米糠蛋白-壳聚糖纳米颗粒负载ε-聚赖氨酸的制备及其抗氧化与抗菌活性研究

为解决ε-聚赖氨酸（ε-PL）因高亲水性、吸湿性及与食品组分相互作用导致的稳定性差和抗菌效能受限问题，研究人员通过热聚集诱导自组装技术成功构建了米糠蛋白（RBP）-壳聚糖（CS）纳米递送系统（R-C-ε-PL NPs）。该研究系统优化了制备参数（RBP/CS质量比、pH、温度等），获得高包封率（76.36%）、小粒径（371.6 nm）的纳米颗粒，并证实其具有优异的抗氧化活性（DPPH和FRAP自由基清除率提升）及对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的显著抑菌效果（MIC低至7.81 μg/mL），为食品保鲜材料开发提供了新策略。

　　

在食品工业中，天然抗菌剂ε-聚赖氨酸（ε-PL）因其安全性和广谱抗菌性备受关注，但其高亲水性和易吸湿性导致稳定性差，且易与食品中的阴离子成分结合形成沉淀，严重限制了实际应用。如何通过纳米技术构建高效递送系统，成为突破这一瓶颈的关键。

辽宁大学轻工学院的研究团队创新性地利用米糠蛋白（RBP）和壳聚糖（CS）的协同作用，通过热聚集诱导自组装技术开发了负载ε-PL的纳米颗粒（R-C-ε-PL NPs），相关成果发表于《Food Chemistry: X》。研究通过调控RBP/CS质量比（2:1）、ε-PL浓度（0.25 mg/mL）、pH（5.0）和温度（80°C）等参数，成功制备出粒径为371.6 nm、包封率达76.36%的纳米颗粒。关键技术包括激光粒度分析（Nano ZS90）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）解析分子相互作用、圆二色谱（CD）和荧光光谱（FS）表征二级结构变化，以及透射电镜（TEM）观察形貌。

3.1 粒径与包封特性
优化后的R-C-ε-PL NPs表现出低多分散指数（PDI 0.276）和浊度（0.165），CS的加入通过削弱分子间静电斥力使结构更紧密，但过量CS会因溶液黏度升高降低包封效率。

3.2 稳定性突破
热重分析（TGA）显示，R-C-ε-PL NPs在350–600°C的残重高于单一组分，证实其热稳定性提升；吸湿性测试表明，纳米包封使ε-PL的48小时吸湿率从87.5%降至22.3%。低温（4°C）储存20天后，ε-PL保留率显著高于常温组。

3.3 结构解析
TEM显示ε-PL促使纳米颗粒形成更致密的椭球结构。FTIR和CD分析揭示，ε-PL通过静电作用、氢键和疏水相互作用驱动RBP的α-螺旋向β-折叠转化（β-折叠含量增加），荧光光谱的红移（378→383 nm）进一步验证了分子结构的紧密化。

3.8 缓释与活性
体外释放实验显示，R-C-ε-PL NPs在10小时内快速释放65.3%的ε-PL，48小时累计释放84.2%，符合食品包装的缓释需求。抗氧化实验中，纳米颗粒对DPPH和FRAP自由基的EC₅₀分别为110 μg/mL和90 μg/mL，抗菌测试显示其对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌圈直径达12.96–13.74 mm，MIC值较游离ε-PL降低50%。

该研究不仅为ε-PL的稳定递送提供了新方案，还通过多尺度结构表征阐明了纳米颗粒的形成机制。R-C-ε-PL NPs兼具抗氧化与抗菌功能，其可控释放特性尤其适用于活性包装材料开发。未来研究可进一步探索该体系在复杂食品基质中的实际应用效能，并拓展至其他易降解生物活性物质的递送领域。