通过利用咖啡渣中的酚类物质，可持续提升鹰嘴豆蛋白质的功能性和体外消化率：一项关于蛋白质与酚类物质相互作用的研究

《Food Science & Nutrition》：Sustainable Augmentation of Chickpea Protein Functionality and In Vitro Digestion via Spent Coffee Phenolics: A Protein–Phenolic Interaction Study

　　植物蛋白功能特性提升及抗氧化性研究。采用咖啡渣多酚与鹰嘴豆蛋白 isolate（CPI）在pH7.0和9.0条件下相互作用，证实pH9.0和1.5 mg/mL多酚浓度组合能最大提升泡沫活性和乳化稳定性（分别达69%和82%）。抗氧化性经体外消化后提升71%，尤其在胃部消化阶段表现稳定。研究揭示了酚类与蛋白共价结合机制，为开发可持续植物蛋白基食品提供新策略。

　　植物蛋白与动物蛋白相比，其功能性较低，因此提升植物蛋白的功能特性成为食品工业研究的重要方向之一。本研究聚焦于一种具有前景的方法——植物蛋白与酚类化合物的相互作用，旨在通过这种相互作用改善植物蛋白的功能特性以及提高酚类化合物的稳定性。选择咖啡渣作为酚类化合物的来源，不仅因为其在自然界中广泛存在，还因其具有较高的可持续性和丰富的酚类物质。咖啡渣在咖啡冲泡后产生的不可溶残渣，每年全球范围内可产生约600万吨，其中含有丰富的酚类化合物，尤其是绿原酸、隐绿原酸、咖啡酸和儿茶素。这些化合物不仅具有抗氧化活性，还可能通过与蛋白质相互作用改变其结构，从而提升其在食品中的应用价值。

本研究采用鸡豆蛋白分离物（CPI）与咖啡渣提取物（PE）进行相互作用，评估其对蛋白质功能特性和体外消化性能的影响。实验条件包括不同浓度的PE（0.5、1.0和1.5 mg/mL）以及两种pH值（7.0和9.0），因为pH值对蛋白质溶解度和相互作用形成具有重要影响。实验结果表明，虽然蛋白质溶解度未发生显著变化，但CPI与PE相互作用后，其起泡能力和乳化性能得到了显著提升。其中，乳化活性指数（EAI）和乳化稳定性指数（ESI）分别提高了71%和82%，起泡能力（FC）也提高了69%。这些数据表明，咖啡渣中的酚类化合物能够有效改善CPI的界面性能，使其在食品加工中表现出更好的功能性。

在抗氧化性能方面，实验结果显示，CPI与PE相互作用后，其抗氧化能力在体外消化前后均有所提升。具体而言，体外消化前的抗氧化能力提高了71%，而体外消化后的抗氧化能力则提升了37%。这一现象表明，酚类化合物在与蛋白质相互作用后，不仅在未消化状态下展现出更高的抗氧化活性，而且在消化过程中仍能保持一定的活性。最佳的相互作用条件被发现为pH 9.0和PE浓度为1.5 mg/mL，此时CPI的功能性与抗氧化性能达到最优。这一发现为植物蛋白在食品工业中的应用提供了新的思路，尤其是在开发植物基替代食品和新产品配方方面。

研究还发现，不同pH值和PE浓度对酚类化合物与蛋白质的相互作用产生了不同的影响。在pH 7.0条件下，虽然PE浓度的增加对蛋白质功能特性有一定程度的改善，但这种改善并不显著。而在pH 9.0条件下，随着PE浓度的提高，蛋白质功能特性和抗氧化性能均有所提升，特别是乳化活性和稳定性得到了显著增强。这可能与pH值对蛋白质结构和酚类化合物的结合方式有关。pH 9.0环境下，蛋白质可能更容易形成稳定的共价键，从而在更高的PE浓度下表现出更优的功能特性。

此外，研究还揭示了蛋白质-酚类相互作用对消化性能的影响。在体外消化过程中，不同阶段的总酚类含量和抗氧化能力表现出不同的变化趋势。总体来看，蛋白质-酚类相互作用提高了抗氧化能力，尤其是在肠道阶段，其抗氧化活性显著增强。然而，值得注意的是，控制组（未与PE相互作用的CPI）在某些检测方法中表现最佳，这表明仅依靠酚类化合物的相互作用可能不足以显著提升抗氧化性能。因此，进一步研究酚类化合物的种类及其对蛋白质功能特性的影响具有重要意义。

咖啡渣中的酚类化合物，尤其是绿原酸、隐绿原酸、咖啡酸和儿茶素，可能通过不同的机制影响蛋白质的结构和功能。例如，绿原酸和隐绿原酸可能通过与蛋白质的结合改变其表面性质，从而提升乳化能力。咖啡酸和儿茶素则可能通过增强蛋白质的疏水性，改善其起泡能力。然而，这些相互作用的机制仍需进一步研究，以明确不同酚类化合物在蛋白质功能改善中的具体作用。

在实验方法方面，本研究采用了多种分析手段，包括高效液相色谱（HPLC）用于检测PE中的酚类化合物，以及体外消化实验评估其对蛋白质功能和抗氧化性能的影响。此外，通过计算蛋白质溶解度、起泡能力和乳化能力等指标，研究了不同pH值和PE浓度对蛋白质功能特性的影响。这些方法为理解蛋白质-酚类相互作用提供了可靠的数据支持，也为后续研究奠定了基础。

研究结果表明，CPI与咖啡渣提取物的相互作用在提高其功能性方面具有巨大潜力，尤其是在改善乳化和起泡能力方面。然而，这种改善并不总是伴随着显著的抗氧化性能提升，尤其是在消化过程中，某些酚类化合物可能因不稳定而失去其活性。因此，为了实现最佳的功能性提升，需要进一步优化相互作用条件，包括PE浓度、pH值以及相互作用时间等因素。此外，对咖啡渣中不同酚类化合物的单独研究也有助于明确其在改善蛋白质功能中的具体作用机制。

综上所述，本研究为植物蛋白与酚类化合物的相互作用提供了新的视角，尤其是在提升蛋白质功能性和抗氧化性能方面。咖啡渣作为一种可持续的酚类化合物来源，其在食品工业中的应用前景广阔。未来的研究应进一步探讨不同酚类化合物对蛋白质功能的影响，并优化相互作用条件，以实现更高效的功能性提升。这不仅有助于推动植物蛋白在食品中的应用，还可能为减少食品工业对动物蛋白的依赖提供新的解决方案。