《Food Chemistry》：Glycyrrhizic acid encapsulated in zein/Astragalus polysaccharides nanoparticle: enhanced stability, bioactivity and sustained release
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甘草酸（GA）通过zein-APS纳米颗粒封装显著提高了稳定性与生物活性。优化纳米颗粒直径101.10 nm，包封率91.70%，模拟消化实验显示其生物可及性（72.84%）为游离GA（30.70%）的2.4倍，且在室温下48小时稳定性保持＞40%。该系统使酒精损伤的AML-12细胞存活率提升至95.50%（含GA 91.7 μg/mL），远超游离GA（63.29%）。
郭欣|何勇|王磊|吴倩兰|李静|毛天乐|Kiran Thakur|马一龙|魏兆军
合肥工业大学食品与生物工程学院，中国合肥230009
摘要
甘草酸（GA）具有显著的抗病毒、抗炎和护肝活性。然而，其生物活性受到不同条件（包括pH值和温度）下稳定性的限制。为了提高其稳定性，将甘草酸装载到玉米醇溶蛋白-黄芪多糖（zein-Astragalus polysaccharides，简称APS）纳米颗粒（zein-APS-GA NPs）中。优化后的纳米颗粒直径为101.10纳米，多分散度指数为0.092，包封率为91.70%。模拟消化实验显示，纳米颗粒的生物利用率达到72.84%，而游离甘草酸的生物利用率仅为30.70%。这些纳米颗粒的自由基清除率在66.23%到73.34%之间，并且在室温下储存48小时后仍保持超过40%的清除率。稳定性测试证实了它们在各种离子强度、pH值、温度和储存时间条件下的稳定性。此外，含有91.7微克/毫升甘草酸的zein-APS-GA NPs能够将酒精损伤的AML-12细胞存活率提高到95.50%，显著高于游离甘草酸（63.29%，100微克/毫升），这凸显了其增强的稳定性和细胞保护作用。
引言
甘草酸（GA）是一种从甘草（Glycyrrhiza uralensis）中提取的三萜苷类化合物，由于其广泛的生物活性而在食品和制药领域受到广泛关注（Li等人，2022年）。它具有明显的抗炎、抗病毒、护肝和免疫调节作用，大量研究探索了其在治疗肝脏疾病、慢性炎症和病毒感染中的应用（Cao等人，2025年）。尽管甘草酸具有治疗潜力，但其应用受到其在不同环境条件下稳定性差的严重限制。pH值、离子强度、温度和光照等因素会加速其水解或导致构象变化，从而影响其生物活性和生物利用率（Zhao等人，2024年）。传统的稳定化方法，如共结晶、化学修饰和用合成载体包封，由于生物相容性、法规接受度和工艺可扩展性等问题，效果有限（Lei等人，2016年）。近年来，基于生物聚合物的纳米结构，特别是蛋白质-多糖纳米颗粒（NPs），作为提高生物活性化合物稳定性和性能的功能平台，引起了越来越多的关注。这些系统可以提供结构保护，抵御环境压力，并改善敏感分子的物理化学稳定性和胃肠道行为。
为了开发出生物相容性和功能有效的甘草酸纳米载体，研究人员越来越关注使用天然食品级材料制成的蛋白质-多糖复合系统。玉米醇溶蛋白是一种从玉米中提取的疏水性储存蛋白，由于其两亲性、在乙醇-水系统中的自组装行为以及封装疏水性化合物的能力而被广泛用作纳米载体基质。尽管具有这些优势，玉米醇溶蛋白纳米颗粒在生理条件下通常存在较差的胶体稳定性和不可控的聚集现象，这限制了其实际应用（Yuan等人，2022年）。为了解决这些问题，用生物活性多糖进行表面修饰成为提高分散稳定性和引入额外功能益处的有前景策略（Gaikwad等人，2024年）。
