多酚的功能性質(zhì)及與蛋白質(zhì)、多糖相互作用研究進展

曲 敏，陳 強，孫冰玉，呂銘守，劉琳琳，朱秀清

（哈爾濱商業(yè)大學(xué)食品工程學(xué)院，黑龍江省普通高校食品科學(xué)與工程重點實驗室，黑龍江哈爾濱 150076）

多酚（Polyphenols）是存在于許多高等植物葉片和果實中的一大類重要的次生代謝產(chǎn)物的總稱，是具有多種化學(xué)結(jié)構(gòu)的多相分子群。在化學(xué)結(jié)構(gòu)上具有苯環(huán)和多個酚羥基，主要通過莽草酸和丙二酸途徑合成[1]。多酚參與了植物體自然抵抗生物和非生物脅迫的機制，使植物可以吸收過多的太陽輻射、清除植物體內(nèi)自由基、有利于植物受精等多種生理功能[2]。多酚是人類飲食中較為豐富的植物化學(xué)物質(zhì)，多酚的攝入可以提高人體的抗菌作用，同時可以預(yù)防抑郁癥、糖尿病等慢性疾病[3]。這種作用部分歸因于多酚在生物系統(tǒng)中作為抗氧化劑和信號抑制劑的能力，然而自然界存在的多酚多以游離態(tài)或者結(jié)合態(tài)的形式存在，因含有多個酚羥基基團使得它們在光、高溫和堿性條件下的化學(xué)穩(wěn)定性差，生物利用度低，所以多酚目前在功能性食品中作為生物活性成分的應(yīng)用受到了限制[4]。多酚能夠與食品中的主要營養(yǎng)物質(zhì)，如多糖、蛋白質(zhì)形成共價或非共價化合物，這種結(jié)合將增加其物理穩(wěn)定性，抗氧化活性和生物利用度，進而增加了多酚在功能食品中的應(yīng)用范圍。近年來關(guān)于蛋白質(zhì)-多糖、蛋白質(zhì)-多酚、多糖-多酚的研究有了進一步的深入，但對于蛋白質(zhì)-多糖-多酚三者相互作用的研究剛剛起步，本文對多酚的結(jié)構(gòu)與功能之間的關(guān)系，多酚與蛋白質(zhì)、多糖三者相互作用的機理，多酚對二者功能性質(zhì)的影響及對改善乳化液性質(zhì)的影響，進行了綜述，以期為充分發(fā)揮多酚在食品中的活性作用提供理論參考。

1 多酚的結(jié)構(gòu)與功能

1.1 多酚的結(jié)構(gòu)

多酚化學(xué)結(jié)構(gòu)上具有一個芳香環(huán)以及一個或多個羥基，其結(jié)構(gòu)單位是（C6H6O）（圖1）。多酚化合物的羥基數(shù)目和位置決定了多酚的類型[5]。根據(jù)多酚單位的羥基數(shù)量和結(jié)合結(jié)構(gòu)，可分為酚酸類、黃酮類、單寧類、木質(zhì)素類、二苯乙烯類等。目前，被廣泛研究的多酚主要為黃酮類和酚酸類[6]。大多數(shù)黃酮類多酚通過芳香環(huán)A和B通過雜環(huán)C連接，根據(jù)C環(huán)與B環(huán)的連接位置和C環(huán)的不飽和程度，被分為黃酮、黃酮醇、黃烷酮、黃烷醇、花色苷、二氫黃酮醇，若黃酮類化合物中B環(huán)與C-2位置上連接，則該化合物被稱為異黃酮[7?8]。酚酸是一類重要的非黃酮類多酚，是一類含有酚醛環(huán)和至少一種羧酸功能的物質(zhì)。天然酚酸分為兩個主要基團：羥基苯甲酸（C6-C1）和從苯甲酸中衍生的羥基肉桂酸（C6-C3）[9]。根據(jù)羥甲基苯甲酸和羥基肉桂酸芳香環(huán)上羥基的位置分類，主要的羥甲基苯甲酸有：水楊酸、沒食子酸、奎寧酸；主要的羥基肉桂酸有：蘋果酸、阿魏酸和咖啡酸。除了以上的黃酮類和酚酸類多酚物質(zhì)外，還有一些非黃酮、非酚酸類多酚類物質(zhì)，如姜黃素、白藜蘆醇、辣椒素、黃連素及番茄紅素等。

圖1 黃酮類多酚的結(jié)構(gòu)Fig.1 The structure of flavonoid polyphenols

1.2 多酚的抗氧化性質(zhì)

