近日，中國農業大學食品科學與營養工程學院廖小軍教授團隊在國際綜合性期刊“Journal of Advanced Research”上發表了題為《基于花色苷與蛋白質相互作用的無金屬天然藍色色素開發》（Metal-free production of natural blue colorants through anthocyanin–protein interactions）的研究性論文。該研究首次創新性地發現，常見蛋白質通過與花色苷的相互作用，可使其顏色從紫紅色轉變為藍色。研究團隊深入探討了蛋白質在花色苷藍化過程中的作用機制，為開發花色苷藍色色素提供了一種綠色天然、簡便高效的全新策略。食品學院廖小軍教授為通訊作者，博士生王文欣和楊培青為共同第一作者。

隨著消費者對天然健康食品需求的不斷增長，開發天然色素以取代合成色素已成為食品工業的重要發展方向。然而，天然藍色色素來源稀缺且穩定性差，當前合成藍色色素仍被廣泛使用。花色苷是一種廣泛存在于植物中的水溶性天然色素，提供紅、紫、藍等多種顏色，并具有抗氧化、抗菌等健康益處，因此在天然色素開發領域備受關注。然而，花色苷穩定呈現藍色的機制復雜，多依賴于酰基化花色苷和金屬離子，但酰基化花色苷的提取與利用成本較高，而金屬離子的添加可能對人體健康造成潛在風險。因此，亟需開發其他簡便高效、無需添加金屬的花色苷藍化策略，為天然藍色色素的生產提供安全可靠的途徑。

在此背景下，研究團隊探索了常見非酰化3-O-葡萄糖苷花色苷與蛋白質相互作用產生藍色的可能性。以人血清白蛋白為模式蛋白，研究人員結合可見光吸收光譜、熒光猝滅和分子模擬等技術手段，揭示了該蛋白對飛燕草素-3-O-葡萄糖苷、矮牽牛素-3-O-葡萄糖苷等花色苷的顯著藍化效果，并解析了其與不同結構特性花色苷的相互作用模式和機制。此外，研究還評估了常見食品蛋白質對花色苷的藍化效果，揭示了牛血清白蛋白和溶菌酶對錦葵素-3-O-葡萄糖苷等花色苷的選擇性藍化作用。研究結果表明，花色苷B環上含有兩個及以上羥基或甲氧基取代基的結構特征對于其藍色的生成至關重要。對于B環上含有兩個相鄰羥基的花色苷，其與人血清白蛋白或溶菌酶相互作用時藍化效果顯著，且該過程主要由焓變驅動；而對于B環上含有兩個甲氧基的花色苷，其與人血清白蛋白或牛血清白蛋白相互作用可生成藍色，在該過程中熵變起著重要作用。

牛血清白蛋白與溶菌酶對3-O-葡萄糖苷花色苷的選擇性藍化效果

這項研究首次揭示了3-O-葡萄糖苷花色苷與特定蛋白質發生相互作用后產生不同藍色色調的現象及其作用機制，為開發無金屬天然藍色色素提供了全新的思路。研究成果不僅有助于推動天然藍色色素的生產和應用，還為深入解析花色苷與生物大分子相互作用提供了新的視角，并為開發其他天然色素提供了新的啟示。

該研究獲得了國家自然科學基金重點項目（31930087）的資助。團隊多年來圍繞花色苷的提取鑒定、與蛋白質互作及生物活性評估等方面開展了一系列研究，在花色苷天然色素開發領域取得了重要進展，研究成果先后發表在Bioresource Technology、Food Hydrocolloids、Food Chemistry、Food Research International 等刊物上。