復合物的開發(fā)利用,提高多酚在食品加工過程或消化條件下的穩(wěn)定性,并通過設(shè)計合理的蛋白質(zhì)-多糖復合物傳遞系統(tǒng)提高多酚類化合物的穩(wěn)定性和生物利用率。同時,掌握蛋白質(zhì)-多酚-多糖三元復合物形成的熱力學和動力學規(guī)律,能夠為進一步提高食品的品質(zhì)提供更加科學的理論依據(jù)。

[1]Bordenave N,Hamaker B R,Ferruzzi M G. Nature and consequences of non-covalent interactions between flavonoids and macronutrients in foods[J]. Food & function,2014,5(1):18-34.

[2]Ozdal T,Capanoglu E,Altay F. A review on protein-phenolic interactions and associated changes[J]. Food Research International,2013,51(2):954-970.

[3]Le Bourvellec C,Renard C. Interactions between polyphenols and macromolecules:quantification methods and mechanisms[J]. Critical reviews in food science and nutrition,2012,52(3):213-248.

[4]Beveridge T,Wrolstad R E. Haze and cloud in apple juices[J]. Critical Reviews in Food Science & Nutrition,1997,37(1):75-91.

[5]Esteruelas M,Kontoudakis N,Gil M,et al. Phenolic compounds present in natural haze protein of Sauvignon white wine[J]. Food Research International,2011,44(1):77-83.

[6]Wu L,Lu Y. Electrophoretic method for the identification of a haze-active protein in grape seeds[J]. Journal of agricultural and food chemistry,2004,52(10):3130-3135.

[7]Miedl M,Garcia M A,Bamforth C W. Haze formation in model beer systems[J]. Journal of agricultural and food chemistry,2005,53(26):10161-10165.

[8]Asano K,Shinagawa K,Hashimoto N. Characterization of haze-forming proteins of beer and their roles in chill haze formation[J]. J. Am. Soc. Brew. Chem,1982,40(4):147-154.

[9]McMurrough I,Hennigan G P,Loughrey M J. Contents of simple,polymeric and complexedflavanols in worts and beers and their relationship to haze formation[J]. Journal of the Institute of Brewing,1983,89(1):15-23.

[10]McManus J P,Davis K G,Beart J E,et al. Polyphenol interactions. Part 1. Introduction;some observations on the reversible complexation of polyphenols with proteins and polysaccharides[J]. Journal of the Chemical Society,Perkin Transactions 2,1985(9):1429-1438.

[11]Vernhet A,Pellerin P,Prieur C,et al. Charge properties of some grape and wine polysaccharide and polyphenolic fractions[J]. American Journal of Enology and Viticulture,1996,47(1):25-30.

[12]De Freitas V,Carvalho E,Mateus N. Study of carbohydrate influence on protein-tannin aggregation by nephelometry[J]. Food Chemistry,2003,81(4):503-509.

[12]de Freitas V,Carvalho E,Mateus N. Study of carbohydrate influence on protein-tannin aggregation by nephelometry[J]. Food Chemistry,2003,81(4):503-509.

[13]Soares S I,Gonc?alves R M,Fernandes I V A,et al. Mechanistic approach by which polysaccharides inhibitα-amylase/procyanidinaggregation[J]. Journal of agricultural and food chemistry,2009,57(10):4352-4358.

[14]Sun-Waterhouse D,Sivam A S,Cooney J,et al. Effects of added fruit polyphenols and pectin on the properties of finished breads revealed by HPLC/LC-MS and size-exclusion HPLC[J]. Food Research International,2011,44(9):3047-3056.

[15]Hayashi N,Ujihara T,Kohata K. Reduction of catechin astringency by the complexation of gallate-type catechins with pectin[J]. Bioscience,biotechnology,and biochemistry,2005,69(7):1306-1310.

[16]Lo Piparo E,Scheib H,Frei N,et al. Flavonoids for controlling starch digestion:structural requirements for inhibiting humanα-amylase[J]. Journal of medicinal chemistry,2008,51(12):3555-3561.

[17]Hanhineva K,T?rr?nen R,Bondia-Pons I,et al. Impact of dietary polyphenols on carbohydrate metabolism[J]. International journal of molecular sciences,2010,11(4):1365-1402.

[18]Matsui T,Tanaka T,Tamura S,et al.α-Glucosidase inhibitory profile of catechins and theaflavins[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry,2007,55(1):99-105.

[19]Nakahara K,Izumi R,Kodama T,et al. Inhibition of postprandial hyperglycaemia by oolong tea extract(OTE)[J]. Phytotherapy Research,1994,8(7):433-435.

[20]Shimizu M,Kobayashi Y,Suzuki M,et al. Regulation of intestinal glucose transport by tea catechins[J]. Biofactors,2000,13(1-4):61-65.

[21]Liu J,Wang M,Peng S,et al. Effect of green tea catechins on the postprandial glycemic response to starches differing in amylose content[J]. Journal of agricultural and food chemistry,2011,59(9):4582-4588.

