隨著對天然、安全和功能性食品需求的增長，天然色素作為合成色素的可持續(xù)替代品在食品工業(yè)中受到了越來越多的關注（Ali等人，2025年）。其中，藻藍蛋白（PC）由于其出色的著色性能、抗氧化活性和潛在的健康益處而成為一種有前景的天然藍色色素（D'Ascoli等人，2025年）。然而，PC對環(huán)境因素（如光、溫度、pH和金屬離子）非常敏感，導致在食品加工和儲存過程中發(fā)生變性或顏色褪色。這些不穩(wěn)定性嚴重限制了其在食品系統(tǒng)中的實際應用。因此，提高PC的結構穩(wěn)定性和顏色保持能力已成為食品科學和生物工程中的重要研究焦點（Shkolnikov Lozober等人，2026年）。

近年來，提出了多種增強PC穩(wěn)定性的策略，包括納米封裝、酶交聯(lián)、微膠囊化和小分子復合（Lv等人，2025年）。2026年1月19日使用“藻藍蛋白顏色穩(wěn)定性”（文章標題、摘要、關鍵詞）在Scopus上進行搜索，得到了153個結果。與小分子相比，殼聚糖、蛋白質(zhì)或多糖等大分子穩(wěn)定劑可以通過在蛋白質(zhì)周圍形成物理屏障來提高藻藍蛋白的穩(wěn)定性，但它們的較大尺寸可能會限制特定的分子相互作用，并導致復合物不夠均勻（Wu等人，2026年）。相比之下，黃酮類化合物具有明確的結構和豐富的官能團，能夠與蛋白質(zhì)位點進行有針對性的非共價相互作用，并深入疏水腔內(nèi)。這些特性使黃酮類化合物成為機制研究和數(shù)據(jù)驅(qū)動研究的理想配體。研究表明，天然小分子與蛋白質(zhì)之間的復合是有效的（Dai等人，2024年；Gligorijevic等人，2023年）。這種相互作用——通過氫鍵、疏水相互作用、靜電力和π–π堆積——可以顯著提高蛋白質(zhì)的構象穩(wěn)定性和抗氧化能力。例如，多酚（Nawaz等人，2025年）、單寧（Engstrom等人，2022年）和花青素（Gao等人，2023年）已被證明可以增強蛋白質(zhì)的熱穩(wěn)定性和光穩(wěn)定性，以及它們在食品基質(zhì)中的分散性和顏色保持能力。作為多酚化合物的典型代表，黃酮類化合物表現(xiàn)出強大的抗氧化和自由基清除能力。它們豐富的酚羥基可以與蛋白質(zhì)表面的活性殘基相互作用，形成穩(wěn)定的非共價復合物，從而提高功能性能（Wang等人，2023年）。先前的研究報告稱，黃酮類化合物-PC復合物在堿性條件下可以改善顏色保持和抗氧化性能；然而，其穩(wěn)定化的分子機制仍不清楚（Dai等人，2024年）。

然而，大多數(shù)現(xiàn)有研究仍然依賴于單一的實驗方法，通常需要大量的試錯實驗來篩選最佳條件，缺乏對結構-性質(zhì)關系的系統(tǒng)分析（Yoon等人，2023年）。此外，對黃酮類化合物-PC復合物穩(wěn)定機制的分子級理解仍然不足，尤其缺乏結合機器學習預測、分子對接和實驗驗證的系統(tǒng)研究。

傳統(tǒng)的實驗研究通常使用單一化合物來測試假設，這是一個勞動密集且效率低下的過程。最近，機器學習已成為提高食品工業(yè)研究效率的有效工具（Ge等人，2025年）。這些模型通過分析多維物理化學參數(shù)（如分子量、疏水性、pH和氫鍵供體/受體數(shù)量）來建立定量結構-性質(zhì)關系，從而能夠準確預測復合物的關鍵性質(zhì)，如顆粒大小、多分散指數(shù)（PDI）、ζ電位和封裝效率（EE）。這種方法特別適用于涉及復雜影響因素的研究，通過減少冗余實驗并揭示潛在機制，顯著提高了研究效率（Dahl等人，2025年）。同時，分子對接可以直接識別關鍵氨基酸殘基和穩(wěn)定的非共價相互作用（氫鍵、疏水相互作用、π–π堆積），為觀察到的光譜和膠體變化提供結構解釋（X. Tao等人，2019年），并進一步驗證了機器學習引導實驗的方向性。從理論上講，實驗方法和計算方法的結合——其中機器學習指導實驗設計并解釋結果，分子對接補充結構機制洞察——有望克服傳統(tǒng)單一因素的限制，為天然蛋白質(zhì)-小分子復合物的合理設計和優(yōu)化建立一個新的范式。

本研究系統(tǒng)地研究了黃酮類化合物對蛋白質(zhì)結構和穩(wěn)定性的影響，并闡明了穩(wěn)定這些復合物的主要非共價相互作用。通過將機器學習預測與分子對接和實驗驗證相結合，我們?nèi)�面探討了復合后穩(wěn)定性增強的機制。在這個框架中，藻藍蛋白（PC）被用作模型蛋白質(zhì)，而蘆丁（RT）和橙皮苷（HSP）被選為代表性的黃酮類配體，以系統(tǒng)地檢驗它們對PC的結構、物理化學和功能穩(wěn)定性的影響。值得注意的是，這項工作通過建立一種結合機器學習、分子模擬和實驗分析的數(shù)據(jù)驅(qū)動和基于結構的策略，推動了該領域的發(fā)展，為蛋白質(zhì)-黃酮類系統(tǒng)的合理設計提供了堅實的理論基礎。這些發(fā)現(xiàn)為高度穩(wěn)定的天然色素在食品加工和儲存中的應用提供了堅實的理論基礎，并為未來食品和營養(yǎng)保健品中蛋白質(zhì)-小分子復合物的智能優(yōu)化和功能設計提供了方法學指導。