【摘 要】
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近年来,功能性食品在预防慢性疾病和促进身心健康方面发挥着越来越突出的作用。针对这一趋势,学者们提出了诸多策略来开发具有不同健康功效的食品,其中,最简单、有效的方法是在食品中添加有益于健康的生物活性物质。然而,大量生物活性物质存在水溶性低、稳定性差、生物效价低等缺点,这些缺点极大地限制了它们在功能性食品配料中的应用,采用食品胶体递送技术是突破此类生物活性物质应用瓶颈的有效策略之一。新兴的蛋白质组装技
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近年来,功能性食品在预防慢性疾病和促进身心健康方面发挥着越来越突出的作用。针对这一趋势,学者们提出了诸多策略来开发具有不同健康功效的食品,其中,最简单、有效的方法是在食品中添加有益于健康的生物活性物质。然而,大量生物活性物质存在水溶性低、稳定性差、生物效价低等缺点,这些缺点极大地限制了它们在功能性食品配料中的应用,采用食品胶体递送技术是突破此类生物活性物质应用瓶颈的有效策略之一。新兴的蛋白质组装技术为开发高效的活性分子输送载体提供了一种技术解决途径。利用该方法制备的递送载体具有其他运载体不可比拟的优势,如更高的负载能力和更优的胶体稳定性。本研究从大豆蛋白质的组装原理出发,充分探讨了大豆7S球蛋白的组装过程及其组装颗粒作为姜黄素输送载体的可行性及有效性。主要研究结果如下:首先,采用尿素诱导大豆7S蛋白解离和重组的策略,制备了一种新型“核-壳”结构组装纳米粒子,用于对姜黄素的高效包封。研究发现,尿素浓度([U])会影响大豆7S亚基的解离程度,当[U]大于4 M时,大豆7S蛋白结构逐渐解离成单独的亚基单位(α,α′,β),当[U]足够大时(﹥6M),解离的亚基又会进一步展开。透析去除尿素后,解离的亚基发生重组,形成一种“核-壳”型组装颗粒。组装颗粒的核心以疏水性更强的β-亚基聚集体为主,而壳层主要由α以及α′亚基组成。若在体系中引入姜黄素,姜黄素分子则可优先与变性的β-亚基相互作用,并在重组时共同聚集在组装颗粒的内核中。最优条件下,纳米组装颗粒荷载姜黄素含量可高达18 g每100 g蛋白质。此外,利用乙醇同样可以诱导大豆7S形成重组颗粒,再次验证了通过蛋白质解离、重组手段构建活性分子输送载体的可行性。进一步通过调整初始乙醇浓度([E]),可以精确地调节这些重组颗粒的大小和形态。在[E]=40%条件下,重组大豆7S颗粒对姜黄素的荷载能力最高,达到13.7 g每100 g蛋白质。其次,利用天然交联剂京尼平对上述组装颗粒进行共价交联,增强了蛋白基纳米颗粒在胃肠道环境中的稳定性。通过茚三酮法、氨基酸分析法表征交联反应,确定了纳米颗粒的最佳交联条件。之后,采用透射电子显微镜(TEM)和动态光散射(DLS)技术系统地研究了在体外模拟胃肠道环境下,交联颗粒的形貌、粒径、表面电荷以及在转运过程中的蛋白质水解、姜黄素释放曲线情况,结果表明京尼平交联可显著抑制组装颗粒在模拟胃液中的结构崩解和药物泄露,并且负载姜黄素的交联颗粒在胃肠道中表现出良好的稳定性和可调控的释放行为,显著增强了模拟消化液中姜黄素抑制Hep G2细胞增殖的能力。接着,以壳聚糖、葡聚糖、大豆可溶性多糖为模型多糖,结合蛋白质组装策略,提出了一种多糖-蛋白质“壳-核”型共组装颗粒的制备方法,并考察了该共组装颗粒在模拟胃肠道环境中的消化释放行为。结果发现,共组装颗粒的多糖外壳可有效保护大豆7S内核而不被胃蛋白酶水解,显著增强了组装颗粒在模拟胃肠消化液中的稳定性。此外,通过改变多糖种类、p H值、复合比例(MR)、固形物含量(SD)及初始姜黄素浓度([Cur])等参数可以进一步对共组装颗粒的表面性质、包封效率、胶体稳定性及消化释放行为进行精准调控。最后,结合体外和体内模型进一步评价上述多糖-蛋白质共组装颗粒作为口服结肠靶向给药的潜力。为确保共组装颗粒不会在上消化道中崩解,利用京尼平对组装颗粒进行结构化修饰。通过体外模拟消化实验,考察了共组装颗粒在胃、小肠和结肠环境中释放姜黄素的规律,并采用TEM监测了共组装颗粒在体外消化过程中结构的变化。结果表明,在体外模拟胃和小肠阶段,组装颗粒的“核-壳”结构不会遭到破坏,且姜黄素的释放率小于10%。在模拟结肠阶段,组装颗粒结构被破坏,姜黄素的释放量在8h达到峰值。之后,分别利用脂多糖(LPS)诱导的Raw264.7细胞炎症模型和葡聚糖硫酸钠(DSS)诱导的小鼠结肠炎模型对组装颗粒的体外和体内抗炎效果进行验证。与对照组相比,载有姜黄素的组装颗粒对于各项炎症指标均具有显著的改善效果。综上所述,利用蛋白质变性剂(如尿素、乙醇)诱导大豆蛋白质解离、重组策略构建的纳米输送载体,可以显著提高姜黄素的水溶性、胶体稳定性、生物利用度和生物活性。该策略为开发高效活性物质蛋白基纳米输送载体提供了一种可行的、创新的技术解决方案。
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