自由基對生物分子造成氧化損傷，導(dǎo)致各種疾病，包括動脈粥樣硬化、衰老和癌癥等。多酚是一種重要的抗氧化劑，它們能夠從酚羥基中貢獻電子或羥基，來中和人體中的自由基[10]，從而抑制或延緩各類疾病。多酚抗氧化能力與酚類的氧化還原特性呈正相關(guān)，而多酚氧化還原特性取決于多酚的空間結(jié)構(gòu)和羥基化程度[11]。

1.2.1 多酚的抗氧化機理 多酚是天然的抗氧化劑，通過兩種機制提供氫原子和轉(zhuǎn)移自身的電子將烷氧自由基（ROO·）轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的物質(zhì)（ROOH）來體現(xiàn)自身的抗氧化能力[12]。自由基是運動過程中細胞呼吸和正常代謝產(chǎn)生的高度活躍的分子，主要包括超氧陰離子自由基（O2·）、羥基自由基（OH·）等，因為自由基有一個不成對的電子，需要得到一個電子達到穩(wěn)定，所以呈現(xiàn)強氧化性[13?14]。如圖2（a）所示多酚在與自由基反應(yīng)時可以提供氫原子，氫原子的電子與自由基所帶的電子組成一對，生成穩(wěn)定的物質(zhì)和基團（PHe-O-），然后基團（PHe-O-）與自由基反應(yīng)生成穩(wěn)定物質(zhì)。如圖2（b）所示多酚在給自由基提供電子時，可能會發(fā)生自由基重組進行二次還原，具體表現(xiàn)為多酚為自由基提供電子生成基團（ROO-）和（H3O+），然后兩個基團反應(yīng)生成穩(wěn)定物質(zhì)和水[15]。兩種機制可以同時發(fā)生，將體內(nèi)的自由基還原為穩(wěn)定的物質(zhì)，而體現(xiàn)多酚的抗氧化能力。

圖2 多酚還原自由基提供氫原子機制（a）、多酚還原自由基提供電子機制（b）Fig.2 The mechanism of polyphenols reducing radical to provide hydrogen mechanism (a) and providing electron (b)

1.2.2 羥基化程度與抗氧化性 酚類的抗氧化能力取決羥基的數(shù)目。多酚中羥基的數(shù)目量與其抗氧化活性呈正相關(guān)，多酚作為自由基清除劑，能夠通過有效阻止自由基鏈式反應(yīng)，消除自由基得電子的能力，避免新的自由基形成[16]。Zhao等[13]在研究綠茶多酚還原生育酚自由基時，發(fā)現(xiàn)兒茶素作為自由基清除劑有效性為：表沒食子兒茶素沒食子酸酯（EGCG）>沒食子酸鹽（ECG）>表沒食子兒茶素（EGC）>表兒茶素（EC），從兒茶素的結(jié)構(gòu)式中（圖3）可以看出EGCG有8個羥基、ECG有7個羥基、EGC有6個羥基、EC有5個羥基，證明多酚的羥基數(shù)目與還原自由基能力成正相關(guān)。范金波等[17]通過鉬酸銨法測定蘆丁、根皮素、根皮苷的抗氧化活性時發(fā)現(xiàn)，蘆丁的VC當(dāng)量為0.684±0.018 mg VCeq/mg，根皮苷的Vc當(dāng)量0.414±0.037 mg VCeq/mg，根皮素的VC當(dāng)量0.199±0.012 mg VCeq/mg，且三種多酚的羥基數(shù)目大小依次為蘆丁>根皮苷>根皮素，與三種多酚總抗氧化能力一致，可見多酚的羥基數(shù)目與多酚的抗氧化能力有一定的關(guān)系。

