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Food Hydrocoll.∣福州大学汪少芸教授：具有 pH可调组装微结构、凝胶力学和姜黄素包封的

2021-11-10作者：来源：食品科学杂志责任编辑：食品界字体A+AA-

近日，福州大学材料科学与工程学院陈惠敏（第一作者）、生物科学与工程学院汪少芸（通讯作者）等在国际期刊Food Hydrocolloids（1区，IF：9.147）在线发表题为“Novel self-assembling peptide hydrogel with pH-tunable assembly microstructure, gel mechanics and the entrapment of curcumin”文章。

蛋白质作为营养物质，具有促进健康的理化作用。蛋白质的大多数生理活动是由多肽进行的。低分子量的多肽可以直接被人体吸收，并且不会对人体消化系统产生任何负担。此外，多肽还具有生物利用度高的特点，可以为细胞提供营养与能量。多肽自组装是生物系统中普遍存在的现象，自20世纪80年代末开始受到人们的关注。随后，许多工程多肽被开发以模拟源于蛋白质分子的多肽的自组装构象。由非共价相互作用驱动的多肽自组装自发形成有序结构，如颗粒、纳米纤维、纳米管和纳米带等微观结构，宏观上可形成水凝胶。因此，了解生物聚集体中的分子自组装和相关的非共价相互作用是结构生物化学的核心问题。

自组装多肽水凝胶由于其优异的生物相容性、可逆性和可降解性而成为一种很有前景的食品活性成分递送平台系统，能够实现局部药物递送和保护活性成分活性的作用。目前已报道的自组装多肽水凝胶有氨基酸配对型多肽、β-发夹肽、芴甲氧羰基 (Fmoc) 肽和两亲性多肽。然而，为了改善凝胶的力学和稳定性，这些多肽序列通常很长，并且包含合成末端基团，这增加了多肽合成的复杂性。尽管具有定制功能的工程多肽水凝胶已被广泛探索，但对天然寡肽序列（4~8 个氨基酸）的自组装的研究较少。此外，多肽序列的微小变化都会显著影响多肽的自组装，这使得自组装多肽的设计和功能化变得更加困难。

因此，汪少芸教授团队设计了一种新型两亲性五肽，并调控其自组装行为，实现从微米和纳米粒子到纳米纤维再到水凝胶的转变。并且对其自组装机理、成胶规则进行了系统的探究。此外，纳米粒子和纤维的自组装结构能够以高封装效率和显著的光热稳定性封装疏水性活性物质—姜黄素。这些具有可调结构、封装能力和光热稳定性的五肽组装体可能成为食品工业中疏水功能因子传递的潜力候选者。

Figure 1. Tuning the self-assembly morphology of E_WK-5 solution. (A) TEM graphs of E_WK-5 solutionat pH 4.0, 5.0, 6.0, 7.0, 8.0, 9.0. (B)Storage modulus of E_WK-5 hydrogel with different pH. (C) Scheme of the self-assembly process of E_WK-5 driven by pH.

Figure 2. From screening to design rules. (A) All 9 combinations of pentapeptides after changing the terminal groups. (B) Summary of gelation rules on the ionization taken place in the side groups of peptides.

Figure 3. The applications on Cur encapsulation with peptide assemblies. (A) The encapsulation efficiency of Cur in nanoparticles. (B) Photograph and TEM image of Cur-loaded nanoparticles solution. (C) Thermal stability of curcumin encapsulated in E_WK-5 particle and gel. (D) UV stability of curcumin encapsulated in E_WK-5 particle and gel.

通讯作者简介

汪少芸教授

汪少芸，博士、二级教授、博士生导师。美国威斯康星大学（UW-Madison）和美国加州大学戴维斯分校（UC-Davis）博士后，入选国家“万人计划”科技创新领军人才、科技部中青年科技创新领军人才、省A类高层次人才、省高层次创新人才、省科技创新领军人才。担任国家食品科学与工程“一流专业”建设点负责人、省食品与生物工程“一流学科”负责人、省海洋生物制品与功能食品“2011协同创新中心”主任。兼任中国食品科技学会理事、福建省健康工程学会副理事长、福建省食品科技学会副理事长，Food Science and Human Wellness、Hans J. Food and Nutrition Sci.、《食品科学》、《食品工业科技》和《福州大学学报（自然科学版）》编委，《中外食品技术》首批翻译专家。长期从事食品功能蛋白质/多肽、功能因子稳态化和靶向递送的基础研究和应用开发工作，主持国家自然科学基金海峡重点基金、科技部重点研发专项课题等省部级以上和企业研发项目30余项，编写著作6 部，获授权发明专利53 件，发表论文230 篇，其中被SCI/EI收录180余篇。主持获国际食品功能因子（ICOFF）学术大会奖、中国产学研合作创新成果一等奖、全国食品产学研优秀科研成果一等奖、中国化工联合会科技进步一等奖、省科技进步一等奖、省科技进步二等奖、省自然科学二等奖。获宝钢优秀教师奖、省优秀教师奖、省优秀科技工作者奖、卢嘉锡优秀导师奖、中国食品科技学会科技创新-杰出青年奖、厦航奖教金奖。担任教育部“长江学者”特聘教授和国家自然科学基金杰青/优青等人才项目的评审专家，担任科技部、国家留学基金委和省部级重大专项等科研项目的评审专家和国家海洋公益重大项目独立监审专家。