[22]Rovaletti M M L,Benítez E I,Amezaga N M J M,et al. Polysaccharides influence on the interaction between tannic acid and haze active proteins in beer[J]. Food Research International,2014,62:779-785.

[23]Frazier R A,Papadopoulou A,Mueller-Harvey I,et al. Probing protein-tannin interactions by isothermal titration microcalorimetry[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry,2003,51(18):5189-5195.

[24]Siebert K J. Haze formation in beverages[J]. LWT-Food Science and Technology,2006,39(9):987-994.

[25]Goldstein J L,Swain T. The inhibition of enzymes by tannins[J].Phytochemistry,1965,4:185-192.

[26]Ozawa,T.,Lilley,T. H.,et al.Polyphenol interaction:astringency and the loss of astringency in ripening fruit[J]. Hytochemistry,1987,26:2937-2942.

[27]Jackson G,DonnellyBJ.The chemical nature and precursors of clarified apple juice sediment[J]. Journal of Food science,1968,33:254-257.

[28]Haslam,E.,Lilley,T. H.,et al.The influence of polysaccharides upon polyphenol-protein interactions. In:CompteRendu des Journ′eesInternationalesd’Etudes du GroupePolyph′enols[J]. GroupePolyph′enols,1992,16:266-269.

[29]Mateus N,Pinto R,Ruao P,et al. Influence of the addition of grape seed procyanidins to Port wines in the resulting reactivity with human salivary proteins[J]. Food Chemistry,2004,84:195-200.

[30]Carvalho E,Mateus N,et al. Influence of wine pectic polysaccharides on the interactions between condensed tannins and salivary proteins[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry,2006,54:8936-8944.

[31]Luck G,Liao H,Murray N J,et al. Polyphenols,stringency and proline-rich proteins[J]. Phytochemistry,1994,37:357-371.

[32]Casal E.,Ramirez P. Effect of supercritical carbon dioxide treatment on the Maillardreactionin model food systems[J]. Food Chemistry,2006,97:272-276.

[33]Susana Soares,NunoMateus. Carbohydrates inhibit salivary proteins precipitation by condensed tannins.[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 2012,60:3966-3972.

[34]McManus J P,Davis K G,Lilley T H,et al. The association of proteins with polyphenols[J]. Journal of the Chemical Society,Chemical Communications,1981(7):309b-311.

[35]Gon?alves R,Mateus N,De Freitas V. Influence of carbohydrates on the interaction of procyanidin B3 with trypsin[J]. Journal of agricultural and food chemistry,2011,59(21):11794-11802.

[36]RuiGoncalves,NunoMateus. Influence of Carbohydrates on the Interaction of Procyanidin B3 with Trypsin.[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 2011,59,11794-11802.

[37]Soares S,Mateus N,de Freitas V. Carbohydrates inhibit salivary proteins precipitation by condensed tannins[J]. Journal of agricultural and food chemistry,2012,60(15):3966-3972.

[38]Gazzola D,Van Sluyter S C,Curioni A,et al. Roles of proteins,polysaccharides,and phenolics in haze formation in white wine via reconstitution experiments[J]. Journal of agricultural and food chemistry,2012,60(42):10666-10673.

[39]Harbertson J F,Yuan C,Mireles M S,et al. Glucose,fructose and sucrose increase the solubility of protein-tannin complexes and at high concentration,glucose and sucrose interfere with bisulphite bleaching of wine pigments[J]. Food chemistry,2013,138(1):556-563.

[40]Yang W,Xu C,Liu F,et al. Fabrication Mechanism and Structural Characteristics of the Ternary Aggregates by Lactoferrin,Pectin,and(-)-EpigallocatechinGallate Using Multispectroscopic Methods[J]. Journal of agricultural and food chemistry,2015,63(20):5046-5054.

[41]Chen L,Remondetto G E,Subirade M. Food protein-based materials as nutraceutical delivery systems[J]. Trends in Food Science & Technology,2006,17(5):272-283.

[42]McClements D J,Decker E A,Park Y,et al. Designing food structure to control stability,digestion,release and absorption of lipophilic food components[J]. Food Biophysics,2008,3(2):219-228.

[43]Ubbink J,Burbidge A,Mezzenga R. Food structure and functionality:a soft matter perspective[J]. Soft matter,2008,4(8):1569-1581.

[44]Parada J,Aguilera J M. Food microstructure affects the bioavailability of several nutrients[J]. Journal of food science,2007,72(2):R21-R32.

[45]Le?laAberkane,JordaneJasniewski. Structuration mechanism ofβ-lactoglobulin e acacia gum assemblies in presence of quercetin[J]. Food Hydrocolloids,2012,29:9-20.

[46]Wang W,Liu F,Gao Y. Quercetagetin loaded in soy protein isolate-κ-carrageenan complex:Fabrication mechanism and protective effect[J]. Food Research International,2016,83:31-40.