圖3 兒茶素結(jié)構(gòu)示意圖Fig.3 Catechin structure diagram

1.2.3 多酚空間結(jié)構(gòu)與抗氧化性 通過量子化學(xué)計算法，將多酚的各個能級換算成具體參數(shù)，使多酚的抗氧化性與其空間結(jié)構(gòu)建立起定量構(gòu)效關(guān)系，因此可以從多酚的空間結(jié)構(gòu)分析多酚的抗氧化性。前沿分子軌道能極差△E（△E=EHOMO-ELUMO）是多酚活性的重要理論參數(shù)，EHOMO為最高占據(jù)軌道能，表現(xiàn)為貢獻電子的能力，ELUMO為最低占據(jù)軌道能，表現(xiàn)為多酚吸收電子的能力，△E越小，則多酚的電子越容易發(fā)生躍遷，反應(yīng)活性越強，多酚的還原性越高。劉科海等[18]在分析多酚的量子化學(xué)參數(shù)與自由基清除能力時發(fā)現(xiàn)，柚皮素△E=4.6216 eV，柚皮苷△E=4.8659 eV，橙皮素△E=4.6251 eV，橙皮苷△E=4.6872 eV，四種多酚的活性順序為柚皮素>橙皮素>橙皮苷>柚皮苷，DPPH自由基清除率的順序為柚皮素（39.94%±0.02%）>橙皮素（35.99%±0.03%）>橙皮苷（28.20%±0.02%）>柚皮苷（19.84%±0.01%）。由此可見，多酚的空間結(jié)構(gòu)決定多酚的抗氧化能力。籍寶霞[19]通過總抗氧化能力法（TECA）、鐵還原能力法（FRAP）、HOCl清除能力法、脫氧核糖分析法（·OH清除能力）檢測不同多酚的抗氧化能力，根據(jù)高斯理論計算程序計算出不同多酚的量子化學(xué)計算參數(shù)，在分析量子化學(xué)參數(shù)與抗氧化能力時發(fā)現(xiàn)多酚的總電子焓（H）、總熵（S）、能量間隙（△E）與HOCl的清除能力成正相關(guān)，多酚的總熵（S）、最高占有軌道能量（EHOMO）與還原TEAC、FRAR能力、·OH清除能力成正相關(guān)。表1為多酚的量子化學(xué)計算參數(shù)與抗氧化能力的相關(guān)系數(shù)表。由此可以看出多酚的空間結(jié)構(gòu)與多酚抗氧化能力存在著定量構(gòu)效關(guān)系。

表1 多酚的量子化學(xué)計算參數(shù)與抗氧化能力的相關(guān)系數(shù)Table 1 The correlation coefficient between the quantum chemical calculation parameters of polyphenols and their antioxidant capacity

1.3 多酚的其他功能性質(zhì)

自由基是人體代謝過程中產(chǎn)生的活性高分子，由于其具有強氧化性，大量積累會導(dǎo)致癌癥、神經(jīng)衰退等疾病的產(chǎn)生。當(dāng)機體產(chǎn)生和清除自由基的能力不能達到平衡時而產(chǎn)生的氧化應(yīng)激反應(yīng)更是誘發(fā)此類疾病的主要原因。多酚可以通過信號通路傳遞氧化信號直接還原自由基，影響細胞的增殖分化和凋亡，阻斷自由基所引發(fā)的很多裙帶慢性疾病[20]。

1.3.1 癌癥預(yù)防 多酚在預(yù)防和治療癌癥上，主要是通過防止氧化應(yīng)激反應(yīng)造成的能量失調(diào)、增加抑制細胞生長因子與癌細胞結(jié)合、抑制癌細胞的轉(zhuǎn)移和腫瘤血管的形成等[21?22]。常用于抗癌的多酚有白藜蘆醇、黃連素、辣椒素等，通過提高癌細胞中的活性氧（ROS）水平和一些ROS相關(guān)信號，刺激線粒體釋放凋亡誘導(dǎo)因子，進入細胞核促使染色質(zhì)凝結(jié)和核染色體DNA斷裂；促進脂肪氧合酶（FAS）的信號轉(zhuǎn)錄因子受體附著在配體上，激活半胱天冬酶；通過上調(diào)P53因子促進細胞周期激素酶抑制劑（Cip1/P21）的生成，抑制癌細胞復(fù)制的G1期，完成癌細胞的ROS依賴性凋亡、FAS依賴性凋亡和P53因子依賴性凋亡[23]。Tairine等[24]以黃連素作為光敏劑治療腎癌，發(fā)現(xiàn)腎癌細胞的活力下降至16.26%，細胞內(nèi)ROS增加了180.03%，細胞自噬率增加至173.2%，對腎癌細胞有顯著的抑制作用。

1.3.2 抗菌性 多酚的抗菌作用機制可能是由于部分疏水性質(zhì)，使其在與細菌細胞膜的脂質(zhì)雙分子層和脂多糖界面進行相互作用，膜蛋白與磷脂比例發(fā)生改變，導(dǎo)致膜結(jié)構(gòu)重組，降低了細菌在易感宿主內(nèi)引起疾病的能力[25]。且在相互作用的過程中，多酚的羥基又被認為是一價陽離子的穿膜載體，將H+帶入細胞質(zhì)并將K+運出，K+在外流過程中消耗能量，影響了細胞膜的物質(zhì)運輸及細胞膜的通透性和穩(wěn)定性，造成細胞內(nèi)物質(zhì)外泄和微生物死亡[26]。Jatinder等[27]在研究海南蒲桃中多酚的抗菌能力時，分別向金黃色葡萄球菌、大腸桿菌、肺炎克雷伯菌、白念珠菌等培養(yǎng)基中添加0.1 mL濃度為10 mg/mL的多酚溶液，金黃色葡萄球菌、大腸桿菌、肺炎克雷伯菌和白念球菌的抑菌圈直徑分為為23、16、15.3和14.3 mm；并指出不同抑菌效果的原因為由于不同細菌細胞壁結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，多酚對不同細菌細胞的通透性和穩(wěn)定性產(chǎn)生了不同的影響。

