酶解大豆蛋白纳米颗粒的胆汁盐吸附特性及其对β-胡萝卜素肠道吸收的调控机制

为解决蛋白基纳米载体在胃肠道环境中的稳定性差及脂溶性营养素吸收效率低的问题，研究人员通过Alcalase、Neutrase和Flavorzyme酶解大豆分离蛋白（SPI）构建纳米颗粒（SPIH@NP），结合体外消化模型和Caco-2/HT29共培养体系，发现酶解修饰可增强胆汁盐吸附、维持颗粒完整性，并显著提升β-胡萝卜素的细胞摄取（2.3倍）和跨膜转运效率（1.8倍），为靶向递送系统的设计提供了新策略。

　　

研究背景与意义

脂溶性营养素如β-胡萝卜素（β-carotene）的生物利用度受限于其在肠道内的低溶解性和不稳定性。尽管蛋白基纳米载体（如大豆分离蛋白SPI纳米颗粒）因其可调控的理化性质被视为理想递送系统，但其在胃肠道（GI）环境中的结构易损性及与胆汁盐的相互作用机制尚不明确。尤其值得注意的是，传统观点认为脂质介导的胶束化是吸收的关键途径，但近期研究发现，即使无脂质的蛋白纳米颗粒仍能通过非经典途径被高效摄取，暗示存在未被充分探索的转运机制。

针对这一科学盲区，中国某高校的研究团队通过多酶协同策略（Alcalase、Neutrase、Flavorzyme）对SPI进行部分酶解，构建了三种改性纳米颗粒（SPIH-A@NP、SPIH-N@NP、SPIH-F@NP），系统解析了酶解诱导的结构变化如何通过胆汁盐吸附调控肠道吸收效率。该研究发表于《Food Hydrocolloids for Health》，揭示了蛋白纳米载体结构与功能间的构效关系，为精准设计口服递送系统提供了理论依据。

关键技术方法

研究采用动态光散射（DLS）和透射电镜（TEM）表征纳米颗粒的粒径与形貌，结合SDS-PAGE分析酶解产物的蛋白组成；通过模拟肠液（含胆汁盐和胰蛋白酶）评估消化稳定性；利用Caco-2单层及Caco-2/HT29（9:1）共培养模型模拟肠道屏障，结合高效液相色谱（HPLC）定量β-胡萝卜素及其代谢物（视黄醇、视黄酸、视黄酯）；采用氯丙嗪（clathrin抑制剂）、吲哚美辛（caveolin抑制剂）等药理学工具解析内吞途径。

研究结果

3.1 消化后纳米颗粒的结构与界面特性

酶解显著提升了纳米颗粒的消化稳定性：SPIH-N@NP和SPIH-F@NP在肠液中维持较小粒径（约100 nm），而SPI@NP则发生聚集（400-500 nm）。SDS-PAGE显示，SPIH-F@NP保留了更多11S球蛋白的酸性亚基（37 kDa）和7S组分（70-100 kDa），其表面疏水性增强，胆汁盐吸附率较未酶解组提高1.5倍。TEM与DLS的粒径差异归因于胆汁盐在颗粒表面形成的双电层效应。

3.2 生物可及性与释放行为

SPIH-N@NP和SPIH-F@NP的β-胡萝卜素胶束化率（bioaccessibility）达45%，显著高于SPI@NP（28%）。值得注意的是，释放率（release rate）与胶束化率呈负相关，表明酶解颗粒能更有效保护包封物免受肠液降解。

3.3 细胞摄取与跨膜转运

在Caco-2/HT29模型中，消化后SPIH-F@NP的维生素A当量（VA equivalents）转运效率较未消化组提升2.1倍，且其穿透黏液层的能力更强。机制上，胆汁盐修饰通过降低黏液黏弹性及激活顶端钠依赖性胆汁酸转运体（ASBT）促进了基底侧外排。

3.4 转运机制转变

未消化纳米颗粒主要通过网格蛋白（clathrin）和小窝蛋白（caveolin）介导的内吞途径摄取；而消化后，巨胞饮（macropinocytosis）贡献率从<10%增至30%，这与胆汁盐吸附导致的粒径增大（150→200 nm）及表面负电荷增强有关。

3.5 代谢调控倾向性

HPLC分析显示，SPIH-F@NP促进β-胡萝卜素向活性代谢物视黄酸（retinoic acid）转化，其胞内浓度较SPI@NP高3.2倍；而SPIH-N@NP更倾向于生成储存型视黄酯（retinyl palmitate）。这种差异可能与酶解产物对特定胆汁盐亚型的选择性吸附有关。

结论与展望

该研究阐明酶解通过保留11S酸性亚基和增强疏水性，优化了SPI纳米颗粒的胆汁盐吸附能力，进而调控其肠道渗透与代谢命运。其中，Flavorzyme酶解的SPIH-F@NP展现出最优的跨膜转运和代谢导向效应，为开发靶向递送系统提供了结构设计模板。未来研究可进一步解析不同胆汁盐种类（如胆酸、脱氧胆酸）与纳米颗粒的分子互作机制，以实现对营养素代谢通路的精确操控。这一成果不仅推动了食品胶体在健康领域的应用，也为慢性病营养干预策略提供了新思路。