《Journal of Food Engineering》：Binding interactions of resveratrol and luteolin with bovine serum albumin: Insights into enhancing their stability
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本研究利用光谱技术与分子动力学模拟探究了BSA与Res、Lut的相互作用机制，发现BSA通过静态猝灭与两者结合，其中Lut的结合亲和力更强（?18.33±0.16 kcal/mol）。BSA封装显著提升Res和Lut的抗氧化活性和生物可及性，为开发基于BSA的功能食品递送系统提供了依据。
郭艳|李莉|梁建淮|郭一琳|童金昌|刘宝平|徐建国
山西师范大学食品科学学院，太原，030031，中国
摘要
本研究利用光谱技术和分子动力学模拟方法探讨了牛血清白蛋白（BSA）与白藜芦醇（Res）和木犀草素（Lut）之间的相互作用机制，并评估了BSA包封对Res和Lut抗氧化活性及生物利用度的影响。荧光猝灭实验表明，BSA通过静态猝灭与Res和Lut发生相互作用，其结合常数分别为3.33 × 105 L/mol和6.88 × 105 L/mol，结合位点数分别为1.22和1.09。位点标记位移实验结果显示，Res结合在BSA的II位点，而Lut结合在I位点。分子动力学模拟进一步表明，BSA-Lut复合物的结合亲和力（?18.33 ± 0.16 kcal/mol）强于BSA-Res复合物（?16.51 ± 0.29 kcal/mol），其中疏水相互作用是主要驱动力。Ala405、Val408和Lys544残基被确定为Res结合的关键残基，而Leu218、Leu237、Leu259和Ala290残基对Lut的结合至关重要。值得注意的是，BSA包封显著增强了Res和Lut的抗氧化能力和生物利用度。这些发现为BSA作为有效递送系统的潜力提供了宝贵的见解，并支持了Res和Lut在功能性食品工业中的更广泛应用。
引言
白藜芦醇（Res）是一种非黄酮类多酚化合物，存在于葡萄和花生中，具有多种潜在的生物活性，包括抗氧化、抗炎、抗癌和神经保护作用（Huang等人，2016年）。木犀草素（Lut）是一种天然黄酮类多酚，存在于多种蔬菜、水果和传统中药中，具有抗氧化、抗病毒、抗肿瘤和心血管保护等多种生物功能（Franza等人，2021年）。然而，由于Res和Lut的水溶性较差且生物利用度低，其在功能性食品中的应用受到限制（Chen等人，2020年）。因此，迫切需要开发一种有效的策略来克服这些限制。
牛血清白蛋白（BSA）因其优异的水溶性和低成本而被广泛研究。BSA含有多个结合位点，能够与多种多酚结合，这对于提高这些分子的抗氧化活性和生物利用度具有重要意义。Dai等人报道了BSA与γ-谷甾醇（GO）之间的相互作用机制，发现静电相互作用主导了结合过程，且BSA-GO复合物的生物利用度显著高于纯GO（Dai等人，2023年）。Gao等人表明，原花青素（PAs）与BSA的结合显著提高了PAs的抗氧化活性（Gao等人，2023年）。此外，BSA与哈斯卡莓花青素提取物（HAE）的相互作用显著增强了HAE的体外消化稳定性（Wang等人，2025年）。因此，阐明BSA与Res和Lut之间的相互作用机制可以为提高它们的生物利用度提供有价值的信息。
近年来，光谱技术和分子对接技术被用于研究蛋白质与不同分子（如多酚、离子液体和金属复合物）之间的相互作用（Chen等人，2025年；Grabowska等人，2023年；Kowalska等人，2023年；Rathod等人，2025年；Zelenovi?等人，2024年）。然而，现有数据主要局限于静态水平。分子动力学（MD）模拟是一种强大的计算技术，可用于获取动态和更全面的相互作用信息，如结合自由能、关键残基、构象变化和结合模式（Guo等人，2024年；Qu等人，2024年；Yang等人，2025年）。因此，引入MD模拟来研究BSA与Res和Lut之间的相互作用机制是非常重要的。然而，将多光谱分析与MD模拟相结合的系统研究仍较为有限。
本研究采用多光谱技术和MD模拟方法确定了BSA-Res和BSA-Lut复合物的结合常数、结合位点数、结合自由能和结合模式。制备了BSA-Res纳米颗粒（NPs）和BSA-Lut纳米颗粒，并进一步评估了其包封性能。此外，还研究了BSA对Res和Lut抗氧化活性及生物利用度的影响。本研究为BSA与Res和Lut之间的相互作用机制提供了全面的见解，并为开发基于BSA的Res、Lut及其他疏水性多酚的递送系统奠定了基础。
化学试剂
BSA（纯度98%）、Res（纯度98%）和Lut（纯度98%）购自上海源业生物技术有限公司。1,1-二苯基-2-吡啶基肼（DPPH）和2,4,6-三-2-吡啶基-1,3,5-三嗪购自Sigma-Aldrich公司。2,2'-偶氮双（3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸）（ABTS）购自上海麦克林生化技术有限公司。其他所有化学试剂均为分析级。
紫外-可见光吸收光谱
紫外-可见光吸收光谱的测量范围为190–400 nm
紫外-可见光吸收光谱
紫外光谱提供了关于蛋白质-配体复合物形成和蛋白质结构变化的宝贵信息（Shiri等人，2018年）。研究了Res和Lut对BSA紫外-可见光光谱的影响，结果如图2A-B所示。280 nm处的最大吸收峰对应于芳香氨基酸Tyr和Trp。Res和Lut的最大吸收峰分别位于316 nm和365 nm。Res和Lut浓度的增加增强了BSA的吸收
结论
通过光谱和计算方法阐明了BSA与Res和Lut之间的相互作用。BSA-Res和BSA-Lut复合物的形成是通过静态猝灭实现的，结合位点数约为一个。位点标记位移实验确认Res结合在BSA的II位点，Lut结合在I位点。荧光光谱和MD模拟结果表明，BSA-Lut系统的结合亲和力强于BSA-Res系统
作者贡献声明
徐建国：撰写、审稿与编辑、监督、资源提供、概念构思。刘宝平：撰写、审稿与编辑、监督、资源提供、概念构思。童金昌：撰写、审稿与编辑。郭一琳：撰写、审稿与编辑。梁建淮：撰写、审稿与编辑。李莉：撰写、审稿与编辑、软件操作、数据管理。郭艳：撰写、审稿与编辑、初稿撰写、数据可视化、软件操作、方法设计、数据分析。
未引用参考文献
Li等人，2023年；Li等人，2023年；Liang等人，2021年；Wang等人，2024年。
致谢
本研究得到了山西省自然科学基金（编号202203021212392）和山西师范大学（编号020820250003）的财政支持。