2 多酚與蛋白質(zhì)、多糖的相互作用

2.1 多酚-蛋白質(zhì)的相互作用

多酚與蛋白質(zhì)的絡(luò)合被認為是一種高效、安全方便的改進乳化液性能的方法。二者在結(jié)合的過程中可以通過共價和非共價兩種形式相互作用，結(jié)合的形式不同，表現(xiàn)的作用力也不一樣，共價結(jié)合作用力相對較強，形成化合物不易分解，非共價結(jié)合作用力相對較弱，在一定條件下共軛物可以分解為蛋白質(zhì)和多酚，體現(xiàn)了共軛物的可逆性。蛋白質(zhì)與多酚無論以哪種形式結(jié)合都可以在一定程度上提高各自的理化性質(zhì)和功能性質(zhì)[28?29]。

2.1.1 共價結(jié)合 多酚與蛋白質(zhì)的共價結(jié)合基于多酚的雙酚基很容易被氧化成醌，無論是在植物組織酶促氧化，還是通過分子氧氧化，都可以與多肽的氨基或巰基側(cè)鏈反應(yīng)形成共價化合物[30]。常用的結(jié)合方法主要包括：自由基接枝法、堿處理法、酶催化法等。

2.1.1.1 自由基接枝法 由基接枝法，也稱為自由基聚合反應(yīng)，是一種提高天然以及合成聚合物性能的方法。該法采用氧化還原引發(fā)劑體系（過氧化氫/抗壞血酸），在溫室條件下合成多酚與蛋白質(zhì)的共價復(fù)合物，不產(chǎn)生有毒物質(zhì)，并且可以防止多酚的氧化[31?32]。如圖4所示機理，該方法主要以過氧化氫和抗壞血酸氧化還原對作為引發(fā)劑，抗壞血酸可以與過氧化氫反應(yīng)生成抗壞血酸鹽和羥基，然后羥基攻擊蛋白質(zhì)側(cè)鏈上的氫原子，形成一個蛋白質(zhì)大分子基團，蛋白質(zhì)側(cè)鏈上的雜原子中心可以優(yōu)先與酚環(huán)上鄰位和對位的羥基進行反應(yīng)形成多酚蛋白質(zhì)共軛物（蛋白質(zhì)-X-多酚）[33]。Lu等[34]采用自由基聚合法制備兒茶素蛋清蛋白聚合物時，發(fā)現(xiàn)相比于酶法，過氧化氫-抗壞血酸引發(fā)劑體系可以在溫室下產(chǎn)生能引發(fā)偶聯(lián)的羥基。該研究中，分別采用1 mg/mL自由基接枝法制備的兒茶素-乳清蛋白共軛物對DPPH自由基的清除率為78.87%±0.93%和0.5 mg/mL兒茶素-乳清蛋白共軛物對ABTS+·的清除率為97.31%±0.16%，而其混合物對DPPH自由基和ABTS+·的清除率則分別為32.08%±0.88%和31.57%±0.85%?？梢姡杂苫又Ψǚㄐ纬傻墓曹椢锞哂泻軓姷目寡趸?。

2.1.1.2 堿處理法 蛋白質(zhì)與多酚之間發(fā)生共價化合，酚類可以改變蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)、功能和營養(yǎng)特性。在堿性條件下，多酚被氧化形成醌類化合物，缺電子的醌類是一種高度反應(yīng)的亞基[35]，可以通過共價鍵與蛋白質(zhì)側(cè)鏈巰基和氨基發(fā)生不可逆的相互作用，蛋白質(zhì)的乳化性和抗氧化性得到提高[36]。堿處理法是研究多酚與蛋白質(zhì)共價結(jié)合的最常用的方法，圖5為多酚與蛋白質(zhì)反應(yīng)機理示意圖，多酚在堿性條件下氧化為醌類化合物，與蛋白質(zhì)側(cè)鏈巰基和氨基反應(yīng)形成共軛物[37]。Chen等[38]在用單寧酸和綠原酸改性血漿蛋白時，發(fā)現(xiàn)采用堿性條件的方法，在pH8.2時，將綠原酸氧化為醌類化合物，然后與血漿蛋白共軛；分別添加濃度為0.5%、1%、1.5%的綠原酸，血漿蛋白共軛物的乳化穩(wěn)定指數(shù)分別為81.39%±0.81%、82.53%±0.84%、85.10%±0.72%，而血漿蛋白本身的乳化穩(wěn)定指數(shù)為69.10%±1.43%，由此可以看出綠原酸的添加可以提高蛋白質(zhì)共軛物的穩(wěn)定性。

