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纳米递送系统专栏:华南理工大学万芝力研究员等:蛋黄蛋白肽纳米颗粒对姜黄素的包埋与递送特性
2024-01-03作者:来源:责任编辑:食品界 字体A+AA-
01 EYPNs-Cur的结构表征
如图2A所示,游离Cur聚集成大的片状结构,这是由于游离的Cur在水中几乎不溶解,以聚集体形式存在;EYPNs-Cur呈球状结构,平均粒径约为120 nm,和纳米粒度仪测定结果基本一致,但也出现了少量不规则聚集,造成粒径变大,很有可能是由于自然风干过程引发EYPNs-Cur出现轻微的聚集。AFM显示出类似的结果,由图2B可知,在游离Cur中观察到大量微米级聚集体,这也是游离Cur粒径测定时出现双峰的原因,EYPNs-Cur复合物则呈类似于球形的纳米结构且分布相对均匀。
冻干后的样品FE-SEM图像如图2C所示,游离Cur冻干后进一步聚集,形成较为致密的蜂窝状结构,出现大量不规则棒块状颗粒,EYPNs-Cur冻干后结构相对松散,能观察到大量球状纳米颗粒,同时有大块片状结构出现,可能是由于冷冻干燥过程造成部分纳米颗粒结构的改变。
02 EYPNs和Cur的相互作用分析
蛋白质的内源荧光光谱法是研究水溶液中蛋白质与小分子结合情况的一种方便的方法。不同Cur添加量对EYPNs发射光谱的影响如图3A所示。不添加Cur的纯EYPNs溶液中,在280 nm波长处被激发后,在350 nm波长处出现了一个较高强度的荧光光谱峰。加入少量Cur(10 μg/mL)后,EYPNs的荧光强度即出现大幅减弱,随着Cur质量浓度(10~40 µg/mL)的进一步增加,EYPNs的荧光强度逐渐减弱并逐渐猝灭,最大发射波长变化不大,这说明Cur分子通过疏水相互作用与EYPNs结合,但对于其所处的微环境无明显影响。Cur诱导EYPNs的荧光猝灭属于静态猝灭。
03 EYPNs-Cur的储存稳定性
04 EYPNs-Cur的冻干复溶性
04 EYPNs-Cur的冻干复溶性
本实验考察了冻干后EYPNs-Cur的粒径分布和Cur溶解性情况,以评估EYPNs-Cur的冻干稳定性。如图6A所示,与冻干前(图1A)相比,复溶后的EYPNs-Cur溶液外观无明显变化,整体均一澄清,无肉眼可见的聚集、沉淀出现,呈现出良好的再分散性,且同一EYPNs质量分数组的样品复溶后的溶解性与冻干前无明显差异。粒径分布的结果(图6B)也与冻干前(图1B)基本一致,这表明冻干过程对复合纳米颗粒的胶体分散性没有明显影响,未引发不可逆的颗粒聚集。因此,本研究制备的EYPNs-Cur可适用于多种应用场景,并且具有保存和运输条件上的优势。
05 EYPNs-Cur的生物可及性
在消化过程中脂溶性物质经过胆酸盐乳化后,可形成稳定的复合胶束并通过小肠细胞屏障进而转运到血液循环中参与多种生命活动。Cur的生物可及性主要取决于其在消化液中的溶解性,Cur含量越高表示其生物可及性越高。游离Cur和EYPNs-Cur在整个模拟消化过程中Cur保有量的变化如图7所示,在模拟胃消化阶段,游离Cur和复合纳米颗粒在消化液中的生物可及性均较低,分别为0.3%~0.6%和4.4%~4.9%,虽然在数值上并不高,但EYPNs-Cur却显著高于游离Cur。在模拟肠消化阶段,两组样品在消化液中的Cur保有量均增大,游离Cur和EYPNs-Cur中的Cur生物可及性分别为30.2%~40.9%和66.3%~73.6%。相较于游离Cur,自组装形成EYPNs-Cur后,Cur的生物可及性提高近1 倍,这表明EYPNs-Cur可以显著提高Cur的生物可及性。值得注意的是,EYPNs-Cur在模拟消化过程中依然有约30%的Cur未得到利用,原因可能是EYPNs在长达1 h酸性条件下发生聚集并导致复合纳米颗粒沉淀。此外,胃蛋白酶也会水解部分EYPNs使EYPNs-Cur失稳并释放部分Cur,而Cur在酸性环境中溶解性较差。整体来看,将Cur包载于EYPNs中能大幅提升其在消化液中,增加其生物可及性。就EYPNs-Cur而言,如果采用特定的材料封装让其安全穿过胃并进入肠道内释放,其生物可及性将会大幅度提高。
