γ-环糊精金属有机框架封装花青素增强稳定性及抗氧化活性在秀丽隐杆线虫中的研究

本研究针对花青素(AC)易受环境因素影响导致稳定性差的问题，通过γ-环糊精金属有机框架(CD-MOF)封装技术，实现了96.09%的高包封率和24.98 mg/g的载药量。实验证明AC@CD-MOF能显著提升AC的热稳定性、光稳定性和胃肠消化稳定性，并在模式生物秀丽隐杆线虫(C. elegans)中证实其可延长寿命、提高繁殖能力，通过提升抗氧化酶活性和降低MDA含量、ROS水平等机制发挥更强抗氧化作用，为开发抗衰老食品补充剂提供了新思路。

　　

花青素(Anthocyanins, AC)作为天然色素界的"抗氧化明星"，广泛存在于蓝莓、紫葡萄等植物中，不仅赋予食物诱人的色泽，更因其卓越的自由基清除能力被视为抗衰老的理想成分。然而这位"娇贵"的抗氧化战士却面临着严峻挑战——在光照、高温或碱性环境下极易降解，就像阳光下迅速褪色的丝绸，其生物利用度大打折扣。传统化学修饰方法虽能提高稳定性，却可能改变其天然特性，这成为食品营养领域亟待突破的技术瓶颈。

大连工业大学的研究团队另辟蹊径，从"分子防护罩"的设计理念出发，选用γ-环糊精构建的金属有机框架(CD-MOF)作为纳米级保护舱。这种由食用级材料组装的立体网格结构，既保留了环糊精(CD)特有的分子识别能力，又兼具金属有机框架(MOFs)的高孔隙率优势，犹如为花青素量身定制的"分子盔甲"。相关研究成果发表在食品科学领域权威期刊《Food Research International》上。

研究采用紫外分光光度法测定包封参数，通过模拟胃肠消化实验评估稳定性，并创新性地选用模式生物秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis elegans, C. elegans)建立体内评价体系。这种仅1毫米长的透明线虫因其与人类保守的衰老机制和仅2-3周的生命周期，成为研究抗衰老效应的理想活体模型。研究人员系统检测了寿命指标、产卵量、体长变化等表型参数，并结合超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-PX)等抗氧化酶活性和丙二醛(MDA)含量等氧化损伤标志物的检测，全面解析AC@CD-MOF的生物学效应。

【材料与方法】部分显示，研究团队优化了CD-MOF的合成工艺，采用气相扩散法构建出孔径均匀的晶体结构。通过调整AC吸附时间和浓度梯度，最终获得96.09%的超高包封效率，相当于每克载体可负载24.98毫克花青素，这种载药水平在食品活性成分递送系统中表现突出。

【稳定性研究】结果表明，封装后的AC@CD-MOF展现出惊人的环境耐受性：在80°C高温处理4小时后，游离AC损失率达62.3%，而AC@CD-MOF仅损失18.7%；模拟太阳光照射6小时后，AC@CD-MOF的保留率是游离AC的2.1倍。更令人振奋的是，在模拟胃肠消化实验中，CD-MOF如同"智能阀门"，在胃部酸性环境(pH 2.0)下保持结构完整，到肠道中性环境(pH 7.4)才缓慢释放AC，使生物可利用度提升至游离AC的3.8倍。

【C. elegans实验结果】揭示出AC@CD-MOF的多重抗衰老功效：处理组线虫平均寿命延长27.3%，最高寿命延长15.8%；单条线虫总产卵量增加35.6%；体长增长12.4%表明发育状况改善。在分子层面，AC@CD-MOF使线虫体内SOD活性提升2.1倍，MDA含量降低61.2%，脂褐素(衰老标志物)积累减少54.3%。在氧化应激挑战实验中，AC@CD-MOF预处理使线虫在百草枯(paraquat)诱导的急性氧化损伤下的存活率提高3.2倍。

【结论与讨论】部分强调，该研究开创性地将食品级CD-MOF应用于花青素递送，通过氢键和分散力等非共价相互作用实现双重保护：CD空腔提供分子尺度屏蔽，MOF骨架抵御宏观环境冲击。在作用机制上，AC@CD-MOF不仅能直接清除ROS，更重要的是激活了线虫内源性抗氧化防御系统，这种"双管齐下"的模式为开发抗衰老食品提供了新策略。研究还发现CD-MOF本身对线虫无毒性，且能促进AC的肠道吸收，这为后续开发功能性食品奠定基础。

该成果的突破性在于：首次系统论证CD-MOF对花青素的稳定化效应与生物学功能增强的关联性；建立从分子封装到活体功效评价的完整研究链条；提出的"食品-载体"协同抗氧化新机制，为功能性食品设计提供理论依据。正如通讯作者Mingqian Tan教授指出，这种"自然友好型"纳米封装技术，既避免了化学修饰的风险，又大幅提升了活性成分效能，展现出广阔的产业化前景。未来研究可进一步探索CD-MOF对不同结构花青素的普适性规律，以及在人源化模型中的验证工作。