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如何有效地利用多酚与食品中生物大分子的相互作用构建具有功能性的新型食品配料用于提高其对人体健康的利用价值是目前食品研究领域关注的热点问题。姜黄素是一种典型的具有高生物活性，低水溶性与低生物利用度特点的活性小分子，由于其具有许多优良的生物活性，例如抗癌，抗氧化，抗炎以及治愈伤口等等，受到医药健康领域的青睐。姜黄素在食品领域的研究主要局限于姜黄素单体功能性的研究与姜黄素复合物的配方或制备工艺的探索，对于姜黄素与食品中生物大分子相互作用机制的系统研究较少，因此深入开展这方面的研究对于理解姜黄素对人体健康起到积极作用的机理以及制备新型的食品配料进一步开发姜黄素在食品保健品领域的应用具有重要的理论意义与实用价值。本论文通过经典的物理与化学实验技术结合计算化学方法，系统地研究了姜黄素与脂质，多糖和蛋白质等食品中主要大分子物质的相互作用，并深入探讨了它们在食品领域的应用前景，主要研究结果如下：
（1）通过热稳定性试验，表明脂质体的结构在50℃左右下被破坏，并且具有预相变与主相变等多个相变温度，当姜黄素插入到脂质体后改变了脂质体的结构稳定性，从而导致脂质体更容易发生相变现象；壳聚糖可以有效提高姜黄素脂质体的贮藏稳定性以及温度稳定性，这种结合主要是通过静电相互作用；壳聚糖可以减少脂质体释放姜黄素的释放速率，通过释放模型表明扩散机制为 non-Fickian（anomalous）运输方式。
（2）使用计算机模拟方法构建了由卵磷脂、胆固醇、姜黄素以及壳聚糖形成的复杂模拟体系，使用相互作用参数描述了它们之间的相互作用；使用耗散粒子动力学方法研究了脂质体的形成过程以及磷脂双分子层的形成过程与受力分析，主要包括初期的均匀分布，中期形成小型聚合体，后期形成大型聚合体以及最后达到稳定等多个阶段；首次构建了磷脂双分子层动态模型，研究了姜黄素在磷脂层中的相对位置，发现姜黄素包含在双分子层内部并更接近于卵磷脂的疏水端。
（3）通过制备负载姜黄素的壳聚糖高分子聚合物，进一步研究了它们之间的相互作用。分子动力学模拟表明姜黄素和壳聚糖分子之间可能存在广泛的氢键，通过傅里叶红外光谱进一步得到证明；通过电子显微技术以及热重分析方法，姜黄素与壳聚糖具有良好的相容性；X射线衍射分析表明复合膜的结晶度低于纯壳聚糖膜，呈现出更多的不定性结构，姜黄素可以显著提高壳聚糖膜的刚性和强度，同时也显示出更高的亲水性；与纯壳聚糖膜相比，复合膜表现出更好的抗菌活性，这是食品和农业领域中的一个重要考虑因素，有希望用于食品和农产品的抗菌包装。
（4）为了了解姜黄素和蛋白质的结合能力以及复合体系的特性，对复合物的溶解度及其抗氧化能力和光稳定性进行了深入的研究。姜黄素和卵清蛋白可以通过绑定形式形成复合物；X射线衍射和差示扫描量热实验结果表明所形成的复合体系中姜黄素的晶体结构消失，蛋白更容易受到热分解作用；复合体系改善了姜黄素的溶解度，提高约370倍，表现出更好的抗氧化活性和光稳定性，有望应用于制备姜黄素保健品的新型配方。
（5）通过荧光滴定实验，分子对接实验以及圆二色谱研究了姜黄素与蛋白的结合过程以及对于蛋白结构的影响。姜黄素的结合行为导致了蛋白的荧光淬灭，淬灭类型为静态淬灭，同时发生了荧光共振能量转移；结合过程中，姜黄素首先由于疏水相互作用进入卵清蛋白的疏水口袋，然后通过氢键增强相互作用，这个过程可以通过“Hands-gloves”模型解释；这种结合导致了蛋白二级结构的改变，使蛋白的结构更加不稳定。
（1）通过热稳定性试验，表明脂质体的结构在50℃左右下被破坏，并且具有预相变与主相变等多个相变温度，当姜黄素插入到脂质体后改变了脂质体的结构稳定性，从而导致脂质体更容易发生相变现象；壳聚糖可以有效提高姜黄素脂质体的贮藏稳定性以及温度稳定性，这种结合主要是通过静电相互作用；壳聚糖可以减少脂质体释放姜黄素的释放速率，通过释放模型表明扩散机制为 non-Fickian（anomalous）运输方式。
（2）使用计算机模拟方法构建了由卵磷脂、胆固醇、姜黄素以及壳聚糖形成的复杂模拟体系，使用相互作用参数描述了它们之间的相互作用；使用耗散粒子动力学方法研究了脂质体的形成过程以及磷脂双分子层的形成过程与受力分析，主要包括初期的均匀分布，中期形成小型聚合体，后期形成大型聚合体以及最后达到稳定等多个阶段；首次构建了磷脂双分子层动态模型，研究了姜黄素在磷脂层中的相对位置，发现姜黄素包含在双分子层内部并更接近于卵磷脂的疏水端。
（3）通过制备负载姜黄素的壳聚糖高分子聚合物，进一步研究了它们之间的相互作用。分子动力学模拟表明姜黄素和壳聚糖分子之间可能存在广泛的氢键，通过傅里叶红外光谱进一步得到证明；通过电子显微技术以及热重分析方法，姜黄素与壳聚糖具有良好的相容性；X射线衍射分析表明复合膜的结晶度低于纯壳聚糖膜，呈现出更多的不定性结构，姜黄素可以显著提高壳聚糖膜的刚性和强度，同时也显示出更高的亲水性；与纯壳聚糖膜相比，复合膜表现出更好的抗菌活性，这是食品和农业领域中的一个重要考虑因素，有希望用于食品和农产品的抗菌包装。
（4）为了了解姜黄素和蛋白质的结合能力以及复合体系的特性，对复合物的溶解度及其抗氧化能力和光稳定性进行了深入的研究。姜黄素和卵清蛋白可以通过绑定形式形成复合物；X射线衍射和差示扫描量热实验结果表明所形成的复合体系中姜黄素的晶体结构消失，蛋白更容易受到热分解作用；复合体系改善了姜黄素的溶解度，提高约370倍，表现出更好的抗氧化活性和光稳定性，有望应用于制备姜黄素保健品的新型配方。
（5）通过荧光滴定实验，分子对接实验以及圆二色谱研究了姜黄素与蛋白的结合过程以及对于蛋白结构的影响。姜黄素的结合行为导致了蛋白的荧光淬灭，淬灭类型为静态淬灭，同时发生了荧光共振能量转移；结合过程中，姜黄素首先由于疏水相互作用进入卵清蛋白的疏水口袋，然后通过氢键增强相互作用，这个过程可以通过“Hands-gloves”模型解释；这种结合导致了蛋白二级结构的改变，使蛋白的结构更加不稳定。