06 结 论
本研究采用工业生产蛋黄卵磷脂和蛋黄油产生的副产物脱脂蛋黄蛋白粉为原料,通过胰蛋白酶水解得到两亲性EYP及其自组装形成的胶束状纳米颗粒(EYPNs),用于构建稳定的共组装EYPNs-Cur复合纳米颗粒输送体系。结果表明,EYPNs和Cur之间存在较强的疏水相互作用,Cur通过与EYPNs共组装形成纳米颗粒对Cur进行包埋,可使Cur溶解度大幅提高,同时使其即使经过长达1 个月的不避光贮藏也不发生降解。此外,Cur与EYPN共组装后的体外消化生物可及性大幅提高,由30.2%~40.9%增加至66.3%~73.6%。本研究表明,由兼具生物活性与两亲性的EYP自组装形成的纳米胶束颗粒是一种新型高效的纳米递送载体,可大幅提升疏水性功能因子的水溶性、稳定性和生物可及性,在功能性食品与营养品以及生物医药等领域具有重要的应用价值。
通讯作者:
万芝力 研究员
万芝力,华南理工大学食品科学与工程学院食品营养与健康系主任,博士生导师2016年6月毕业于华南理工大学,获博士学位;2014—2015年在荷兰瓦格宁根大学(食品物理与物理化学)开展博士联合培养;2016年7月留校工作于华南理工大学食品科学与工程学院,任助理研究员、II类博士后;2017年4月破格晋升为副研究员;2020—2021年在香港中文大学化学系(胶体与界面化学)作访问学者;2022年7月破格遴选为博士生导师;2022年9月晋升为研究员。主要从事植物蛋白加工技术与应用、功能性胶体与界面流变学等领域的基础与应用研究,重点开展植物蛋白基液态全营养乳剂及高蛋白RTD饮料专用功能性配料及产品研发,并探究其营养健康效应机制。在Aggregate、Chemical Science、ACS Applied Materials & Interfaces、ACS Sustainable Chemistry & Engineering、Langmuir、Soft Matter、Journal of Colloid and Interface Science、Food Hydrocolloids、Journal of Agricultural and Food Chemistry 等知名刊物上发表SCI论文80余篇,授权/申请发明专利17 项,主持或参与国家自然科学基金、广东省重点领域研发计划等国家/省部级科研项目10余项,获中国产学研合作创新成果奖和广东省科技厅优秀科技成果奖。国际SCI期刊International Journal of Food Engineering 副主编、欧洲学术网络Edible Soft Matter顾问委员会委员、Current Opinion in Food Science专栏主编、第九届Delivery of Functionality in Complex Food Systems国际研讨会组委会成员、小麦和玉米深加工国家工程实验室特聘研究员、山东省博兴“科技镇长团”以及多家大型企业技术顾问等学术与社会兼职。
本文《蛋黄蛋白肽纳米颗粒对姜黄素的包埋与递送特性》来源于《食品科学》2023年44卷21期14-22页. 作者:梅钰琪,高亚轩,杨韵仪,杜振亚,万芝力,杨晓泉. DOI:10.7506/spkx1002-6630-20230428-277.