近日，中國熱科院香飲所加工與工程技術研究團隊在通過多光譜技術和分子動力學模擬探究咖啡黃酮與牛奶β-酪蛋白的相互作用機制和功能特性研究方面取得新進展。該研究分析了芹菜素（AG）、木犀草素（LUT）、槲皮素（QC）和表沒食子兒茶素沒食子酸酯（EGCG）四種咖啡黃酮與牛奶β-酪蛋白（β-CN）的相互作用和功能特性的變化機制。
伴隨咖啡文化的發展，咖啡在中國愈發受到青睞。然而，純咖啡口感略顯平淡、苦澀且酸澀，為契合消費者對飲料色、香、味及有益特性的需求，常將其與牛奶混合。咖啡黃酮具備獨特風味及生理活性，包括抗炎、抗菌和抗氧化特性。在牛奶咖啡體系中，當牛奶和咖啡混合時，牛奶蛋白質與咖啡黃酮類化合物的相互作用，影響黃酮類化合物的生物活性和蛋白質功能特性，且不同咖啡分子量、羥基數量的黃酮，對其與蛋白質的相互作用產生的影響也存在差異。目前，國內外對不同結構咖啡黃酮對牛奶蛋白影響的相關研究鮮有報道。
因此，本研究采用多光譜技術（熒光光譜法、同步熒光光譜法、三維熒光光譜法）、非輻射能量轉移、圓二色譜和分子動力學模擬等方法，探討了咖啡類黃酮和牛奶β-CN的相互作用機制和功能特性。結果表明，LUT和QC主要通過氫鍵和范德華力與β-CN結合，而AG和EGCG則主要通過疏水作用與β-CN結合。β-CN-類黃酮復合物的能量傳遞效率呈現出β-CN-QC（50.20%） > β-CN-LUT （43.68%） > β-CN-EGCG （40.82%） > β-CN-AG （35.34%）的變化趨勢。分子動力學模擬驗證了β-CN-黃酮相互作用的動態行為以及蛋白質結構的改變。多光譜分析結果表明，黃酮介導了β-CN二級結構的改變，無規線圈結構增多和α-螺旋比例降低，致使蛋白質結構更為開放與松散。黃酮類化合物與β-CN之間的非共價相互作用降低了蛋白質表面的疏水性，提升了溶解度與乳化活性，改善了發泡能力和泡沫穩定性。此外，復合物的抗氧化活性強于單獨的蛋白質或黃酮類化合物，表明二者對抗氧化活性存在協同效應。本研究結果有助于提升牛奶咖啡產品的質量與穩定性，增進對咖啡營養和健康益處的認知。
相關研究成果以“Exploration of interaction mechanisms and functional properties of coffee flavonoids and β-casein via multispectroscopy and molecular dynamics simulation”為題發表于《Food Hydrocolloids》。中國熱科院香飲所張繼月博士和華中農業大學聯合培養碩士研究生翟曉宇為共同第一作者，中國熱科院香飲所董文江研究員為通訊作者。該研究得到云南省重大科技計劃，國家熱帶農業科學中心科技創新團隊項目，中央級公益性科研院所基本科研業務費專項，云南省人社廳董文江專家基層科研工作站的資助。
論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2025.111359
日期：2025-03-31
伴隨咖啡文化的發展，咖啡在中國愈發受到青睞。然而，純咖啡口感略顯平淡、苦澀且酸澀，為契合消費者對飲料色、香、味及有益特性的需求，常將其與牛奶混合。咖啡黃酮具備獨特風味及生理活性，包括抗炎、抗菌和抗氧化特性。在牛奶咖啡體系中，當牛奶和咖啡混合時，牛奶蛋白質與咖啡黃酮類化合物的相互作用，影響黃酮類化合物的生物活性和蛋白質功能特性，且不同咖啡分子量、羥基數量的黃酮，對其與蛋白質的相互作用產生的影響也存在差異。目前，國內外對不同結構咖啡黃酮對牛奶蛋白影響的相關研究鮮有報道。
因此，本研究采用多光譜技術（熒光光譜法、同步熒光光譜法、三維熒光光譜法）、非輻射能量轉移、圓二色譜和分子動力學模擬等方法，探討了咖啡類黃酮和牛奶β-CN的相互作用機制和功能特性。結果表明，LUT和QC主要通過氫鍵和范德華力與β-CN結合，而AG和EGCG則主要通過疏水作用與β-CN結合。β-CN-類黃酮復合物的能量傳遞效率呈現出β-CN-QC（50.20%） > β-CN-LUT （43.68%） > β-CN-EGCG （40.82%） > β-CN-AG （35.34%）的變化趨勢。分子動力學模擬驗證了β-CN-黃酮相互作用的動態行為以及蛋白質結構的改變。多光譜分析結果表明，黃酮介導了β-CN二級結構的改變，無規線圈結構增多和α-螺旋比例降低，致使蛋白質結構更為開放與松散。黃酮類化合物與β-CN之間的非共價相互作用降低了蛋白質表面的疏水性，提升了溶解度與乳化活性，改善了發泡能力和泡沫穩定性。此外，復合物的抗氧化活性強于單獨的蛋白質或黃酮類化合物，表明二者對抗氧化活性存在協同效應。本研究結果有助于提升牛奶咖啡產品的質量與穩定性，增進對咖啡營養和健康益處的認知。
相關研究成果以“Exploration of interaction mechanisms and functional properties of coffee flavonoids and β-casein via multispectroscopy and molecular dynamics simulation”為題發表于《Food Hydrocolloids》。中國熱科院香飲所張繼月博士和華中農業大學聯合培養碩士研究生翟曉宇為共同第一作者，中國熱科院香飲所董文江研究員為通訊作者。該研究得到云南省重大科技計劃，國家熱帶農業科學中心科技創新團隊項目，中央級公益性科研院所基本科研業務費專項，云南省人社廳董文江專家基層科研工作站的資助。
論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2025.111359
日期：2025-03-31
