《食品科学》：陈小强教授、白瑞华副研究员等：多酚-植物蛋白质相互作用机制及其在纳米递送系统中的研究进展

在生物活性物质的研究领域中，多酚和植物蛋白质各自占据着重要地位。多酚作为一类广泛存在于植物体内的次生代谢产物，以其强大的抗氧化、抗炎、抗癌等生物活性，在维持人体健康方面发挥着关键作用。例如，常见的水果、蔬菜以及茶叶中均含有大量的多酚，它们能够有效清除人体自由基，降低氧化应激对细胞的损伤，从而预防多种慢性疾病的发生。但一些多酚类物质由于其水分散性差、化学稳定性弱、代谢速率快、生理条件下吸收效率低，在食品或药物配方中的应用受到严重限制。植物蛋白质来源广泛、价格低廉，在降低心血管疾病风险、改善肠道健康、促进新陈代谢等方面具有显著功效；并且因其环境友好、可持续性强等特点，受到了越来越多的关注。然而，植物蛋白质具有较差的溶解度，这主要是由于疏水氨基酸在蛋白质表面的过度暴露，增强了分子间的疏水相互作用，导致蛋白质聚集和沉淀。此外，分子内或分子间形成的二硫键网络限制了蛋白质构象的改变，阻碍了水分子的渗透，过大的分子质量引起的位阻效应也降低了溶剂化效率。在此背景下，多酚与植物蛋白质的复合体系逐渐进入研究视野，既可能借助蛋白质的载体作用改善多酚的溶解性、稳定性与生物利用度，也可能通过多酚的修饰作用提升蛋白质的功能特性与稳定性，为解决单一成分的应用瓶颈提供了新路径。

纳米递送系统作为一种前沿技术，凭借其独特的优势，如提高物质的稳定性、改善生物利用度、实现靶向输送等，在药物传递、营养物质输送等领域展现出巨大的应用潜力。将多酚-植物蛋白质复合物与纳米递送系统相结合，能进一步放大二者复合的协同效应，解决复合物在实际应用中可能面临的分散性、靶向性不足等问题，为突破传统产品的性能局限、开发高附加值的食品与医药产品提供了核心技术支撑。

目前，已有部分综述类文献关注多酚与蛋白质的相互作用及应用，但多聚焦于动物蛋白体系或多侧重于单一相互作用类型的机制分析，缺乏对多酚-植物蛋白质相互作用机制的系统梳理及其在纳米递送中应用的深入整合。为了填补该研究空白，湖北工业大学生命科学与健康工程学院的彭紫璇、陈小强*和国家林业和草原局竹子研究开发中心的白瑞华*等人旨在系统梳理多酚与植物蛋白质的相互作用机制，并深入探讨其在纳米递送系统中的应用，以期为该领域的理论与应用研究提供更全面的参考。

1 多酚与植物蛋白质的基本特性

1.1 多酚的结构类型及生物活性

多酚作为植物次级代谢产物，广泛存在于果蔬、谷物、茶叶和其他食物中。多酚化学结构的核心特征是苯环上连接多个酚羟基，这一结构赋予其独特的化学性质与生物活性。多酚的结构可从简单酚类延伸至复杂的高聚合物。根据多酚的分子结构，可将其分为酚酸、类黄酮和非类黄酮。酚酸的分子结构由羧基和苯环以及一个或多个羟基和/或甲氧基组成，包括没食子酸（GA）、咖啡酸（CA）和阿魏酸（FA）。在自然界中，类黄酮是最丰富的多酚，分为黄酮醇、黄烷酮、异黄酮、黄烷醇、黄酮和花青素。非类黄酮主要包括芪类、单宁和木脂素。多酚的分类与结构如图1所示。

多酚具有突出的抗氧化活性。多酚凭借其酚羟基，能够提供氢原子与自由基结合，将自由基转化为相对稳定的半醌结构，从而中断自由基链式反应，减少氧化损伤。茶多酚可通过直接清除自由基发挥抗氧化作用，其儿茶素的B环和D环等酚羟基结构可提供氢原子或电子，中和自由基（如羟自由基、ROO·），阻断链式氧化反应。多酚还被证明可以调节辅助性T细胞1型（Th1）/Th2平衡并抑制抗原特异性免疫球蛋白E（IgE）抗体的形成，此过程可能涉及两种机制：1）多酚可能影响过敏原-IgE复合物的形成；2）多酚可能影响该复合物与肥大细胞和嗜碱性粒细胞上受体的结合。研究表明，在预防心血管疾病方面，多酚可降低血液中胆固醇和甘油三酯水平，抑制低密度脂蛋白氧化，减少动脉粥样硬化风险。此外，多酚还具有很强的抗菌活性，许多多酚类化合物能够破坏细菌的细胞膜结构，干扰细菌的代谢过程，从而抑制细菌的生长和繁殖。例如，柿子的原花青素通过诱导细胞膜通透性的形态损伤和破坏细胞膜完整性，对金黄色葡萄球菌表现出抗菌活性。亚麻籽多酚增加了微生物细胞膜的通透性，导致微生物蛋白渗漏、细胞膜去极化、细胞内ATP含量降低、细胞内容物渗漏增加，影响其正常的生理代谢和细胞形态，从而达到生长抑制作用。

