核桃分离蛋白(WNPI)是核桃油提取副产物核桃粕的主要成分,富含支链氨基酸与中性氨基酸,是植物蛋白中较为少见的特性,兼具抗氧化、降血压、降血糖等多种生物活性,是极具开发潜力的植物蛋白。但WNPI水溶性差,难以满足加工需求,严重限制其商业化应用,绝大多数WNPI被直接作为工业废料丢弃或低附加值用于饲料生产,造成优质植物蛋白资源的大量浪费,与当前全球可持续蛋白供应的战略需求相悖,也给WNPI这类功能特性欠佳的植物蛋白带来产业化挑战。
当前研究聚焦于通过酶法、物理法、化学法调控WNPI的分子构象,构建多尺度适配加工特性,以满足复杂的工业需求。研究证实,化学改性法在改善蛋白功能特性方面效果显著,主要包括糖基化、酰基化、磷酸化等。糖基化虽可改善蛋白功能特性,但植物蛋白结构致密,导致糖基化偶联速率较慢、反应不完全。受限于单一改性方法的不足,超声、超高压、微波等物理手段常被用于预改性,但物理改性存在设备成本高、维护费用大、能耗高、改性效果有限等应用瓶颈。
相比之下,采用两种安全无害的化学改性试剂对蛋白进行协同改性,应用前景更为广阔。通过酰基化对蛋白进行预改性,可促进蛋白结构解折叠、暴露接枝位点、调控电荷密度,进而提升改性速率。已有研究证实,酰基化-糖基化协同改性可改善大豆分离蛋白、乳清蛋白的加工特性。基于此,化学双改性的协同效应成为当前研究热点,但因其作用机制不明确、工艺条件不成熟,该技术在生物医学、食品工程等领域的实际转化应用仍面临重大挑战,其在食品添加剂、递送体系材料等相关应用场景亟待深入探索与拓展。
叶黄素(LUT)作为天然色素,兼具抗氧化、降血脂、改善慢性酒精性肝损伤等多种生理功能,但其水溶性差,限制胃肠道吸收,降低生物利用率;且叶黄素分子中的共轭双键易受pH变化、光照、加热等环境胁迫降解,导致褪色、生物活性降低,限制其在提取、储存与利用过程中的稳定性。叶黄素在运输、加工、食用过程中易受环境胁迫失稳,需构建物理屏障以维持其结构与功能稳定。
脂质体(LIP)是磷脂与结构类似物在水溶液中自组装形成的球形囊泡,凭借双亲性磷脂双层结构,可同时包埋亲水与疏水功能成分和营养素。脂质体与蛋白复配,可克服脂质体与蛋白载体在胃液中不稳定、易泄漏的缺陷。在该复合体系中,磷脂可作为内部水腔负载亲脂活性物质,蛋白可作为脂质体附着的支架,提供支撑与保护;且相较于众多天然高分子基递送体系,能更高效包埋活性物质且无不良相互作用。因此,本研究拟构建改性蛋白-脂质体-叶黄素复合体系,系统评价其对叶黄素光热诱导降解的抑制作用及内在机制。
课题组前期已对WNPI的谷蛋白组分进行酰基化-糖基化协同改性,取得优异改性效果,优化了谷蛋白功能特性,拓宽其应用范围。但WNPI与核桃谷蛋白的结构特性、营养价值存在差异,且实际生产应用中,WNPI常直接使用而不进行进一步分离。