【摘 要】
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甜菜红素是一种天然色素,广泛存在于红甜菜和火龙果皮及果肉之中。甜菜红素的主要成分甜菜红苷（Betanin,Bt）具有诸多功能特性,且被欧盟批准为红色食品着色剂,被广泛用作果酱、冰激凌、蛋糕等食品着色。但甜菜红苷易受温度等因素的影响,稳定性较差,目前研究通过小分子辅色、微胶囊化等方法改善甜菜红苷稳定性,虽有一定效果但存在诸多缺陷和安全隐患。本论文选用乳蛋白中的乳清蛋白（Whey Protein,WP
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甜菜红素是一种天然色素,广泛存在于红甜菜和火龙果皮及果肉之中。甜菜红素的主要成分甜菜红苷（Betanin,Bt）具有诸多功能特性,且被欧盟批准为红色食品着色剂,被广泛用作果酱、冰激凌、蛋糕等食品着色。但甜菜红苷易受温度等因素的影响,稳定性较差,目前研究通过小分子辅色、微胶囊化等方法改善甜菜红苷稳定性,虽有一定效果但存在诸多缺陷和安全隐患。本论文选用乳蛋白中的乳清蛋白（Whey Protein,WP）和牛血清白蛋白（Bovine Serum Albumin,BSA）,通过紫外光谱法、荧光光谱法、傅里叶变换红外光谱法、圆二色光谱法等技术研究WP和BSA及其水解产物对甜菜红苷热稳定性的影响,以及两种蛋白质与甜菜红苷的相互作用机制。在研究基础上采用两步乳化法配制以甜菜红苷为内水相、乳清蛋白为外水相的水包油包水（W/O/W）乳液。得出如下结论:（1）WP和BSA的添加能有效抑制甜菜红苷的热降解,其中WP对甜菜红苷的保护作用优于BSA。同时,pH的变化对甜菜红苷的热降解也有明显影响,在pH值5.0时各组样品中甜菜红苷的半衰期最长。通过荧光光谱、傅里叶变换红外光谱、圆二色光谱等光谱技术对甜菜红苷与WP和BSA的相互作用机制进行研究分析,发现甜菜红苷-蛋白质复合物（Betanin-protein complex,Bt-pro）中Bt组分导致WP及BSA发生荧光猝灭,猝灭类型均为静态猝灭,Bt与两种蛋白质均按照1:1的摩尔比形成复合物,其结合过程为自发进行的放热反应,且Bt与蛋白质分子间作用力主要表现为静电相互作用。形成Bt-pro之后,WP和BSA两种蛋白质中色氨酸和酪氨酸残基附近的疏水性减弱,极性增强,残基周围微环境发生改变。此外,Bt-pro的形成导致两种蛋白质在酰胺Ι带和酰胺Ⅱ带的特征峰位置发生改变,其中WP的α-螺旋和β-转角含量减少,β-折叠和无规则卷曲含量增加;BSA的α-螺旋含量减少,β-折叠、β-转角及无规则卷曲含量增加。通过分子对接和分子动力学模拟分析,进一步验证Bt与WP可相互作用并形成更为稳定的复合物。（2）WP水解产物的添加能有效抑制甜菜红苷的热降解作用,且随着水解时间的延长,WP水解产物对甜菜红苷的保护作用逐渐减弱。在75℃条件下加热3 h,添加WP水解产物的甜菜红苷保留率明显高于添加未经过水解处理的WP的保留率。利用一系列光谱技术对甜菜红苷与WP和BSA水解产物的相互作用机制进行研究,结果表明,甜菜红苷-蛋白水解产物复合物（Betanin-Hydrolyzed protein complex,Bt-Hy-pro）中的Bt组分会导致各蛋白水解产物发生荧光猝灭,猝灭类型均为静态猝灭。分别经过10 min和60 min水解处理的WP以及经过10、30、60 min水解处理的BSA,主要通过静电相互作用与Bt进行结合;而经过30 min水解处理的WP与Bt结合时的分子间作用力表现为疏水相互作用。此外,Bt-Hy-pro的形成导致各水解蛋白的二级结构发生改变,其中α-螺旋和β-转角含量减少,β-折叠和无规则卷曲含量增加。（3）通过两步乳化法制备W/O/W乳液,研究了不同浓度的PGPR和WP分别对甜菜红苷W/O/W乳液稳定性、微观结构、粒径、电极电位以及流变学特性的影响。随着PGPR的浓度从2%增加到6%,W/O/W乳液的离心稳定性和贮存稳定性呈增大趋势,平均粒径逐渐减小,但差别不明显。而当WP的浓度从0.25%增加到4.0%时,W/O/W乳液的离心稳定性和贮存稳定性显著得到改善,其中当WP浓度不低于1.0%时,乳液的ES1均在90%以上,ES5均大于80%,WP浓度4.0%时配制的W/O/W乳液的ES1为100%,ES5高达99.33%,离心稳定性最高。同时,随着WP浓度的增加,W/O/W乳液的平均粒径从2369.0±107.60 nm降低至596.0±15.10 nm,粒径分布图中单峰的峰值逐渐向左偏移,表明形成了更小的液滴。通过流变学测试分析,发现配制的W/O/W乳液出现剪切稀化现象,属于假塑性流体。研究结果为甜菜红苷与乳蛋白相互作用机制提供了有益探索,完善了乳蛋白与甜菜红苷复合物的结构特征及构型规律,为甜菜红苷制备成乳液应用到食品、化妆品等领域提供了新思路和理论指导。
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