1.2 植物蛋白质的结构类型及功能特性

植物蛋白质由20 种不同的氨基酸组成，由一个共价连接在氢原子上的α碳原子、一个氨基、一个羧基和一个侧链R基团组成，其天然构象多为紧密的球状结构，疏水性基团埋藏于分子内部，亲水性基团暴露于表面。植物蛋白质主要存在于豆类、谷物、坚果、种子及绿叶植物中，不同来源的植物蛋白结构特征差异显著。根据Osborne分类法，植物蛋白根据溶解性可分为：水溶性白蛋白、盐溶性球蛋白、醇溶性醇溶蛋白和碱溶性谷蛋白。其中，球蛋白是豆类植物中最主要的储存蛋白，如大豆中的β-大豆伴生球蛋白（7S）和大豆球蛋白（11S），分别具有良好的乳化性和凝胶性，是植物蛋白功能化利用的关键组分。

植物蛋白质的功能特性主要包括溶解性、乳化性、凝胶性、起泡性、持水性和热稳定性等，这些性质在很大程度上决定了其在食品、药品及化妆品等领域的应用潜力。植物蛋白质的功能特性受多种因素影响，包括蛋白质的分子质量、氨基酸组成、二级/三级结构以及外部加工条件（如pH值、温度、离子强度等）。例如，7S球蛋白由于其分子结构较小、表面疏水性较高，在油水界面上的吸附能力更强，因此表现出更优异的乳化 性能；而11S球蛋白则因其分子间易形成二硫键，在加热条件下更易形成稳定的三维凝胶网络结构，表现出更强的凝胶性能。此外，近年来的研究还发现，植物蛋白质与多酚等天然活性物质之间可通过非共价（氢键、疏水相互作用、静电作用）或共价（酚氧化后形成醌-蛋白复合物）方式发生相互作用，形成稳定的多酚-植物蛋白质复合物。这种相互作用不仅能增强蛋白质的抗氧化性和热稳定性，还可改善其凝胶性能和乳液稳定性，为构建功能性食品体系和纳米递送平台提供了新的策略。

2 多酚-植物蛋白质相互作用机制

多酚与植物蛋白质的相互作用机制包括可逆与不可逆两种。可逆相互作用涉及非共价相互作用，例如氢键相互作用、疏水相互作用、静电相互作用以及范德华力；而不可逆相互作用则通过共价键实现，此过程往往伴随着蛋白质和多酚固有结构的改变，最终形成稳定的复合物。表1总结了多酚与植物蛋白质在不同条件下的结合方式及其对复合物功能特性的影响。

2.1 非共价相互作用

酚类化合物可以通过非共价相互作用与植物蛋白质结合。非共价相互作用主要是指蛋白质上的氢键受体和多酚的酚羟基结合形成氢键，蛋白质上的氨基酸基团或残基也与酚羟基或苯环结合形成疏水相互作用、静电相互作用和范德华力。多酚与蛋白质之间非共价相互作用机理如图2所示。

2.1.1 氢键相互作用

多酚可作为氢键供体，与蛋白质羰基上的氧原子形成氢键。此外，多酚的羟基也能与蛋白质中的其他电负性原子（如主链或侧链上的氮原子或氧原子）产生氢键相互作用，例如与氨基或其他羰基结合。GA、对香豆酸、丁香酸和CA等酚酸能够通过氢键相互作用与小麦蛋白、谷蛋白和麦醇溶蛋白结合形成多酚-蛋白质复合物。研究发现，酚酸分子中的氧原子（羧基或苯环羟基）与蛋白质特定氨基酸残基的氧/氮原子形成氢键，稳定结合于蛋白质结合口袋，氢键作用会改变面筋蛋白二级结构，进而影响蛋白质结构。Wang Yufang等研究表明，大豆分离蛋白（SPI）与槲皮素（Que）结合后荧光强度显著增强，并伴随明显的红移现象，这可能由于Que A环中的5,7-羟基与蛋白质的巯基或羟基之间形成了分子间氢键。Dai Taotao等在等温滴定量热法与分子对接联合研究中发现，原花青素与豌豆分离蛋白（PPI）结合相互作用具有高度放热性（ΔH＝-34.4 kJ/mol），并且在原花青素与谷氨酸95、精氨酸102、精氨酸212、甘氨酸164基团之间鉴定出5 个氢键，这表明原花青素与PPI之间的主要作用力为氢键。