圖4 自由基接枝法機理示意圖Fig.4 Schematic diagram of radical grafting mechanism

圖5 綠原酸與蛋白質(zhì)堿處理法反應(yīng)機理Fig.5 Mechanism of reaction between chlorogenic acid and protein base treatment

2.1.1.3 酶催化法 多酚氧化酶將多酚氧化生成醌類化合物，然后與蛋白質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。多酚氧化酶主要包括鄰苯二酚氧化酶和漆酶，在氧氣存在的情況下，多酚氧化酶可誘導(dǎo)單酚生成鄰二酚，進而用鄰二酚酶將其轉(zhuǎn)化為鄰醌[39]。生成醌可以容易地與蛋白質(zhì)鏈中的親核氨基酸殘基相互作用以形成蛋白質(zhì)多酚共軛物[40]。賈瀟等[41]通過酶催化法交聯(lián)阿魏酸與大米蛋白，發(fā)現(xiàn)大米蛋白的α-螺旋減少了4.32%，β-轉(zhuǎn)角減少了0.93%，無規(guī)卷曲增加了1.77%，而β-折疊則呈無規(guī)律變化。無規(guī)則卷曲的增加表明漆酶催化阿魏酸和大米蛋白交聯(lián)可以使蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)更為靈活和延伸。

2.1.2 非共價結(jié)合 蛋白質(zhì)與多酚之間的非共價相互作用通常是可逆的，作用力也弱于共價相互作用。一般來說，蛋白質(zhì)-多酚共軛物形成所需的作用力主要為氫鍵和疏水相互作用。多酚被稱為優(yōu)良的氫供體，它可以與蛋白質(zhì)的C=O形成氫鍵。此外，氫鍵也是通過多酚的OH基團與蛋白質(zhì)的羥基（-OH）和氨基（-NH2）基團相互作用而形成[42]。Fang等[43]在用紫外分光（UV）光譜法研究槲皮素與牛血清白蛋白二者相互作用時，發(fā)現(xiàn)槲皮素在365 nm處有最大吸收峰，加入牛血清白蛋白后，最大吸收峰發(fā)生微小的紅移，其原因為槲皮素的顯色集團與蛋白質(zhì)的顯色基團如OH、NH2、SH之間生成了氫鍵，導(dǎo)致了減少ππ躍遷能量的增色。Mehdi等[44]在制備乳清蛋白和姜黃素絡(luò)合物時，發(fā)現(xiàn)乳清蛋白可以提高姜黃素的可溶性，當(dāng)pH為2時，姜黃素與乳清蛋白絡(luò)合可使其水溶性提高180倍。由此可以看出蛋白質(zhì)與多酚之間的非共價化合可以改善部分多酚的功能性質(zhì)。

影響蛋白質(zhì)和多酚二者非共價結(jié)合的因素有溫度、pH、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)及其濃度、多酚的類型及結(jié)構(gòu)等。Cheryl等[45]利用乳清分離蛋白絡(luò)合提高模型飲料中花青素色的穩(wěn)定性，在研究中發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)分子與花青素之間的結(jié)合位點隨著溫度的升高而減少，表明溫度越高，乳清分離蛋白與花青素之間氫鍵作用作用力越弱。Wang等[46]在研究蛋白質(zhì)-多酚共軛物，在較低pH（pH<7）時，蛋白質(zhì)發(fā)生解離，導(dǎo)致蛋白質(zhì)與多酚相互作用的結(jié)合位點暴露，二者之間通過靜電相互作用共軛。然而當(dāng)pH>7時，蛋白質(zhì)和多酚之間發(fā)生非酶氧化，多酚容易被氧化成反應(yīng)自由基和醌類化合物。

