中国热科院在咖啡黄酮与β-酪蛋白相互作用机制和功能特性研究方面取得重要进展

近日，中国热科院香饮所加工与工程技术研究团队在通过多光谱技术和分子动力学模拟探究咖啡黄酮与牛奶β-酪蛋白的相互作用机制和功能特性研究方面取得新进展。该研究分析了芹菜素（AG）、木犀草素（LUT）、槲皮素（QC）和表没食子儿茶素没食子酸酯（EGCG）四种咖啡黄酮与牛奶β-酪蛋白（β-CN）的相互作用和功能特性的变化机制。
 
　　伴随咖啡文化的发展，咖啡在中国愈发受到青睐。然而，纯咖啡口感略显平淡、苦涩且酸涩，为契合消费者对饮料色、香、味及有益特性的需求，常将其与牛奶混合。咖啡黄酮具备独特风味及生理活性，包括抗炎、抗菌和抗氧化特性。在牛奶咖啡体系中，当牛奶和咖啡混合时，牛奶蛋白质与咖啡黄酮类化合物的相互作用，影响黄酮类化合物的生物活性和蛋白质功能特性，且不同咖啡分子量、羟基数量的黄酮，对其与蛋白质的相互作用产生的影响也存在差异。目前，国内外对不同结构咖啡黄酮对牛奶蛋白影响的相关研究鲜有报道。
 
　　因此，本研究采用多光谱技术（荧光光谱法、同步荧光光谱法、三维荧光光谱法）、非辐射能量转移、圆二色谱和分子动力学模拟等方法，探讨了咖啡类黄酮和牛奶β-CN的相互作用机制和功能特性。结果表明，LUT和QC主要通过氢键和范德华力与β-CN结合，而AG和EGCG则主要通过疏水作用与β-CN结合。β-CN-类黄酮复合物的能量传递效率呈现出β-CN-QC（50.20%） > β-CN-LUT （43.68%） > β-CN-EGCG （40.82%） > β-CN-AG （35.34%）的变化趋势。分子动力学模拟验证了β-CN-黄酮相互作用的动态行为以及蛋白质结构的改变。多光谱分析结果表明，黄酮介导了β-CN二级结构的改变，无规线圈结构增多和α-螺旋比例降低，致使蛋白质结构更为开放与松散。黄酮类化合物与β-CN之间的非共价相互作用降低了蛋白质表面的疏水性，提升了溶解度与乳化活性，改善了发泡能力和泡沫稳定性。此外，复合物的抗氧化活性强于单独的蛋白质或黄酮类化合物，表明二者对抗氧化活性存在协同效应。本研究结果有助于提升牛奶咖啡产品的质量与稳定性，增进对咖啡营养和健康益处的认知。
 
　　相关研究成果以“Exploration of interaction mechanisms and functional properties of coffee flavonoids and β-casein via multispectroscopy and molecular dynamics simulation”为题发表于《Food Hydrocolloids》。中国热科院香饮所张继月博士和华中农业大学联合培养硕士研究生翟晓宇为共同第一作者，中国热科院香饮所董文江研究员为通讯作者。该研究得到云南省重大科技计划，国家热带农业科学中心科技创新团队项目，中央级公益性科研院所基本科研业务费专项，云南省人社厅董文江专家基层科研工作站的资助。
 
　　论文链接：https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2025.111359



日期：2025-03-31