2.1.2 疏水相互作用

疏水相互作用主要产生于肽链的非极性残基与多酚的芳香环之间。例如丙氨酸86、蛋氨酸107、缬氨酸41和亮氨酸39等残基，通过其侧链的疏水部分与茶黄素分子中的疏水性芳香环结构形成疏水相互作用。表没食子儿茶素没食子酸酯（EGCG）与水稻谷蛋白间的疏水相互作用，可能发生在缬氨酸294、缬氨酸313和缬氨酸315等点位。傅里叶变换红外光谱（FTIR）结果显示，黑大豆种皮花青素与SPI结合后SPI的酰胺I带和酰胺II带强度降低，酰胺I峰位相较于单独SPI发生偏移，3 500 cm-1左右的N—H伸缩振动峰也出现位移，这些光谱特征证实花青素-3-O-葡萄糖苷进入SPI疏水空腔，引发多肽羰基氢键网络重排，导致SPI的α-螺旋结构减少，从而引起蛋白质二级结构的改变。

2.1.3 其他非共价作用

静电相互作用由电离基团、蛋白质中带正电荷的氨基酸侧链（如赖氨酸ε-氨基、精氨酸胍基团）和多酚中带电基团之间的引力引起。Liu Jie等研究了绿原酸（CGA）与小麦胚芽蛋白（WGP）的相互作用，热力学参数显示，CGA和WGP结合的ΔH＜0、ΔS＞0，符合静电相互作用的热力学特征，说明该结合过程为自发反应。范德华力是所有原子和分子间存在的一种非特异性相互作用，虽然其强度弱于其他非共价相互作用，但当互补分子表面接近时，该作用会显著增强。然而，范德华力往往与氢键和疏水相互作用协同发挥效应。

2.2 共价相互作用

多酚可以通过不可逆化学键的共价相互作用与植物蛋白质结合，共价复合物通常比非共价复合物具有更好的结构稳定性。多酚与蛋白质之间的共价相互作用机制主要涉及多酚的氧化、醌与蛋白质之间的亲核攻击以及共价复合物的形成。多酚化合物由于其高反应活性而容易被氧化或自氧化，形成相应的邻醌或半醌，然后进一步与蛋白质的侧链赖氨酸或半胱氨酸残基共价结合。图3显示了多酚与蛋白质之间共价相互作用的机制。目前，实现多酚与蛋白质共价结合的主要方法包括酶促反应、碱性处理、自由基接枝。

2.2.1 酶促反应

酶介导的偶联是合成多酚-植物蛋白质复合物的重要方法，其中，酪氨酸酶、漆酶和多酚氧化酶是用于生成多酚-植物蛋白质复合物的主要酶。这些酶在氧气存在下催化多酚氧化为活性邻醌，然后与蛋白质中的氨基酸残基（如赖氨酸和半胱氨酸）进行亲核加成反应，形成稳定的共价偶联物。Jia Yijia等报道了在酪氨酸酶催化条件下，根皮苷被氧化生成邻醌，邻醌与大豆蛋白中赖氨酸、半胱氨酸、组氨酸、精氨酸的亲核官能团发生亲核反应，形成C—N和C—S共价键。另一项研究探讨了印加花生白蛋白与对羟基苯甲酸、原儿茶酸、GA和EGCG 4 种多酚的酶促交联反应，结果表明，漆酶促进印加花生白蛋白与多酚的共价键合，共轭度为EGCG＞GA＞原儿茶酸＞对羟基苯甲酸。此外，在漆酶催化下，FA、GA、单宁酸（TA）等多酚被氧化生成醌类物质，醌类与水稻蛋白中氨基、巯基、酪氨酸残基发生反应形成C—N和C—S共价键，与非共价复合物相比，共价复合物具有更好的乳液活性、溶解度和抗氧化能力。

