《Journal of Food Engineering》：High internal phase emulsions stabilized by milk protein-arabinoxylan-quercetin ternary complex: enhanced environmental stability and fat digestive property (Milk protein-AX-Q complex-stabilized HIPEs: stability and digestion)
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乳清蛋白浓缩物（WPC）和酪蛋白酸钠（SC）与阿拉伯木聚糖（AX）及槲皮素（Q）形成的三元复合物WPC-AX-Q和SC-AX-Q的结构与功能特性被系统研究，并与单一蛋白、蛋白/AX混合物及蛋白-AX二元复合物对比。荧光光谱和红外光谱显示AX和Q与蛋白发生相互作用，三元复合物表面张力更低、界面吸附能力更强，亲水性更优，起泡、乳化及抗氧化性能显著提升。通过高内相乳液（HIPEs）的流变学、微观结构及体外脂肪消化实验证实，三元复合物稳定HIPEs并延缓脂质氧化和游离脂肪酸释放。本研究为多糖与多酚协同调控蛋白功能及改善HIPEs消化特性提供理论依据。
Xuenan Gao|Peizhu Liu|Sirong Li|Olayemi Eyituoyo Dudu|Yanjun Li|Yan Li|Hongfang Yang|Jinju Cheng|Tingsheng Yan
教育部乳品科学重点实验室（KLDS），东北农业大学，哈尔滨，黑龙江省150030，中国
摘要
在本研究中，使用乳清蛋白浓缩物（WPC）、酪蛋白钠（SC）、阿拉伯木聚糖（AX）和槲皮素（Q）构建了三元复合物，分别命名为WPC-AX-Q和SC-AX-Q，并系统地表征了它们的结构和功能特性，并与单独的蛋白质、蛋白质/AX混合物以及蛋白质-AX二元结合物进行了比较。还制备了高内相乳液（HIPEs），以研究它们对HIPEs稳定性和脂肪消化的影响。荧光光谱和傅里叶变换红外光谱（FTIR）的结果显示，牛奶蛋白质的结构发生了显著变化，表明牛奶蛋白质、AX和Q之间存在相互作用。对界面特性的动态研究表明，与单独的蛋白质相比，三元复合物表现出更低的界面张力和在油水界面更大的吸附能力。此外，三元复合物的表面疏水性显著降低，溶解度显著增加，并且具有比蛋白质、蛋白质/AX混合物和蛋白质-AX二元结合物更强的起泡、乳化和抗氧化能力。通过流变学和微观结构研究证实了三元复合物对HIPEs稳定性的增强作用。由三元复合物稳定的HIPEs具有更好的环境和体外消化稳定性，可以减轻脂质氧化的程度，延缓并减少游离脂肪酸的释放。这项研究为多糖和多酚的联合效应如何影响蛋白质结构和性质提供了理论支持，同时也增强了HIPEs中的脂肪消化特性。
引言
全球范围内，肥胖和高脂血症的发病率正在上升，这主要是由于饮食中脂肪的过量摄入和吸收。因此，调节脂质消化已成为当前食品科学研究的关键焦点。高内相乳液（HIPEs）具有半固态质地和可调的消化特性，通常要求内相体积分数超过74%。通过界面工程设计，该系统可以在乳液滴表面构建稳定的界面结构，从而调节脂质消化（Liu等人，2024年）。然而，其成功应用依赖于向连续相中添加高效食品级表面活性剂。
由于蛋白质的两亲性质，它们是天然存在的大分子表面活性剂（Chen等人，2025年）。然而，天然蛋白质并不是稳定HIPEs的理想乳化剂。它们容易在外部环境的影响下聚集，从而损害其乳化能力等性质。当前的研究表明，蛋白质-多糖二元系统可以改善蛋白质的功能（Schmitt等人，2011年）。然而，它们往往无法提供增强的抗氧化能力和长期稳定性。因此，在一些研究中，制备了蛋白质-多糖-多酚三元复合物，以探索三元系统的更优异功能特性。研究表明，蛋白质-多糖-多酚三元复合物可以形成更紧凑和稳定的交联网络，进一步改变蛋白质结构，增强系统的功能特性，并提高复合物的环境耐受性。Bourouis等人（2026年）的研究表明，表没食子儿茶素没食子酸酯（EGCG）诱导了大豆蛋白分离物-壳聚糖二元复合物的形态变化。此外，EGCG-大豆蛋白分离物-壳聚糖三元复合物分散体表现出显著提高的热稳定性，以及改善的流变学和摩擦学性能。Zhang等人（2022年）制备了由乳清蛋白浓缩物-高甲氧基果胶复合物和绿原酸或迷迭香酸形成的三元复合物。结果表明，这些三元复合物表现出强大的DPPH和ABTS自由基清除能力，良好的稳定性以及优异的综合性能。此外，在乳液系统中，蛋白质-多糖-多酚三元复合物网络预计可以形成更坚固的界面膜，从而通过物理屏障效应增强乳液的长期稳定性和调节脂质消化（Liu等人，2018年）。
