β-环糊精包合虾青素：通过主客体相互作用增强溶解性与稳定性的结构机制研究

《Journal of Food Measurement and Characterization》：β-cyclodextrin encapsulated astaxanthin for enhancing solubility and stability: Structural characterization and host-guest interactions

本研究针对虾青素(Asta)水溶性差、稳定性低及生物利用度受限等问题，开发了基于β-环糊精(β-CD)的超分子包合策略。通过多维表征技术(FTIR、DSC、XRD、TGA、ITC、1H NMR等)证实Asta的共轭多烯骨架通过氢键作用嵌入β-CD疏水空腔，形成稳定包合物(Ka=2.8×104 M-1，ΔH=-15.2 kJ/mol)。该策略使Asta水分散性提升7700倍(0.24 μg/mL至1.86 mg/mL)，热分解温度提高40°C，为类胡萝卜素制剂开发提供了有效分子工程方案。

　　

虾青素(Astaxanthin, Asta)作为一种具有卓越氧淬灭能力的酮类胡萝卜素，在天然色素中展现出顶尖的抗氧化活性，使其成为营养保健品和治疗应用领域极具潜力的候选者。然而，Asta的转化潜力深受其固有物理化学缺陷的制约，包括显著的疏水性、较差的光化学稳定性以及不理想的胃肠道吸收效率。

为应对这些挑战，研究人员开发了一种通过β-环糊精(β-cyclodextrin, β-CD)进行主客体络合的超分子包封策略，并系统研究了其分子相互作用和稳定性增强机制。β-CD与Asta形成的包合物通过多种技术进行了表征，包括傅里叶变换红外光谱(Fourier-transform infrared spectroscopy, FTIR)、差示扫描量热法(Differential scanning calorimetry, DSC)、X射线衍射相分析(phase analysis of X-ray diffraction, XRD)、热重分析(Thermogravimetric analysis, TGA)、等温滴定量热法(Isothermal titration calorimetry, ITC)、质子核磁共振谱(¹H nuclear magnetic resonance spectrometry, ¹H NMR)、接触角测量和耗散型石英晶体微天平(Quartz Crystal Microbalance with Dissipation, QCM-D)。

等温滴定量热法(ITC)分析显示，两者之间存在强结合亲和力(Ka = 2.8 × 10⁴ M^-1)，且该过程是自发的、由有利的焓变驱动(ΔH = -15.2 kJ/mol)。此外，傅里叶变换红外光谱(FTIR)的谱图位移结合质子核磁共振谱(¹H NMR)分析表明，Asta的共轭多烯主链通过氢键作用整合进了β-CD的疏水空腔内。β-CD对包合物的热稳定性和水合能力均产生了积极影响。

这种β-CD纳米包封方法不仅显著提高了水分散性（从0.24 μg/mL提升至1.86 mg/mL），还通过为不稳定的共轭二烯烃提供空间位阻保护，改善了热稳定性（分解温度提升了40°C）。因此，该研究证实β-CD络合是一种有效的分子工程策略，可用于克服基于类胡萝卜素的疗法中存在的生物利用度障碍。