2.2.2 碱性处理

酚类化合物在碱性条件下被氧化成醌，醌是一种反应性亲电中间体，可以通过形成稳定的C—S或C—N键，在蛋白质侧链上与巯基或氨基发生亲核加成反应。Liu Fuguo等通过十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳分析玉米醇溶蛋白（zein）与EGCG之间的共价相互作用，发现碱性处理的zein-EGCG偶联物的条带出现在比对照zein更高的分子质量对应的位置，这证实了共价偶联物已经形成。Pan Xin等采用碱法、酶法、自由基法将CGA与大米蛋白水解物进行共价偶联，系统考察不同偶联方式对其结构及功能特性的影响。结果显示，3 种方法所得偶联物在二级结构及功能表现上均存在显著差异，其中，碱法偶联物α-螺旋比例最高、β-折叠比例最低，且尽管多酚接入量相对较少，仍表现出较强的自由基清除能力。

2.2.3 自由基接枝

自由基介导的接枝涉及非酶促相互作用，利用过氧化氢/抗坏血酸等接枝剂的氧化还原反应产生羟自由基。在氧气存在下，羟自由基靶向攻击蛋白质氨基，使其形成高反应活性的蛋白质自由基，随后蛋白质自由基与多酚结合形成共价键。在自由基条件下嫁接CA的花生蛋白水解产物表现出更好的乳化能力，这归因于CA-花生蛋白水解产物的共价结合，显著增加了花生蛋白水解产物的α-螺旋和无规卷曲含量，降低了表面疏水性。此外，Xue Feng等发现超声处理也会产生自由基，促进矢车菊素-3-半乳糖苷与SPI的结合。这种自由基介导的偶联增强了多酚和蛋白质之间的相互作用，从而使偶联物热稳定性、溶解度得以提升，聚集程度降低，水环境分散性显著增强。

2.3 非共价与共价相互作用的比较

非共价相互作用依赖于氢键、疏水相互作用等可逆的物理力，其形成过程温和、自发，且易受环境调控，会引起蛋白质结构部分展开并暴露亲水基团，且对多酚活性位点的掩盖效应较弱。而共价结合通过多酚氧化产生的醌类与蛋白质的亲核残基反应形成，相互作用不可逆且稳定，其多酚接枝当量更高，会降低蛋白质中游离氨基、巯基和酪氨酸基团的含量，并改变蛋白质的二级结构。Shi Wenyi等对比水稻蛋白与多酚的共价和非共价复合物发现，共价复合物在模拟胃肠道消化过程中展现出更高的稳定性，但共价复合物的蛋白质消化率显著较低，主要原因在于共价结合减少了部分氨基酸残基的数量及胃蛋白酶的作用位点。同时，共价复合物能有效保护多酚在胃部酸性环境中不被降解，使其在肠道消化后期才被快速释放，从而实现多酚在肠道的靶向释放。在zein与多酚之间共价与非共价相互作用的比较研究中，zein-EGCG共价复合物的热变性温度显著高于非共价复合物，且所有共价复合物的1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（DPPH）自由基清除活性均高于其对应的非共价复合物。因此，非共价相互作用适合作为功能性成分应用于食品，共价相互作用则更适合需要长期储存或经历复杂加工的产品，如烘焙食品、药物缓释制剂等。

3 影响多酚-植物蛋白质相互作用的因素

3.1 多酚的结构特性

酚类化合物的分子大小和羟基数目对其与植物蛋白质的相互作用有着显著影响。与较低平均聚合度的葡萄籽原花青素相比，平均聚合度较高的高粱原花青素具有较多的羟基，更多的疏水芳环可与面筋蛋白相互作用，促使二者更有效地结合，这也表明更高分子质量的原花青素能够更有效地交联谷物醇溶蛋白。研究显示，与CGA、Que相比，花青素与大米蛋白的结合率最高，结合后总酚含量最高、游离氨基酸和巯基的减少最为显著，这是由于花青素在其非极性芳环上具有更大的分子质量和更多的羟基，二者的共同作用促进了更广泛的分子间结合。Lu Yao等研究发现，由于TA的羟基和没食子酸酯基团数量较多，其与大豆蛋白纳米原纤维结合形成的氢键数量更多，这提升了TA和大豆蛋白纳米原纤维之间的结合亲和力，从而形成了稳定的复合物。同样，在TA、CGA、FA、CA、GA与SPI的相互作用研究中，TA因分子质量最大、酚羟基数目最多而展现出最高的结合能力。多酚的疏水性也是其与蛋白质相互作用的重要影响因素。苹果多酚的疏水特性可与蛋白质分子表面暴露的疏水区域相互补充，通过疏水相互作用促进二者结合，该作用与氢键和静电相互作用协同，共同构成稳定蛋白质-多酚复合物的关键作用力。