影響蛋白質(zhì)和多酚非共價結(jié)合的因素還有多酚的分子大小，分子較大的多酚結(jié)合能力較強。Chanphai等[47]在研究不同多酚對乳蛋白負載效率的影響時，發(fā)現(xiàn)乳蛋白對單分子的多酚負載率較高，且負載率因分子大小而不同。其中，表沒食子兒茶素沒食子酸酯（50%）>表兒茶素沒食子酸酯（45%）>表兒茶素（40%）>兒茶素（35%）。此外，多酚與蛋白質(zhì)的結(jié)合能力還受到蛋白質(zhì)表面性質(zhì)的影響，未折疊的蛋白質(zhì)對多酚的親和力強于球狀蛋白質(zhì)。Tugba等[30]發(fā)現(xiàn)牛血清蛋白和人血清白蛋白于多酚的結(jié)合能力高于β-乳球蛋白和溶菌酶，主要原因為牛血清蛋白和人血清白蛋中含有未折疊的蛋白質(zhì)氨基酸殘基，它們與多酚相互作用的可能性較高，高于β-乳球蛋白和溶菌酶中高度折疊的球狀蛋白質(zhì)。因此在制備多酚和蛋白質(zhì)非共價共軛物時，蛋白質(zhì)和多酚的結(jié)構(gòu)和類型、結(jié)合溫度和pH是影響結(jié)合力的主要因素。

2.2 多酚-多糖的相互作用

多酚和多糖之間的相互作用，既可以保持多酚原有的活性，還可以在多糖-多酚共軛物中引入有益的特性。多糖在結(jié)合多酚后，可以增加多糖的溶解速率和降低多糖溶液的黏度。多糖和多酚之間的相互作用可以分為共價結(jié)合和非共價結(jié)合兩種形式。

2.2.1 非共價結(jié)合 非共價結(jié)合的形式包括氫鍵、范德華力和疏水相互作用。多酚、多糖具有許多羥基，為它們之間氫鍵的形成提供了可能，由于多酚和多糖具有能產(chǎn)生極化分子的官能團，如果先建立氫鍵，多酚和多糖分子間的距離就會變短，則有形成范德華力的可能[48?49]。Zhang等[50]采用添加乙醇的方法測定乙醇對阿拉伯果膠吸附阿魏酸的影響時發(fā)現(xiàn)，隨著乙醇濃度的增加，阿拉伯果膠對阿魏酸的吸附量下降約350 μg/mg，而對照組中隨著NaCl濃度的添加其吸附量下降僅為19 μg/mg。證明阿拉伯果膠與阿魏酸之間形成氫鍵，而乙醇的羥基具有很強的爭奪氫鍵的能力。Watrelot等[51]在分析蘋果果膠與花青素的熱力貢獻時表明，與放熱有關(guān)的焓貢獻為△H=?5.4 kJ·mol?1熵驅(qū)動為?T△S=?11.9 kJ·mol?1，因為氫鍵為焓驅(qū)動，疏水作用為熵驅(qū)動，可確定蘋果果膠與花青素之間存在氫鍵和疏水作用兩種作用力。

2.2.2 共價結(jié)合 自由基接枝是形成多糖-多酚共軛物最常用的方法之一。這種方法快速且環(huán)保，無需有機溶劑或有毒的自由基引發(fā)劑，由氧化還原對（抗壞血酸/過氧化氫）相互作用產(chǎn)生的羥基自由基攻擊多糖分子中的敏感基團，形成多糖大分子自由基可以與多酚發(fā)生氧化還原反應(yīng)，促進多糖-多酚共價鍵的形成[30]。天然多糖具有很多良好的理化性質(zhì)，如生物相容性、生物降解性、抗菌性等，而部分不易溶解的多糖使其在食品中的應(yīng)用受到了限制，接枝親水官能團是提高這類多糖溶解性最常用的方法。多酚具有良好的水溶性是合成水溶性多糖的理想材料。Curcio等[31]采用自由基接枝法將沒食子酸接枝到殼聚糖上賦予中性不溶的殼聚糖溶解性。多糖-多酚共軛物也可以通過碳二亞胺介導(dǎo)法制備，其原理為含氨基的分子與含羧基的分子之間形成酰胺鍵，且得到的復(fù)合物具有良好的水溶性、抗氧化能力[52]。多酚與多糖二者共價鍵也可以通過多酚氧化酶激活與多糖發(fā)生聚合反應(yīng)形成[53]。其原理是在有氧的情況下通過酶將酚類氧化成醌類，然后與多糖發(fā)生聚合。常用的酶類有脂肪酶、漆酶、轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶。