[47]Thongkaew C,Gibis M,Hinrichs J,et al. Polyphenol interactions with whey protein isolate and whey protein isolate-pectin coacervates[J]. Food Hydrocolloids,2014,41:103-112.

[48]Sivam A S,Sun-Waterhouse D,Perera C O,et al. Application of FT-IR and Raman spectroscopy for the study of biopolymers in breads fortified with fibre and polyphenols[J]. Food Research International,2013,50(2):574-585.

[49]Oliveira A L,von Staszewski M,Ruiz-Henestrosa V M P,et al. Impact of pectin or chitosan on bulk,interfacial and antioxidant properties of(+)-catechin andβ-lactoglobulin ternary mixtures[J]. Food Hydrocolloids,2016,55:119-127.

[50]Bouayed J,DeuBer H,Hoffmann L,et al. Bioaccessible and dialysable polyphenols in selected apple varieties followinginvitrodigestion vs. their native patterns[J]. Food Chemistry,2012,131(4):1466-1472.

[51]Bermúdez-Soto M J,Tomás-Barberán F A,García-Conesa M T. Stability of polyphenols in chokeberry(Aroniamelanocarpa)subjected toinvitrogastric and pancreatic digestion[J]. Food Chemistry,2007,102(3):865-874.

[52]Oliveira A,Pintado M.Invitroevaluation of the effects of protein-polyphenol-polysaccharide interactions on(+)-catechin and cyanidin-3-glucoside bioaccessibility[J]. Food & function,2015,6(11):3444-3453.

[53]Manach C,Donovan J L. Pharmacokinetics and metabolism of dietary flavonoids in humans[J]. Free radical research,2004,38(8):771-785.

[54]Neilson A P,Ferruzzi M G. Influence of formulation and processing on absorption and metabolism of flavan-3-ols from tea and cocoa[J]. Annual review of food science and technology,2011,2:125-151.

[55]Spencer J P E. Metabolism of tea flavonoids in the gastrointestinal tract[J]. The Journal of nutrition,2003,133(10):3255S-3261S.

[56]Gonthier M P,Cheynier V,Donovan J L,et al. Microbial aromatic acid metabolites formed in the gut account for a major fraction of the polyphenols excreted in urine of rats fed red wine polyphenols[J]. The Journal of nutrition,2003,133(2):461-467.

[57]Kohri T,Nanjo F,Suzuki M,et al. Synthesis of(-)-[4-3 H]epigallocatechingallate and its metabolic fate in rats after intravenous administration[J]. Journal of agricultural and food chemistry,2001,49(2):1042-1048.

[58]Lin Y T,Hsiu S L,Hou Y C,et al. Degradation of flavonoid aglycones by rabbit,rat and human fecal flora[J]. Biological and Pharmaceutical Bulletin,2003,26(5):747-751.

[59]Monagas M,Urpi-Sarda M,Sánchez-Patán F,et al. Insights into the metabolism and microbial biotransformation of dietary flavan-3-ols and the bioactivity of their metabolites[J]. Food & function,2010,1(3):233-253.

[60]Tzounis X,Vulevic J,Kuhnle G G C,et al. Flavanol monomer-induced changes to the human faecalmicroflora[J]. British Journal of Nutrition,2008,99(04):782-792.

Advanceinresearchonthestructuralandfunctioncharacteristicsofnoncovalentinteractionsofprotein,polyphenolandpolysaccharide

YANGWei1,2,LIBo2,XUXiang3,DENGChu-jun2,CHANGJin-cui2,CHENRu-yan2,ZHAOTong2,GAOYan-xiang1,*

(1.College of Food Science and Nutritional Engineering,China Agricultural University,Beijing 100083,China;2.School of Food Science and Technology,Henan Institute of Science and Technology,Xinxiang 453003,China;3.Institute of Apicultural Research,Chinese Academy of Agricultural Sciences,Beijing 100093,China)

It has been shown that the noncovalent interactions of protein,polyphenol and polysaccharide are partially responsible for the sensory properties,functional and nutritional attributes of food systems. Based on the extensive literature review,the paper overviews the possible mechanisms and structural characteristics involved in the formation of the ternary complexes with protein,polyphenol and polysaccharide. It will allow a better understanding of the functional characteristics of the ternary complexes of protein,polyphenol and polysaccharide on food systems.

protein;polyphenol;polysaccharide;the ternary complexes;noncovalent

2017-02-15

楊偉(1981-)，男，博士，講師，研究方向：食品添加劑與功能配料，E-mail:ywcomwy@163.com。

*通訊作者:高彥祥(1961-)，男，博士，教授，研究方向：食品添加劑與功能配料，E-mail:gyxcau@126.com。

國家自然科學基金面上項目(31371835)；國家自然科學基金青年科學基金項目(31601511)；河南科技學院博士啟動基金項目(205010616001)；國家級大學生創(chuàng)新訓練項目(201610467026)。

TS201.1

:A

:1002-0306(2017)17-0329-06

10.13386/j.issn1002-0306.2017.17.064