纤维素纳米纤丝稳定豆类蛋白Pickering乳液用于辣椒素递送：构建、表征及包封机制探索

本研究针对辣椒素（CAP）生物可及性低的问题，开发了基于鹰嘴豆分离蛋白（CPI）和纤维素纳米纤丝（CNF）的新型Pickering乳液。研究发现CPI与CNF以20:1（w/w）复配可显著提升包封率（70.90%±1.66%）和体外缓释性能，并将CAP生物可及性从39.40%±2.33%提高至81.54%±1.95%。该体系通过氢键网络增强乳液稳定性，为植物源纳米载体开发提供了新策略。

　　

辣椒素（Capsaicin, CAP）作为一种天然生物活性化合物，因其独特的生理功能而备受关注，然而其低水溶性和在消化道环境中的不稳定性严重限制了实际应用。传统乳液递送系统虽能改善疏水性物质的传递效率，但常面临稳定性差、环境敏感性高等挑战。尤其以植物蛋白为基础的Pickering乳液虽具有生物相容性好、成本低等优势，但蛋白质本身的溶解性不足和结构易受环境影响等问题，往往导致乳液体系在储存或消化过程中发生分层或降解。如何通过绿色、可持续的天然材料提升蛋白基乳液的稳定性与功能性能，成为食品和医药递送领域的重要课题。

在此背景下，Jinpeng Zhu、Yunhao Lu、Yumeng Xia和Qiang He等人在《Journal of Bioresources and Bioproducts》上发表研究，提出以纤维素纳米纤丝（Cellulose Nanofibrils, CNFs）与鹰嘴豆分离蛋白（Chickpea Protein Isolate, CPI）协同构建新型Pickering乳液，用于高效包封与递送辣椒素。该研究不仅系统阐明了CNF对乳液理化性质、稳定性和消化行为的调控机制，还从分子层面揭示了CNF、CPI与CAP三者之间的相互作用，为开发高性能植物基纳米载体提供了理论依据与技术路径。

本研究主要采用了以下关键技术方法：以CNF和CPI为乳化剂，通过高压均质制备Pickering乳液；利用动态光散射（DLS）测定乳液粒径，接触角仪分析颗粒表面润湿性；采用体外模拟消化模型（INFOGEST协议）评估CAP的释放行为与生物可及性；通过傅里叶变换红外光谱（FTIR）和等温滴定量热法（ITC）探究分子间相互作用；并借助分子对接技术模拟CAP与CPI关键氨基酸残基的结合模式。

研究结果部分主要包括以下内容：

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  CNF与CPI复配比例对乳液性能的影响：
  当CNF与CPI以1:20（w/w）比例复配时，所得乳液表现出最小的平均液滴尺寸（589.51±47.08 nm）和最高的包封效率（70.90%±1.66%）。接触角测试表明CNF的加入显著提高了颗粒的疏水性（85.83°±1.20°），从而增强了其在油-水界面的吸附能力。
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  乳液稳定性与流变特性：
  CNF的引入显著提升了乳液的黏度、弹性模量与热稳定性，使其表现出典型的固体类凝胶行为。FTIR结果证实CNF与CPI之间形成了强度较高的氢键网络，这是乳液具有长期物理稳定性的关键机制。
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  体外消化与CAP释放行为：
  经CNF稳定的Pickering乳液在模拟胃肠消化过程中表现出良好的缓释特性，CAP生物可及性由纯CPI乳液的39.40%±2.33%显著提高至81.54%±1.95%，说明CNF有效阻隔了消化酶对蛋白结构的破坏，并延缓了CAP的过早释放。
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  分子相互作用机制：
  分子对接模拟表明，CAP主要通过氢键和范德华力与CPI结合，其中Arginine-179被识别为最关键结合残基，结合自由能为–10.46 kJ/mol。这一结果从原子层面解释了CAP在CPI-CNF复合体系中的高包封率和缓释机制。

该研究得出结论，CNF作为一种天然多糖纳米材料，能够有效改善CPI的乳化性能并构建稳定的Pickering乳液体系，显著提高CAP的包封效率、消化稳定性与生物可及性。其作用机制主要归因于CNF与CPI之间形成的氢键网络，以及CAP与蛋白质之间的特异性分子相互作用。该研究不仅为辣椒素的高效递送提供了一种绿色、可行的技术方案，也为其他疏水性生物活性物质的植物基载体设计提供了重要参考，具有广泛的食品、医药及化妆品应用前景。