西南大学曾亮课题组：采用多光谱法和分子对接揭示茶饮料“冷后浑”的机理

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采用多光谱法和分子对接研究茶多酚和牛血清白蛋白对茶“冷后浑”形成的影响

导  读

2020年7月4日，西南大学食品科学学院余霞、曾亮*、罗理勇，西南大学材料与能源学院蔡兴红、汪敏，重庆市农业科学院茶叶研究所王杰、咸宁市农业科学院马梦君等人在Food Chemistry（1区，IF：6.306）在线发表了题为“Influence of tea polyphenol and bovine serum albumin on tea cream formation by multiple spectroscopy methods and molecular docking”的研究文章。该文通过逼近理想解排序法（TOPSIS）获得最佳溶液（TPs = 800 mg / L，BSA = 40 mg / L）；与EGC和EC相比，EGCG和ECG具有更多的与BSA相互作用的结合能力；BSA对EGCG，ECG，EGC和EC的淬灭机制是静态淬灭；在这种情况下，氢键是TP和BSA之间的主要驱动力。

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研究背景

茶的健康益处归因于茶多酚（TPs）的含量高，茶多酚占干重的18-36％。TPs水溶液的pH值随TPs溶液浓度的增加而降低。大多数即饮（RTD）茶饮料都遭受“冷后浑”的困扰，“冷后浑”是浓烈的热茶在冷却过程中中自发形成的雾状和沉淀。“冷后浑” 的形成影响了感官特征并极大地限制了茶饮料的保存期限。茶儿茶素（占总TP的70-80％）由于其与蛋白质，咖啡因和金属离子等其他分子的相互作用而在“冷后浑”的形成中起着关键作用。Xu等指出，Ca2 +，糖，咖啡因和多酚对绿茶茶汤中的沉积物形成有显著影响。绿茶的“冷后浑”含量与茶多酚和碳水化合物的原始浓度高度相关，而红茶的“冷后浑”含量则取决于茶汤中蛋白质，甲基黄嘌呤和茶红素（TRs）的浓度。最近的研究表明，没食子儿茶素和蛋白质之间具有很强的亲和力，茶多酚和蛋白质之间的相互作用可以增加“冷后浑”的形成。多酚与蛋白质之间的相互作用可导致其理化和功能特性发生变化，包括抗氧化活性，蛋白质二级结构以及多酚的消化和渗透。先前的研究表明，蛋白质与多酚的相互作用是形成“冷后浑”的主要原因之一。但先前的研究主要集中在pH值，提取时间和温度，金属离子，茶类型以及茶水比对冷后浑形成的影响上。关于不同的TP和蛋白质浓度对“冷后浑”形成的影响的了解很少。

研究思路

蛋白质与多酚具有很强的结合活性并且受多酚中没食子酰基和羟基的数量影响。在酸性条件下，蛋白质与多酚之间的相互作用主要是非共价的。了解蛋白质和TP之间的相互作用对于阐明“冷后浑”的形成机理至关重要。茶中的主要水溶性蛋白质是一种白蛋白，通常占茶汤干重的1-3％。牛血清白蛋白（BSA）被广泛用于饮料环境中以进行沉淀分析。电泳结果表明，高分子量（60 KD）的茶蛋白更容易形成“冷后浑”，这与BSA（66 KD）的“冷后浑”形成能力非常相似。此外，BSA与茶水溶性蛋白具有相同的酰胺A带，范围从3500到3100 cm-1（Wu等，2010）。本研究旨在揭示TPs和BSA之间的相互作用机理，并基于植物化学物质的澄清度和含量，获得最佳的TPs和BSA浓度。对于不同的特性，选择不同反应组中的最佳浓度是一项艰巨的任务。

因此，该文的目的是研究不同浓度的TPs和BSA对“冷后浑”形成的影响，并研究TPs与BSA的相互作用机理。通过澄清度测量研究了TPs-BSA相互作用对“冷后浑”形成的影响。通过TOPSIS法选择最佳浓度。采用荧光，同步荧光光谱和紫外-可见吸收光谱研究了儿茶素和牛血清白蛋白之间的结合特性。采用分子对接识别儿茶素与BSA的结合位点，并观察相互作用的类型以及参与相互作用的氨基酸残基。预期该研究将提供有关TPs-BSA相互作用的一些重要见解，这可能有助于控制“冷后浑”的形成并改善茶饮料产品的性能。

研究结论

该文的结果表明，TPs和BSA的浓度对茶“冷后浑”的形成具有实质性影响。较高的TP和BSA浓度会使透射率显著降低（p <0.05），而粒径和沉淀则具有相反的趋势。根据植物化学物质的的澄清度特性和含量，成功地采用TOPSIS方法简化了样品比较。通过TOPSIS获得了在此实验条件下茶饮料的最佳浓度（TPs = 800 mg / L，BSA = 40 mg / L）。通过多光谱分析和分子对接技术研究了TPs与BSA的相互作用机理。荧光结果表明，BSA对TPs的荧光猝灭是静态猝灭，酯类儿茶素比非酯类儿茶素具有更大的结合亲和力。同步荧光光谱表明TPs影响BSA的色氨酸和酪氨酸残基微观环境。分子对接结果表明，在该实验条件下，氢键是主要驱动力，EGCG，ECG之间的氢键多于EGC和EC。可以通过适当减少酯儿茶素和蛋白质含量来控制“冷后浑”的形成。

该团队希望这种探索可以帮助人们享受具有自然感官特性和健康益处的茶饮料，并找到一种打破氢键的方式来减少“冷后浑”的形成。另外，茶饮料中的咖啡因是不可忽视的成分。因此，咖啡因对“冷后浑”形成的影响值得在将来研究。

曾 亮

曾亮，博士，教授，博士生导师，西南大学食品科学学院副院长。主要研究方向：茶及天然产物的营养和功能性研究；茶产品（初加工、深加工）研制；茶叶风味品质特性评价。

美国康奈尔大学访问学者、中国茶叶学会科普专家、中国茶叶学会女科技工作者委员会委员、重庆市茶叶学会理事、中国农村专业技术协会茶叶专委会秘书长、古茶树保护与可持续利用国家创新联盟专家委员会委员、重庆市茶叶体系岗位科学家、重庆市高校中青年骨干教师。Comprehensive Review in Food Science and Food Safety、Food Chemistry、Critical Reviews in Food Science and Nutrition等SCI期刊审稿人。在Food Chemistry、Molecular Nutrition & Food Research、Journal of Agricultural and Food Chemistry、Food & Function、中国食品学报等期刊发表相关学术论文50余篇，授权国家发明专利4项。独立译著1本，副主编“十三五”规划教材3本。获得重庆市科学技术进步奖三等奖一项。主持国家自然科学基金委项目一项、国家农业农村部项目5项、国家教育部项目一项、其他省部级项目11项。

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