2.3 多酚-蛋白質(zhì)-多糖的相互作用

由于多酚易氧化成醌類化合物，它們可以與親核分子發(fā)生共價反應(yīng)，使得多酚具有高反應(yīng)活性，能夠與各種化合物相互作用[54]。多酚類的多極性官能團與蛋白質(zhì)和多糖暴露的羥基或氨基相互作用，生成氫鍵或者共價鍵，從而改變這些大分子生物活性[55]。圖6為蛋白質(zhì)-多酚-多糖復(fù)合物制備方法的示意圖，在制備多酚多糖蛋白質(zhì)共軛物時，通常先制備蛋白質(zhì)多酚共軛物作用力為氫鍵或者共價鍵，然后再與多糖共軛。Liu等[56]在研究新型乳化劑時，將乳鐵蛋白、果膠、綠原酸共價結(jié)合在一起時，發(fā)現(xiàn)乳鐵蛋白變性溫度為97.3±0.03 ℃，乳鐵蛋白和綠原酸共軛物變性溫度101.42±0.05 ℃，乳鐵蛋白、綠原酸和果膠共軛物的變性溫度為110.31±0.01 ℃，三者混合物的變性溫度為105.81±0.07 ℃，證明三元共軛物比單一的乳鐵蛋白具有更好的熱穩(wěn)定性。自然界中植物可以通過蛋白質(zhì)、多酚、多糖復(fù)合抑菌來提高生存能力。Sabrine等[57]在研究突尼斯海藻中的抗氧化及抗菌活性時，發(fā)現(xiàn)突尼斯海藻中蛋白質(zhì)-多酚-多糖復(fù)合物有明顯的抑菌作用，在革蘭氏陰性菌中，只有肺炎克雷伯菌對復(fù)合物敏感，且抑菌區(qū)直徑為8 mm，最低抑菌濃度為40 mg/mL；所有的革蘭氏陽性菌都對復(fù)合物敏感，最敏感的為金色葡萄球菌，抑菌區(qū)直徑為19 mm，最低抑菌濃度為10 mg/mL。在食品加工過程中通常利用多酚、蛋白質(zhì)、多糖相互作用的特性提高食品的感官品質(zhì)，因為酚類物質(zhì)與口腔中唾液蛋白、糖蛋白發(fā)生沉淀反應(yīng)，引起口腔上皮干燥、粗糙和褶皺的口腔感覺，稱之為酒澀和茶澀，形成了酚類物質(zhì)獨特的收斂性質(zhì)[58]，而在紅酒和茶中添加一些多糖，多糖與多酚物質(zhì)在與蛋白質(zhì)結(jié)合時發(fā)生競爭作用，而使其收斂性得以降低，提高了紅酒的感官品質(zhì)[51]。

圖6 制備蛋白質(zhì)多酚多糖共軛物方法示意圖Fig.6 Schematic diagram of preparation method of protein polyphenol polysaccharide conjugate

3 多酚與蛋白質(zhì)、多糖作用對改善乳化液性質(zhì)的影響

3.1 乳化性質(zhì)

在制備微膠囊或者乳化劑時，通常選用的壁材為蛋白質(zhì)和多糖，多酚與蛋白質(zhì)和多糖結(jié)合時，會改變蛋白質(zhì)和多糖的界面性質(zhì)，對乳化液的乳化特性和凝膠特性產(chǎn)生一定的影響[59]。蛋白質(zhì)的構(gòu)象是蛋白質(zhì)乳化性能的主要因素，多酚在與蛋白質(zhì)結(jié)合時，暴露處的部分疏水結(jié)構(gòu)可以改變蛋白質(zhì)的構(gòu)象，增加蛋白質(zhì)的不規(guī)則卷曲，從而提高了蛋白質(zhì)的乳化活性。Wei等[60]在研究EGCG對蛋清蛋白功能性質(zhì)的影響時，比較了蛋清蛋白、蛋清蛋白-EGCG偶聯(lián)物的乳化活性，蛋清蛋白的乳化活性（ESI）在35 min左右，共軛物的乳化活性（ESI）在100 min以上，證明了EGCG對蛋白質(zhì)的乳化活性有一定的影響。劉英杰等[61]在研究花青素對大豆分離蛋白功能性質(zhì)的影響時，大豆分離蛋白的乳化性為50%左右，當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)溶液中花青素的濃度為0.025%時，乳化性提升了90%左右。Morfo等[62]在制備乳清蛋白和姜黃素Pickering乳液時，發(fā)現(xiàn)油包水型的液滴，隨著不溶性的多酚姜黃素的添加，液滴的穩(wěn)定性隨之增加，未加入姜黃素的液滴維持時間不超過24 h，而加入0.14%的姜黃素的液滴可以維持數(shù)周不分散。由此可以看出多酚可以提高乳化液的穩(wěn)定性。