3.2 植物蛋白质固有特性

蛋白质的结构状态、氨基酸组成影响其与多酚的结合能力。有研究表明，未折叠蛋白质对多酚的亲和力比致密和球状蛋白质更强，因为氨基酸残基与多酚相互作用的可及性更高。富含脯氨酸、精氨酸等氨基酸的蛋白质具有较为松散的构象和较多的疏水区域，有利于与多酚的非极性芳香环通过疏水相互作用相互结合。例如与更紧凑的低分子质量谷蛋白亚基组分相比，高分子质量谷蛋白亚基具有细长的杆状结构，其组成主要是谷氨酰胺、脯氨酸和甘氨酸的重复单元，能够在球形N端和C端之间形成松散的β-螺旋，提升了与氨基酸侧链基团的结合能力，从而增强了氢键和疏水相互作用。此外，Dumitrascu等研究了大豆蛋白与山茱萸花青素的相互作用，发现由于11S组分中疏水性和不带电氨基酸的比例更高，因此大豆蛋白中11S组分与花青素-3-O-葡糖苷的结合亲和力优于7S组分。

3.3 pH值

多酚-蛋白质可以在pH 2.0～10.0范围内通过共价或非共价相互作用形成复合物。通过多光谱法分析不同pH值条件下小麦麦胶蛋白与Que的相互作用，发现pH值会改变二者相互作用的主导作用力，当pH 2.0～4.0时二者相互作用主导力为疏水作用，pH 5.0～9.0时则为氢键和范德华力。此外，pH值还会影响小麦麦胶蛋白的结构，如pH 5.0时麦胶蛋白发生β-转角和无规卷曲向α-螺旋和β-折叠的转变，此时β-转角含量较低，可能降低其致敏性，且该pH值条件更利于麦胶蛋白与Que的结合。在酸性条件下，加入多酚后植物蛋白结构变得更加有序。例如，在pH 2.9条件下，小麦麦醇溶蛋白与Que间的疏水相互作用改变了小麦麦醇溶蛋白的二级结构，从β-折叠和无规卷曲转变为α-螺旋和β-转角，表明结构更加紧凑和有序。此外，Guo Yang等进一步指出，随着pH值的升高（pH 9.0～11.0），TA的氧化酚类化合物与SPI的色氨酸残基的结合反应会增强，从而通过共价交联形成更稳定的水凝胶。

3.4 温度

温度可以影响氢键作用，促进疏水键形成，是多酚-植物蛋白质相互作用的重要参数。适当的加热会导致蛋白质的部分变性及其构象改变，使蛋白质内部与多酚的结合位点更易暴露。Zhang Yan等研究发现，加热的大豆蛋白比天然大豆蛋白表现出更高的与花青素的结合亲和力，因为热处理会促使大豆蛋白充分展开并发生变性，增加其表面疏水性，进而提高与花青素的结合亲和力。同样，温度能够改变大豆蛋白的结构与荧光特性，在25～95 ℃范围内，随温度升高大豆蛋白的荧光强度呈上升趋势，且荧光最大发射波长出现红移，表明色氨酸残基周围极性向亲水性转变，促进与花青素的结合。此外，热量还会诱导蛋白质和多酚之间的共价相互作用。加热后，多酚发生氧化反应，导致醌衍生物的形成。但这种方法可能会导致多酚分解，失去其生物活性。

3.5 其他因素

离子的存在会影响多酚-植物蛋白质的相互作用。研究表明，NaCl的加入会导致麦醇溶蛋白多肽链中氢键重排，结构无序化，表现为α-螺旋与无规卷曲增加、β-折叠减少。低浓度NaCl能改善复合物的起泡和乳化性能，形成致密均匀的微观结构；而高浓度NaCl则会破坏链间二硫键并增加无规卷曲含量，导致蛋白质大量聚集，使Que-麦醇溶蛋白复合物的功能特性显著降低。多酚-植物蛋白质的相互作用还会受加工方式的影响。超声处理可促进PPI与GA的相互作用，显著提升二者结合效率，超声辅助碱处理的PPI与GA的结合量达17.27 mg/g，是未处理PPI的7.51 倍，且结合稳定性更强，30 d后仍能保留9.01 mg/g的GA。Chen Gang等研究发现高压处理能显著改变SPI的二级结构，增加β-折叠含量并减少α-螺旋结构，这种结构改变会暴露出蛋白质内部的基团，进而影响SPI与茶多酚的相互作用。

