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为解决脂质体存储时易氧化、水解及结构易破裂导致包封物泄漏的问题,研究人员以大豆分离蛋白(SPI)修饰脂质体,探究不同超声条件的影响。发现 150W 超声 20min 时效果最佳,该研究为稳定脂质体体系提供新方向。
在食品与生物医学领域,脂质体作为理想的药物和活性物质递送系统,凭借其类似细胞膜的磷脂双分子层结构,能同时包封亲水和疏水化合物,在运载类胡萝卜素、维生素、酚类及生物活性肽等方面应用广泛。然而,脂质体在存储过程中对氧化和水解反应敏感,pH、温度、氧气等环境因素易导致其囊泡结构破裂,造成包封物泄漏。此外,脂质双层内部分子间相互作用也显著影响其稳定性,这极大限制了脂质体在食品应用中的性能。因此,寻找有效的修饰方法以提升脂质体的稳定性和功能特性成为亟待解决的科学问题。
为应对上述挑战,黑龙江省相关研究机构的研究人员开展了超声处理对大豆分离蛋白(SPI)修饰脂质体结构与稳定性影响的研究。该研究成果发表在《Food Hydrocolloids》,旨在通过超声技术与生物聚合物修饰的双重作用,优化脂质体性能,为其在食品和医药领域的稳定应用提供理论依据。
研究主要采用了以下关键技术方法:通过 confocal fluorescence microscopy(共聚焦荧光显微镜)观察荧光标记的 SPI - 脂质体囊泡中 SPI 的分布均匀性;运用多光谱分析(如荧光光谱等)探究超声处理诱导的 SPI 与脂质体间的相互作用和结合情况;借助 X-ray diffraction(X 射线衍射)、differential scanning calorimetry(差示扫描量热法)和荧光探针技术分析脂质体膜的结构特性;通过测定脂质体的粒径、ζ 电位(Zeta 电位,表征颗粒表面电荷性质及电荷密度)、表面粗糙度(Rq)等参数评估其物理稳定性;利用抗氧化和稳定性测试(如 DPPH、ABTS 自由基清除能力测定等)评价包封原花青素(PA)的脂质体的氧化稳定性。
均匀性分析
共聚焦荧光显微镜观察显示,SPI 均匀分布于脂质体表面,适度超声处理未对脂质体结构产生负面影响。超声处理后脂质体囊泡尺寸减小(如 U150-2 组),但当超声功率增至 450W 时,体系中出现蛋白质聚集体,表明过高功率会破坏体系稳定性。
结构与相互作用研究
多光谱分析表明,超声处理使 SPI 疏水性氨基酸暴露增加,导致荧光强度和 α- 螺旋含量降低,同时增强了 SPI 与脂质体间的氢键和疏水相互作用。表面微极性和疏水性降低,说明磷脂双分子层排列更紧密有序,这有助于提升脂质体的结构稳定性。
物理与氧化稳定性评估
在 150W 超声 20min 条件下,脂质体粒径为 122.13±3.42nm,ζ 电位为 - 37.86±0.40mV,表面粗糙度 Rq=0.77,此时体系均匀性最佳。pH、离子强度和氧化稳定性显著提高,SPI - 脂质体对原花青素的包封率达 86.2%±2.1%,且在存储过程中超声处理和 SPI 修饰能延缓原花青素的泄漏和氧化程度。而 450W 超声处理会导致蛋白质聚集和脂质体膜结构破坏,对体系产生不利影响。
结论与讨论
该研究表明,适度超声处理(150W,20min)可通过改变 SPI 构象、增加疏水基团暴露,强化其与脂质体的相互作用,使磷脂双分子层排列更致密,从而显著提升脂质体的物理稳定性和氧化稳定性。这种双重修饰策略为构建更稳定的脂质体递送系统提供了新方法,有助于拓展脂质体在食品保鲜、功能因子运载及医药递送等领域的应用,为解决脂质体在复杂环境中的稳定性难题提供了科学依据和技术支持。研究结果不仅深化了对超声 - 生物聚合物协同修饰脂质体机制的理解,也为开发高效、稳定的生物活性物质递送体系奠定了基础。