藻酸盐-蛋白复合水凝胶封装多不饱和脂肪酸富集油的优化及其在食品营养递送中的应用

本研究针对富含多不饱和脂肪酸(PUFA)的Njangsa籽油(NSO)易氧化、生物利用度低的问题，通过中心复合设计(CCD)优化藻酸盐(ALG)与Bambara蛋白(BPI/BPC)或大豆蛋白(SPI)复合水凝胶的封装工艺。结果表明，最优配方封装效率(EE)达84-88%，粒径1.70-2.38 mm，FTIR和电镜证实成功封装。ALG-BPI-NSO表现出最高氧化起始温度(252°C)，ALG-SPI-NSO在模拟消化中保留最多酚类(2.05 mg/g)和抗氧化活性(DPPH 63.03%)。该研究为PUFA稳定化和控释提供了新策略。

　　

在追求健康饮食的今天，多不饱和脂肪酸(PUFA)因其对心血管和神经系统的保护作用备受关注。然而，像非洲特有植物Njangsa籽油(NSO)这样富含PUFA(73-79%)的油脂却面临巨大挑战——其高含量的α-桐酸(α-ESA)和亚油酸虽然具有抗癌、抗炎等生物活性，却也使得油脂极易氧化变质。更棘手的是，这些活性成分在消化过程中容易降解，导致生物利用度低下。如何保护这些"娇气"的营养成分，成为食品科学领域亟待解决的难题。

美国农业部农业研究服务局的研究团队独辟蹊径，将目光投向藻酸盐(ALG)与植物蛋白的复合水凝胶系统。他们通过三因素五水平中心复合设计(CCD)，系统优化了ALG与三种蛋白(大豆蛋白SPI、Bambara蛋白分离物BPI和浓缩物BPC)的配比，成功将NSO封装在直径约2毫米的微球中。这项突破性成果发表在食品科技领域权威期刊《LWT》上，为解决PUFA稳定化和靶向释放提供了创新方案。

研究团队运用了多项关键技术：通过响应面法优化封装工艺参数；采用差示扫描量热法(PDSC)和热重分析(TGA)评估热稳定性；结合共聚焦显微镜和扫描电镜(SEM)观察微观结构；利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析分子相互作用；建立体外胃肠消化模型研究控释特性；并通过DPPH和ABTS自由基清除实验评价抗氧化活性。

在"蛋白质含量分析"部分，研究发现Bambara蛋白分离物(BPI)和浓缩物(BPC)的蛋白含量分别为88.56%和62.76%，虽略低于文献报道值，但已具备良好功能特性。"模型拟合与影响因素"显示，最优配方ALG-SPI-NSO(2.82 g/dL ALG+7.02 g/dL SPI+8.25 mL/dL NSO)、ALG-BPI-NSO(2.5 g/dL ALG+3 g/dL BPI+6 mL/dL NSO)和ALG-BPC-NSO(2.5 g/dL ALG+5.53 g/dL BPC+6 mL/dL NSO)的封装效率分别为84.30%、88.08%和87.82%，且粒径和球形度(0.04-0.06)符合应用要求。

"脂肪酸组成"分析证实封装过程未改变NSO的脂肪酸谱，α-ESA含量保持在37.6-47.3%。"热性能研究"中，TGA显示NSO在437°C分解，而封装后热稳定性显著提升；PDSC测得ALG-BPI-NSO的氧化起始温度(OT)高达252°C，比游离NSO(119.4°C)提高112.6°C，证明蛋白复合水凝胶的卓越保护效果。

"结构分析"部分，共聚焦显微镜显示油滴均匀分布，SEM观察到ALG-BPI-NSO具有多孔内部结构。FTIR在1742 cm^-1
处的特征峰证实了NSO的成功封装，3284 cm^-1
处的峰位移表明ALG与蛋白质间存在氢键相互作用。"体外释放行为"研究发现，ALG-SPI-NSO在肠液中释放缓慢，可能与高聚合物浓度形成的致密基质有关；而ALG-BPI-NSO表现出更完全的释放，这对肠道靶向递送具有重要意义。

在"总酚含量与抗氧化活性"评估中，ALG-SPI-NSO在胃肠消化后保留最高酚类含量(2.05 mg/g)，其DPPH和ABTS自由基清除率分别达63.03%和34.29%。主成分分析(PCA)显示消化阶段显著影响抗氧化性能，胃消化阶段活性最高。

这项研究通过创新性的ALG-蛋白复合水凝胶系统，成功解决了PUFA富集油的氧化稳定性和控释难题。特别是ALG-BPI-NSO展现出的优异热稳定性(OT 252°C)和ALG-SPI-NSO的缓释特性，为功能性食品开发提供了新思路。研究不仅证实了Bambara蛋白作为新兴生物材料的潜力，更为非洲特色油脂的高值化利用开辟了道路。未来研究可进一步探索这些封装系统在真实食品体系中的应用表现，以及通过体内实验验证其生物利用度提升效果。这项技术的推广应用，将有助于解决全球范围内PUFA摄入不足的问题，对改善公共营养健康具有重要意义。