4 多酚-植物蛋白相互作用的研究方法

4.1 荧光光谱法

荧光光谱法广泛用于监测由蛋白质与多酚相互作用引起的三级结构变化，其特征为蛋白质结构展开、酪氨酸和色氨酸残基暴露于更亲水的环境、最大发射波长红移等，以上现象均表明二者残基直接参与相互作用。采用荧光光谱法分析SPI与姜黄素（Cur）的相互作用，发现随着Cur浓度升高，SPI荧光强度呈梯度下降并伴随显著蓝移。该猝灭效应表明Cur可特异性结合SPI的色氨酸残基，蓝移现象进一步提示色氨酸微环境疏水性增强，证实了复合物的形成。Chen Gang等也通过荧光光谱法研究了多酚和高压处理的蛋白质之间的相互作用，发现未经高压处理的大豆蛋白表现出最高水平的相对荧光强度，而高压显著降低了荧光强度，且最大发射波长由344 nm蓝移至334 nm，该蓝移现象表明高压诱导色氨酸残基处于更为非极性的微环境，从而阻碍了多酚与色氨酸残基的结合。

4.2 FTIR

FTIR常用于研究多酚-蛋白质相互作用引起的蛋白质二级结构和氢键的变化。此外，FTIR可以提供多酚-蛋白质相互作用的动态结构变化信息。蛋白质酰胺条带的红外光谱可以提供其二级结构信息，特征吸收条带主要包括酰胺I、II和III条带。酰胺I带因其信号强度高而被广泛用于表征多酚和蛋白质之间的相互作用。酰胺I带主要集中在1 600～1 700 cm-1，通过FTIR可获得蛋白质中α-螺旋（1 650～1 658 cm-1）、β-转角（1 660～1 695 cm-1）和无规卷曲（1 640～1 650 cm-1）等结构信息。Huang Siyun等通过FTIR分析了Que与PPI之间的相互作用，发现Que与PPI结合后，其825、1 104 cm-1等特征峰多数消失；PPI酰胺I带位置不变，酰胺III带红移，表明形成氢键；PPI的—CH3弯曲振动峰由1 402 cm-1移至1 396 cm-1、—CH3振动峰由2 959 cm-1移至2 961 cm-1，证实存在疏水相互作用。

4.3 等温滴定量热法

等温滴定量热法是研究生物分子热力学和动力学的一种重要方法，能提供关于分子相互作用的全面热力学信息。等温滴定量热法可以测量结合亲和力、结合化学计量比、焓变、熵变等信息，并通过热力学数据阐明潜在的分子间相互作用机制，有助于更深入地了解分子间结构-功能关系。通过等温滴定量热法研究EGCG与SPI的相互作用，发现二者的结合过程为吸热反应，且具有较高结合亲和力。热力学参数显示，结合焓变与熵变均为正值，表明主要由疏水相互作用驱动，并伴随分子无序性增加。吉布斯自由能为负值进一步证实该结合为自发过程。Karefyllakis等也通过等温滴定量热法研究葵花籽分离蛋白与CGA结合反应的热力学数据，结果发现葵花籽分离蛋白与CGA的结合过程伴随典型的放热焓变，表明二者之间存在强结合作用，该相互作用的熵和焓均为负值，说明此作用是焓驱动的，且会使分子有序度提高。

4.4 分子对接技术

分子对接技术是一种通过模拟生物分子的自发结合过程，预测配体在受体结合位点内的分子取向，再利用评分函数计算二者的互补性相互作用及结合亲和力，进而预测结合位点，阐明分子识别机制的研究方法。Wen Junren等通过分子对接技术研究发现，米糠白蛋白与甘薯叶多酚的相互作用以常规氢键和碳氢键为主，辅以非极性作用，对接也证实了米糠白蛋白的A0A191ANP5、B8AHL6、P52428亚基与3,5-二咖啡酰奎宁酸亲和力最强，B8AHL6亚基与3,5-二咖啡酰奎宁酸对接能最低，精氨酸、谷氨酸等关键氨基酸残基通过氢键或碳氢键与多酚结合，与荧光光谱法分析结论一致，这些强相互作用力的协同作用形成了构象更为稳定的复合物。Huang Xin等也利用分子对接技术探究了Cur、Que、白藜芦醇与大米蛋白的非共价相互作用机制，研究发现3 种多酚均能与大米蛋白结合，且与大米蛋白的相互作用以氢键、范德华力和疏水相互作用为主，其中白藜芦醇的结合能最大，Cur与精氨酸292、谷氨酸373残基形成两个氢键，白藜芦醇则与谷氨酰胺91、酪氨酸348、谷氨酸373残基形成3 个强氢键，同时三者均通过范德华力及疏水作用与周围特定氨基酸残基相互作用，共同稳定复合物构象。

