基于阿拉伯胶和部分水解瓜尔胶的功能性递送系统优化及其对山地石蚕苷的控释机制研究

针对植物活性成分递送系统稳定性差、生物利用度低等问题，研究人员通过喷雾干燥技术构建阿拉伯胶(GA)/部分水解瓜尔胶(GG)基微粒载体，探究水解胶原蛋白(COL)、κ-卡拉胶(CAR)和羧甲基纤维素(CMC)对山地石蚕苷(PhG)控释性能的调控作用。研究发现CMC修饰显著改善微粒表面形态并延长PhG释放，ATR-FTIR证实PhG与载体极性基团的高亲和性，为功能性食品开发提供新策略。

　　

随着全球功能性食品市场的快速发展，植物源性生物活性成分因其卓越的健康功效成为研究热点。然而，以山地石蚕（Teucrium montanum L.）提取物中富含的苯乙醇苷类化合物（phenylethanoid glycosides, PhG）为例，这类物质虽具有抗炎、抗糖尿病和神经保护等多重功效，却面临稳定性差、易水解和生物利用度低等应用瓶颈。传统递送系统往往难以兼顾活性成分保护与可控释放的双重需求，这成为制约植物活性成分商业化应用的关键难题。

克罗地亚萨格勒布大学（University of Zagreb, Croatia）的研究团队在《Journal of Food Engineering》发表创新性研究，通过喷雾干燥技术构建基于阿拉伯胶（gum Arabic, GA）和部分水解瓜尔胶（partially hydrolyzed guar gum, GG）的复合微粒递送系统，并系统评估水解胶原蛋白（hydrolyzed collagen, COL）、κ-卡拉胶（kappa-carrageenan, CAR）和羧甲基纤维素（carboxymethylcellulose, CMC）三种次级聚合物对PhG递送性能的调控作用。研究采用流变学分析、ATR-FTIR光谱和体外释放实验等关键技术，发现CMC的引入能显著改善载体功能特性，为开发新一代植物活性成分递送平台提供理论依据。

关键技术方法
研究团队首先制备含8%主聚合物（GA或GG）与2%次级聚合物的复合溶液，通过旋转流变仪测定溶液黏弹性；采用喷雾干燥工艺（进风温度160°C，雾化压力0.3 MPa）制备微粒；利用激光衍射分析粒径，zeta电位仪测定表面电荷；通过差示扫描量热法（DSC）评估热稳定性；采用体外模拟消化模型研究PhG释放动力学。

主要研究结果

1. 进料溶液流变特性：GA和GA_COL体系呈现牛顿流体特性，而GG及含CMC/CAR的复合体系显示剪切稀化行为。GG_CMC溶液储能模量（G'）显著提升，表明CMC增强了凝胶网络结构。

2. 微粒物理化学特性：CMC修饰使GG基微粒接触角降低35%，表面自由能增加，显著改善润湿性。GA_CAR体系zeta电位达-32.7 mV，静电排斥作用增强微粒稳定性。

3. 相互作用机制：ATR-FTIR证实PhG的羟基与载体羧基/羟基形成氢键，GG_CMC在1740 cm^-1处酯键特征峰位移表明CMC与PhG的强分子相互作用。

4. 封装效率与控释性能：GG_CMC体系对acteoside（PhG主要成分）封装效率达82.3%，显著高于GA_COL（57.1%）。体外释放显示CMC修饰使PhG在模拟肠液中的释放延迟2小时，符合一级动力学模型。

结论与意义
该研究首次阐明GA和GG作为PhG递送载体的差异化性能：GG凭借更高的多糖分支度提供更优的分子包埋能力，而GA的蛋白质组分则有利于界面稳定。特别值得注意的是，CMC的引入通过以下机制实现功能优化：（1）形成致密凝胶网络延缓PhG扩散；（2）增强载体-活性物极性相互作用；（3）改善微粒形态降低比表面积。这些发现不仅为山地石蚕提取物的商业化应用奠定基础，更开创性地证明部分水解多糖与纤维素衍生物的协同效应，为设计"结构-功能"可调控的递送系统提供新思路。研究成果对推动清洁标签（clean label）功能性食品开发具有重要实践价值，尤其在需要精确控制活性成分释放速率的营养补充剂和特医食品领域展现出广阔应用前景。