中国农业大学食品学院廖小军教授团队在花色苷天然蓝色色素开发领域取得重要进展

核心提示：近日，中国农业大学食品科学与营养工程学院廖小军教授团队在国际综合性期刊“Journal of Advanced Research”上发表了题为《基于花色苷与蛋白质相互作用的无金属天然蓝色色素开发》（Metal-free production of natural blue colorants through anthocyanin–protein interactions）的研究性论文。该研究首次创新性地发现，常见蛋白质通过与花色苷的相互作用，可使其颜色从紫红色转变为蓝色。研究团队深入探讨了蛋白质在花色苷

中国农大新闻网讯 近日，中国农业大学食品科学与营养工程学院廖小军教授团队在国际综合性期刊“Journal of Advanced Research”上发表了题为《基于花色苷与蛋白质相互作用的无金属天然蓝色色素开发》（metal-free production of natural blue colorants through anthocyanin–protein interactions）的研究性论文。该研究首次创新性地发现，常见蛋白质通过与花色苷的相互作用，可使其颜色从紫红色转变为蓝色。研究团队深入探讨了蛋白质在花色苷蓝化过程中的作用机制，为开发花色苷蓝色色素提供了一种绿色天然、简便高效的全新策略。食品学院廖小军教授为通讯作者，博士生王文欣和杨培青为共同第一作者。
随着消费者对天然健康食品需求的不断增长，开发天然色素以取代合成色素已成为食品工业的重要发展方向。然而，天然蓝色色素来源稀缺且稳定性差，当前合成蓝色色素仍被广泛使用。花色苷是一种广泛存在于植物中的水溶性天然色素，提供红、紫、蓝等多种颜色，并具有抗氧化、抗菌等健康益处，因此在天然色素开发领域备受关注。然而，花色苷稳定呈现蓝色的机制复杂，多依赖于酰基化花色苷和金属离子，但酰基化花色苷的提取与利用成本较高，而金属离子的添加可能对人体健康造成潜在风险。因此，亟需开发其他简便高效、无需添加金属的花色苷蓝化策略，为天然蓝色色素的生产提供安全可靠的途径。
在此背景下，研究团队探索了常见非酰化3-O-葡萄糖苷花色苷与蛋白质相互作用产生蓝色的可能性。以人血清白蛋白为模式蛋白，研究人员结合可见光吸收光谱、荧光猝灭和分子模拟等技术手段，揭示了该蛋白对飞燕草素-3-O-葡萄糖苷、矮牵牛素-3-O-葡萄糖苷等花色苷的显着蓝化效果，并解析了其与不同结构特性花色苷的相互作用模式和机制。此外，研究还评估了常见食品蛋白质对花色苷的蓝化效果，揭示了牛血清白蛋白和溶菌酶对锦葵素-3-O-葡萄糖苷等花色苷的选择性蓝化作用。研究结果表明，花色苷B环上含有两个及以上羟基或甲氧基取代基的结构特征对于其蓝色的生成至关重要。对于B环上含有两个相邻羟基的花色苷，其与人血清白蛋白或溶菌酶相互作用时蓝化效果显着，且该过程主要由焓变驱动；而对于B环上含有两个甲氧基的花色苷，其与人血清白蛋白或牛血清白蛋白相互作用可生成蓝色，在该过程中熵变起着重要作用。
这项研究首次揭示了3-O-葡萄糖苷花色苷与特定蛋白质发生相互作用后产生不同蓝色色调的现象及其作用机制，为开发无金属天然蓝色色素提供了全新的思路。研究成果不仅有助于推动天然蓝色色素的生产和应用，还为深入解析花色苷与生物大分子相互作用提供了新的视角，并为开发其他天然色素提供了新的启示。
该研究获得了国家自然科学基金重点项目（31930087）的资助。团队多年来围绕花色苷的提取鉴定、与蛋白质互作及生物活性评估等方面开展了一系列研究，在花色苷天然色素开发领域取得了重要进展，研究成果先后发表在Bioresource Technology、Food Hydrocolloids、Food Chemistry、Food Research International 等刊物上。

日期：2025-01-30