4.5 其他研究方法

除上述方法外，表面等离子体共振与石英晶体微天平技术同样可用于生物分子相互作用的实时定量研究。表面等离子体共振技术能实时监测光学参数变化，无需样品具备荧光、吸光度或焓变等特性，即可测定蛋白质相互作用的选择性、结合亲和力和动力学。石英晶体微天平技术通过监测石英晶体共振频率和耗散因子的变化，定量分析生物分子在晶体表面的吸附量、吸附动力学及复合物的结构变化。尽管目前鲜见直接应用表面等离子体共振和石英晶体微天平研究多酚与植物蛋白质相互作用的公开报道，但这些技术在研究多酚与动物蛋白的相互作用中已得到成功验证。这些研究证明了表面等离子体共振与石英晶体微天平在解析多酚-蛋白质相互作用动力学和亲和力方面的巨大潜力。未来，将这些技术引入多酚-植物蛋白体系，能深入理解其相互作用的动态过程和精确量化结合强度，从而弥补光谱学与热力学方法在动力学信息上的不足。

5 多酚-植物蛋白质相互作用在纳米递送系统中的应用

多酚-植物蛋白质复合物是构建多种纳米递送系统的理想基质。其中，纳米乳液、纳米颗粒及基于静电纺丝的纳米纤维膜制备技术已较为成熟，且因其结构和功能的高度可调控性，在食品与生物医药领域得到了广泛应用和深入研究。纳米乳液能有效提高脂溶性活性物质的溶解性与生物可及性，但纳米乳液通常物理稳定性较差，长期储存易发生奥斯特瓦尔德熟化与相分离。纳米颗粒具有稳定性高、生产工艺简便的优点，其性能取决于复合物的自组装或交联程度，但可能面临快速释放的问题。纳米纤维膜则因其高比表面积常用于独立活性包装材料，然而，电纺过程常涉及有机溶剂，在食品直接接触应用中需对其安全性做进一步的评估与验证。图4显示了多酚与蛋白质通过相互作用形成稳定的复合物并构建纳米载体，将药物或生物活性成分包埋其中增强其稳定性和溶解度，继而通过靶向递送机制精准输送至特定组织或细胞，在靶位点实现控制释放，最终有效提升活性物质的生物利用度与治疗效果。

5.1 在食品领域的应用

多酚-植物蛋白复合物纳米载体可显著增强食品功能因子的加工稳定性及生物可及性，为功能性食品开发提供了新途径。Ge Sitong等构建了zein-红豆种皮多酚共价纳米颗粒稳定的油包水型Pickering乳液递送系统，相比zein单独稳定的乳液，其在盐离子、高温、紫外光环境下稳定性更优，经12 h紫外照射后虾青素保留率超90%，体外消化实验显示该递送系统可有效提升虾青素生物可及性，为疏水性功能活性物质的包埋保护及新型功能性食品开发提供了新思路。有研究通过加热诱导SPI与EGCG形成共价复合物纳米颗粒，用于包封Cur。共价相互作用抑制了蛋白质变性，非共价相互作用进一步稳固载体结构，协同赋予了纳米颗粒优异的热稳定性与酸稳定性，使其在95 ℃高温及pH 2.0的模拟胃肠道酸性环境中均能保持结构稳定，同时增强了载体与Cur的结合亲和力，进而显著提升了Cur的稳定性，且保留了良好的生物可及性和抗氧化能力。

多酚-植物蛋白复合物纳米载体能增强食品包装材料的疏水性与机械性能，为活性包装和食品保鲜提供有效解决方案。通过静电纺丝将4 种多酚加入zein基质制得纳米纤维膜，构建用于活性食品保鲜的纳米递送系统。多酚与zein通过羟基与蛋白质极性基团形成分子间氢键，改变了zein的二级结构，从而增强纳米纤维膜的疏水性，还稳定了蛋白质基质，束缚亲水基团，减少水分流失，有效提升了纳米纤维膜对樱桃等水果的保鲜性能。此外，通过静电纺丝技术将香芹酚封装至zein中制得超细纳米纤维薄膜，香芹酚的加入使玉米醇溶蛋白在3 500～3 000 cm-1区域的谱带发生位移和展宽，说明二者之间形成了分子间氢键，这些氢键减少了zein分子链的流动性，从而有助于提高纳米纤维膜的疏水性和热稳定性，且香芹酚与zein复合物还能提高纳米纤维薄膜的抗拉强度，可作为活性包装涂层用于延长食品货架期。

