基于胶原肽的β-胡萝卜素微胶囊开发：提升生物可及性及其在功能性饼干中的应用研究

《Journal of Food Engineering》：Development of β-carotene microcapsules based on collagen peptides: Improving bioaccessibility and application in functional biscuits

本研究开发了一种基于转谷氨酰胺酶（TGase）交联胶原肽的β-胡萝卜素微胶囊，通过乳液-喷雾干燥技术显著提高了β-胡萝卜素的稳定性、水分散性及体外模拟消化中的生物可及性（达82.95%）。将其应用于饼干中，不仅改善了质构特性，还保持了抗氧化活性，为开发高生物利用度的功能食品提供了新策略。

　　

Highlight

材料

胶原肽（≤10000 kDa）购自Semnl生物技术有限公司（中国海南）。β-胡萝卜素（纯度98%）购自源叶生物技术有限公司（中国上海）。转谷氨酰胺酶（TGase）（100 U/g）购自吉诺生物技术有限公司（中国浙江）。玉米油和低筋小麦粉购自金龙鱼品牌（益海嘉里食品工业有限公司，中国上海）。黄油购自安佳品牌（恒天然）。

乳液的粒径分布和Zeta电位

如图1A所示，与含有3 wt%和4 wt%胶原肽的乳液相比，用1 wt%和2 wt%胶原肽制备的乳液呈现出单峰粒径分布，峰形更尖锐，尺寸范围更窄，这表明在较高肽浓度下乳液稳定性下降。图1B显示，含有2 wt%胶原肽的乳液具有最大的绝对值Zeta电位（-46.71 ± 0.55 mV），表明液滴间具有更强的静电排斥力，因此乳液稳定性更高。当TGase添加量为20 μL（100 U/g）时，乳液的平均粒径最小（22.73 μm），这可能是由于TGase催化胶原肽分子间形成ε-(γ-谷氨酰)赖氨酸共价键，增强了界面膜的强度。因此，选择含有2 wt%胶原肽和20 μL TGase的乳液配方用于后续的微胶囊制备。

结论

本研究使用转谷氨酰胺酶（TGase）交联的胶原肽制备了负载β-胡萝卜素的微胶囊。当使用20 μL TGase（100 U/g）且胶原肽浓度为2 wt%时，所得乳液表现出最集中的粒径分布和最高的绝对值Zeta电位（46.71 mV），表明其具有最佳的稳定性。该乳液随后被用作β-胡萝卜素的包封壁材。体外模拟消化实验表明，微胶囊在胃液中保持较小粒径，在肠液中发生溶胀，从而实现高达82.95%的β-胡萝卜素生物可及性。将微胶囊添加到饼干中，改善了饼干的脆度和硬度，保持了良好的色泽，并在储存期间保留了抗氧化活性。这些发现证明了TGase交联胶原肽微胶囊能为β-胡萝卜素提供有效的保护和控释，为设计具有改善稳定性、生物可及性和感官品质的强化功能食品提供了一种有前景的策略。