大豆蛋白冷置乳液凝胶协同GDL-TGase交联强化维生素D3递送：结构优化与功能提升

针对维生素D3(VD3)易氧化、热不稳定的难题，研究人员通过葡萄糖酸-δ-内酯(GDL)和谷氨酰胺转氨酶(TGase)协同交联大豆蛋白冷置乳液凝胶，构建新型递送系统。该凝胶在0.3% GDL和0.15% TGase条件下形成致密网络结构，硬度提升10.4倍，VD3包封率达86.7%，肠道释放率55.5%，为植物基功能性食品开发提供新策略。

　　

维生素D₃(VD₃)作为维持骨骼健康的关键营养素，其全球性缺乏已成为严峻的公共卫生问题。尽管阳光照射可促进人体合成VD₃，但紫外线致癌风险和环境污染限制了这一途径。更棘手的是，VD₃固有的脂溶性特性使其在加工储存过程中易受氧化、热降解影响，且在消化过程中损失严重，生物利用度不足传统补充剂的20%。现有递送系统如脂质体虽能部分改善稳定性，但存在成本高、工艺复杂等缺陷。如何通过食品级材料构建兼具保护性和控释功能的载体，成为营养强化食品开发的核心挑战。

中国农业科学院都市农业研究所的研究团队创新性地将植物蛋白与酶法交联技术结合，在《Food Bioscience》发表的研究中，开发出基于大豆蛋白的冷置乳液凝胶递送系统。通过双重诱导剂GDL和TGase的协同作用，成功构建了具有三维网络结构的凝胶载体，使VD₃包封率提升至86.7%，并在模拟消化中实现55.5%的肠道靶向释放，为解决VD₃稳定性与吸收难题提供了新方案。

关键技术方法包括：1) 采用pH调节剂GDL与交联酶TGase协同诱导凝胶化；2) 通过质构分析、持水性(WHC)测定评估凝胶力学性能；3) 结合扫描电镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)解析微观结构；4) 体外消化模型评价VD₃释放特性；5) 差示扫描量热法(DSC)分析热稳定性。

【材料与方法】
研究选用国产大豆分离蛋白为基质，通过乳化-凝胶化两步法制备载VD₃乳液。关键创新在于采用GDL缓慢酸化与TGase酶促交联的协同策略，GDL水解产生的酸性环境既诱导蛋白聚集，又为TGase提供最适pH(5.0-8.0)工作窗口。

【水合能力(WHC)】
双重交联凝胶的WHC达86.1±1.7%，较单一GDL凝胶提升1.4倍。这归因于TGase催化谷氨酰胺与赖氨酸残基形成ε-(γ-谷氨酰)赖氨酸键，强化了蛋白网络的水分截留能力。

【流变学特性】
储能模量(G')显著高于损耗模量(G")，tanδ值<0.3，证实弹性主导的类固体行为。0.3% GDL+0.15% TGase组凝胶强度达60.3±1.1 g，为单一酸诱导凝胶的10.4倍。

【微观结构表征】
SEM显示双重交联形成均匀多孔结构，孔径<5μm；FTIR证实二硫键和氢键含量增加，XRD衍射峰强度提高30%，表明分子排列有序度增强。

【VD₃递送性能】
包封率与TGase剂量呈正相关，最佳组达86.7±2.0%。加速试验显示40°C储存14天后保留率>90%，显著优于游离VD₃(<40%)。体外消化中，胃相释放仅12.3%，肠相爆发式释放至55.5±1.6%，符合肠道吸收需求。

【讨论与结论】
该研究首次揭示GDL与TGase在蛋白凝胶化中的协同机制：GDL通过降低pH促使蛋白展开暴露出更多TGase作用位点，而TGase催化的共价交联弥补了单纯酸诱导凝胶的结构缺陷。形成的"物理-化学"双网络结构不仅赋予凝胶优异的热稳定性（DSC显示变性温度提高8°C），其pH响应性释放特性更契合人体消化生理。

这项工作的现实意义在于：1) 为植物基VD₃强化食品开发提供可工业化生产的载体方案；2) 拓展了大豆蛋白在精准营养递送领域的应用；3) 提出的双交联策略可延伸至其他不稳定活性成分的包埋。研究团队特别指出，该技术适用于素食人群的钙-VD₃协同补充，下一步将探索凝胶在植物奶酪、酸奶等终产品中的适配性。