5.2 在生物医药领域的应用

多酚-植物蛋白质复合物纳米载体通过分子间多重相互作用，能提升载药系统的稳定性和负载效率，且载体具备良好的生物相容性。甘蔗叶多酚-zein共价复合物纳米颗粒通过形成更稳定的油/水界面显著增强了Pickering乳液的物理稳定性，且增强了载体在高盐、高温及紫外照射等条件下的稳定性及Cur包封率。在体外模型中，负载了Cur的纳米载体对红细胞溶血抑制率达71.59%，优于单纯蛋白载体，表现出良好的生物相容性。Ma Yingying等通过静电纺丝技术制备zein纳米纤维膜负载根皮素、山柰酚和TA，通过多酚与蛋白质间的非共价相互作用构建载药基质，负载率均超80%。其中疏水作用增强了纳米纤维的致密性和热稳定性，氢键与静电作用参与基质成型过程，且未产生新化合物，该纳米纤维膜对结肠癌细胞表现出良好的生物相容性。

通过多酚-植物蛋白质相互作用构建的纳米递送系统还可以实现药物的控释。Zhu Zhitong等利用小麦胚芽醇溶蛋白与EGCG间的疏水相互作用构建口服纳米粒，实现了对EGCG的高效控释。随着EGCG负载量增加，分子间相互作用增强使纳米粒结构更致密，在体外胃肠道消化中，EGCG的累积释放率从63.51%显著降至13.38%，且肠道阶段释放率高于胃部阶段。此外，TA可在zein纳米颗粒表面氧化自组装形成均匀的涂层，该涂层在酸性pH值或高浓度谷胱甘肽条件下可发生生物降解，赋予了该纳米系统优异的pH值和氧化还原双重响应性，显著提高了阿霉素的包封率，并实现了在肿瘤细胞内的刺激响应性释放，在癌症治疗中展现出作为可控释放载体的潜力。

6 结 语

本文系统介绍多酚与植物蛋白质的作用机制及其在纳米递送系统中的应用。多酚和植物蛋白质之间的相互作用是构建功能复合体系的基础，两者通过非共价和共价结合形成复合物，可以有效弥补单一成分在稳定性、溶解度和生物利用度方面的不足。研究发现，氢键和疏水作用是推动非共价结合的主要作用力，而酶催化、碱处理和自由基接枝等共价方法，能够进一步提升复合物的结构稳定性和功能持续性。使用荧光光谱法、FTIR、等温滴定量热法和分子对接等多种技术进行分析，可阐明作用过程中分子结构的变化和结合方式，为复合物的设计提供支持。在纳米递送系统中，多酚-植物蛋白质复合物具有很好的应用前景：在食品领域，它能包埋和缓慢释放脂溶性活性成分，延长食品保质期并提高营养价值；在生物医药领域，它可以借助靶向递送的特点降低药物毒副作用，提高生物利用度，从而为功能性食品和药物递送系统的开发提供新方向。目前这一领域还存在一些问题，比如相互作用的动态机制还不明确，纳米递送系统的大规模生产技术也不够成熟。未来研究需要着重开发实时监测技术，改进复合物的制备工艺，并深入研究其在体内的代谢过程，以推动多酚-植物蛋白复合体系从基础研究向产业应用转化，为食品科学与生物医药领域的持续发展提供支撑。

引文格式：

彭紫璇, 卢天, 胡飞阳, 等. 多酚-植物蛋白质相互作用机制及其在纳米递送系统中的研究进展[J]. 食品科学, 2026, 47(11): 355-365. DOI:10.7506/spkx1002-6630-20251208-082.

PENG Zixuan, LU Tian, HU Feiyang, et al. Research progress on interaction mechanisms between polyphenols and plant proteins and their applications in nano-delivery systems[J]. Food Science, 2026, 47(11): 355-365. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-20251208-082.

实习编辑：普怡然；责任编辑：张睿梅。点击下方阅读原文即可查看全文。图片来源于文章原文及摄图网

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