目前，制备蛋白质-多糖-多酚三元复合物的主要挑战在于结构不可预测性和重复性差。阿拉伯木聚糖（AX）是一种存在于谷物中的功能性半纤维素。研究表明，AX的侧链与酚类化合物阿魏酸（FA）共价结合。因此，通过酶催化，AX可以与蛋白质形成复合物（Gao等人，2024年）。辣根过氧化物酶（HRP）是一种安全性高的氧化还原酶，主要从辣根中分离和提取。在反应过程中，这种酶可以催化过氧化氢（H2O2）的分解，从而产生自由基。这些自由基通过自由基催化反应促进蛋白质分子中的酪氨酸基团与AX侧链上的FA之间的交联反应，最终形成蛋白质-AX结合物（Qiu等人，2015年）。槲皮素（Q）是一种具有良好抗氧化特性的黄酮类化合物。槲皮素的分子结构在3、5、7、3'和4'位置上被羟基取代，形成五羟基黄酮结构。这种多羟基结构使其能够与蛋白质和多糖发生强相互作用（Cuevas-Bernardino等人，2018年）。假设将槲皮素引入蛋白质-AX二元结合物可以进一步增强复合物的功能特性。
因此，在本研究中，首先使用HRP/H2O2系统建立了一个稳定、定义明确且不可逆的蛋白质-阿拉伯木聚糖二元共价支架，然后通过非共价相互作用将槲皮素加载到该支架上。这种方法旨在获得结构可控的三元复合物，同时保持槲皮素的天然构象和生物活性。选择了两种结构差异显著的牛奶蛋白质，即具有紧密堆积的球状三级结构的乳清蛋白浓缩物（WPC）和具有灵活随机卷曲结构的酪蛋白钠（SC），以验证这种修饰策略的普遍性。研究了复合作用对蛋白质结构和功能的影响，目的是增强蛋白质的功能特性，并赋予系统抗氧化活性。此外，本研究还研究了HIPEs的界面特性、环境稳定性和消化特性，旨在为天然乳化剂的设计提供创新策略，并为HIPEs在调节脂质的功能食品开发中的应用建立理论基础。
材料
乳清蛋白浓缩物（WPC，蛋白质含量80.0%，乳糖5.0%，脂肪6.5%，矿物质3.0%）由Hilmar提供。酪蛋白钠（SC，蛋白质含量90.0%，水分6.0%，矿物质6.0%，脂肪2.0%和乳糖1.0%）从Hilmar购买。阿拉伯木聚糖（AX，98%）来自西安恩肽生物科技有限公司（中国西安）。辣根过氧化物酶（HRP，250 U/mg）从上海阿拉丁生化科技有限公司购买。槲皮素（Q，95%）从上海购买
荧光光谱
进行荧光光谱分析以获取有关蛋白质三级结构变化的信息。图1A-B显示了单独的WPC和SC、WPC/AX和SC/AX混合物、WPC-AX和SC-AX二元结合物以及WPC-AX-Q和SC-AX-Q三元复合物的荧光发射光谱。作为额外的实验，还制备了不含AX但经过HRP处理的WPC和SC。如图1A所示，与WPC相比，WPC的荧光强度
结论
本文研究了AX和Q对WPC和SC的结构和功能修饰，并探讨了由WPC-AX-Q和SC-AX-Q三元复合物稳定的HIPEs的稳定性和脂肪消化特性。研究结果表明，与AX和Q的复合作用改变了蛋白质的二级结构，显著增加了随机卷曲的含量，使结构更加伸展。蛋白质表面电荷和溶解度的变化带来了
CRediT作者贡献声明
Tingsheng Yan：监督、资源管理、项目管理和资金获取。Jinju Cheng：撰写——审稿与编辑、监督、资源管理、项目管理和资金获取。Hongfang Yang：研究。Sirong Li：监督、研究。Peizhu Liu：方法学、研究、概念化。Xuenan Gao：撰写——初稿、可视化、方法学、研究、数据分析。Yan Li：研究。Yanjun Li：验证。Olayemi Eyituoyo
未引用参考文献
Abd El‐Salam和El‐Shibiny，2020；Cao和Xiong，2017；Chen和Bao，2024；Cheng等人，2023；Czubinski和Dwiecki，2017；Gao等人，2024；Jiang等人，2024；Ma等人，2020；Markman和Livney，2012；Musialik和Litwinienko，2005；Nooshkam和Varidi，2020；Schmitt和Turgeon，2011；Sharma和Bhat，2009；Tang和Liu，2013；Wei和Huang，2019；Yildirim-Elikoglu和Erdem，2018；Zhao等人，2020；Zhu等人，2020。
致谢
本工作得到了黑龙江省自然科学基金（序列号YQ 2023C020）的资助。