从黄芪（Astragalus membranaceus）中提取的黄芪多糖（APS）是一种水溶性杂多糖，具有复杂的支链结构，主要由阿拉伯糖、半乳糖、葡萄糖和鼠李糖残基组成（Hu等人，2025年）。这种结构复杂性赋予APS显著的生物活性，包括免疫刺激、抗氧化、抗炎作用和调节肠道微生物群（Wang等人，2025年）。APS还与蛋白质具有优异的相容性，其丰富的羟基和羧基能够与带相反电荷的生物聚合物形成强氢键或静电相互作用，使其成为纳米颗粒制备中的有效稳定剂（Yang等人，2023年）。将玉米醇溶蛋白、APS和甘草酸结合成三元纳米颗粒系统可能增强其结构稳定性和多功能性。特别是pH值在纳米颗粒形成过程中调节分子间相互作用方面起着关键作用，从而影响尺寸、电荷和包封效率等关键性质。
在我们之前的研究中，我们使用Box-Behnken设计优化了玉米醇溶蛋白/枸杞多糖包封的绿原酸（CGA）纳米颗粒。这些纳米颗粒表现出优异的热稳定性、生物利用率和抗氧化活性，使其非常适合用于功能性食品和药品（Ma等人，2025年）。在此基础上，我们开发了一种pH调控的三元纳米颗粒系统，利用载体组分的协同结构和生物活性特性来提高甘草酸的稳定性和功能性。采用单因素实验设计研究了pH值、组分比例和溶剂条件对纳米颗粒组装的影响。对所得颗粒的物理化学性质、形态特征、分子相互作用和储存稳定性进行了表征。这项工作为蛋白质-多糖基纳米结构的配方提供了新的见解，并强调了它们在食品和营养保健品应用中提高生物活性化合物性能的潜力。
材料
玉米醇溶蛋白（纯度≥95.00%）由TCI Development Co., Ltd.提供。黄芪多糖（APS，食品级，总多糖含量≥70.00%，以(1→4)-α-D-葡吡喃糖骨架为主）和甘草酸（GA，≥98.00%）由成都Push Biotechnology Co., Ltd.提供。猪源胃蛋白酶（≥250 U/mg）和胰蛋白酶（≥1500 U/mg）由Sangon Biotech Co., Ltd.提供。胆盐、乙醇（≥99.70%）、盐酸和氯化钠也用于实验。
甘草酸含量对zein-APS-GA NPs特性的影响
为了确定关键参数对纳米颗粒特性的影响，首先进行了单因素分析。系统地研究了甘草酸的浓度、有机相与水相的体积比以及pH值。它们对zein-APS-GA NPs的关键物理化学性质（包括多分散度指数PDI、Zeta电位和包封效率EE）的影响在图1中进行了评估。如图1A和B所示，随着甘草酸浓度的增加
结论
本研究开发了一种利用玉米醇溶蛋白和黄芪多糖的结构集成纳米颗粒系统，以减轻甘草酸的内在不稳定性。通过利用天然生物聚合物，该配方实现了高包封效率（91.70±0.62%），并在热、离子和pH应力条件下表现出优异的物理化学稳定性。除了提供结构保护外，该系统显著提高了甘草酸的功能性能，其活性提高了2.4倍。
CRediT作者贡献声明
郭欣：撰写——初稿、方法学、实验、数据分析。何勇：撰写——初稿、方法学、实验、数据分析。王磊：撰写——初稿、方法学、实验、数据分析。吴倩兰：实验、数据分析。李静：实验、数据分析。毛天乐：实验、数据分析。Kiran Thakur：撰写——审稿与编辑。马一龙：撰写——审稿与编辑、监督、资金获取。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。
致谢
本研究得到了国家重点研发计划（2022YFF1100300）、中央高校基本科研业务费（JZ2024HGTG0287）、国家自然科学基金（32272312）和宁夏自然科学基金（2023AAC05043）的支持。