3.2 凝膠性

多酚對蛋白質(zhì)有很高的親和力，由于多酚與蛋白質(zhì)的結(jié)合通常發(fā)生在側(cè)鏈氨基上，為蛋白質(zhì)表面提供更多的氫鍵，而氫鍵作為蛋白質(zhì)形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)凝膠的重要作用力，因此多酚有促進蛋白質(zhì)凝膠的作用。Mariana等[63]在分析綠茶多酚對β-乳球蛋白凝膠化的影響時發(fā)現(xiàn)，當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)膠體溶液pH為4.5時，隨著綠茶多酚含量的增加，蛋白質(zhì)膠體的彈性、凝膠粘度也隨之增加。Cura等[64]在研究酪蛋白酸鈉的凝膠特性時，發(fā)現(xiàn)在酪蛋白酸鈉溶液中加入漆酶和阿魏酸可以提高溶液的凝膠強度，因為漆酶可以促進阿魏酸與酪蛋白酸鈉共價鍵的形成，在測定溶液剪切力時發(fā)現(xiàn)，添加25 nkat/g漆酶的酪蛋白酸鈉溶液和添加2.5 mmol阿魏酸的酪蛋白酸鈉溶液的剪切力均在1 N以下，而聯(lián)合添加25 nkat/g的漆酶、2.5 mmol阿魏酸及5%酪蛋白酸鈉溶液的剪切力在1.5 N左右，且漆酶的濃度越高溶液的凝膠強度越強。由此可以看出多酚的添加可以提高蛋白質(zhì)的凝膠能力。

3.3 界面特性

圖7 多酚對蛋白質(zhì)乳化劑界面性質(zhì)的影響Fig.7 Effects of polyphenols on interfacial properties of protein emulsifiers

在分析乳化液的界面特性時，兩個主要的指標分別為膜的表面壓力和表面擴張彈性，表面壓力值曲線的斜率反映的是乳化劑的擴散系數(shù)，擴散系數(shù)表現(xiàn)為乳化劑在油水界面的擴散能力，表面擴張彈性表現(xiàn)為乳化劑形成膜的彈性流變性。多酚在與蛋白質(zhì)相互作用時，多酚會在氨基酸疏水側(cè)鏈上堆積，使蛋白質(zhì)的疏水結(jié)構(gòu)無法在油水界面上完全擴散，導(dǎo)致蛋白質(zhì)乳化劑表面活性降低，油水界面膜的表面壓力減小。多酚與蛋白質(zhì)結(jié)合使分子間的疏水作用增強，界面膜的厚度和密度上升，導(dǎo)致界面膜的機械強度增強，界面表面彈性減小，圖7為多酚對蛋白質(zhì)界面性質(zhì)影響的示意圖。Mariana等[65]在分析綠茶多酚與β-乳球蛋白復(fù)合物對魚油界面影響時，發(fā)現(xiàn)隨著綠茶多酚濃度的添加，β-乳球蛋白的擴散系數(shù)減小，綠茶多酚的濃度為0.25%，擴散系數(shù)為18 mNm?1·s?0.5，綠茶多酚濃度為0.5%，擴散系數(shù)為16.2 mNm?1·s?0.5，界面膜的表面擴張彈性也隨著多酚濃度的增加而減小。Silvio等[59]在分析綠茶多酚-乳清蛋白復(fù)合物作為乳化劑時，發(fā)現(xiàn)多酚延緩蛋白質(zhì)在油水界面的擴散，降低蛋白質(zhì)乳化液油水界面膜的表秒擴張彈性和表面張力。由此可說明多酚的添加會降低蛋白質(zhì)乳化液的界面性質(zhì)。

4 展望

多酚的功能性質(zhì)一直以來廣泛引起人們關(guān)注。多酚不僅具有抗氧化、抗菌、預(yù)防和治療慢性疾病的等生理作用，而且在食品工業(yè)、醫(yī)藥保健、生物膜材料等領(lǐng)域都有著巨大的應(yīng)用價值?；诙喾訉Φ鞍踪|(zhì)和多糖功能特性的提高，將多酚-蛋白質(zhì)-多糖共軛物應(yīng)用于食品功能性因子傳遞系統(tǒng)的構(gòu)建，分析多酚-蛋白質(zhì)-多糖共軛物對傳遞系統(tǒng)功能因子的物理和化學(xué)穩(wěn)態(tài)作用，及對生物利用率等影響。探究多酚-蛋白質(zhì)-多糖共軛物的動力學(xué)與熱力學(xué)規(guī)律，及多酚的生物活性對其他生物大分子的影響等，能為提高食品品質(zhì)提供更加科學(xué)的理論依據(jù)。但多酚因其種類繁多和結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在與其他生物大分子結(jié)合時，很容易產(chǎn)生新生化合物，如果將這種化合物應(yīng)用到食品工業(yè)中可能會存在安全性問題，這是在今后的研究中值得注意的。