界面结构对基于肌原纤维蛋白-海藻糖的乳液递送系统的影响：稳定性与β-胡萝卜素生物可及性

《Food Chemistry》：Effect of interface structures on myofibrillar protein-trehalose based emulsion delivery systems: Stability and β-carotene bioaccessibility

　　界面结构极大地影响了乳液的稳定性和消化性。具有复杂界面结构的乳液对β-胡萝卜素具有更好的保护效果。高内相乳液延缓了游离脂肪酸的释放，并表现出最高的β-胡萝卜素生物可及性。在单层乳液中，β-胡萝卜素的释放遵循菲克扩散第一定律，而在其他三种乳液中则表现为非菲克扩散。高内相乳液最适合用于β-胡萝卜素的递送。引言近年来，乳液系统因其独特的优势，在营养物质包封、保护和控释方面成为食品科学和生物医学领域的重要研究热点（Han et al., 2025）。作为高效的递送载体，乳液通过调控油水界面结构，可显著提高疏水性生物活性成分（如脂溶性维生素、多酚类和类胡萝卜素）的溶解性、稳定性和生物可及性（Rehman et al., 2024; Yang et al., 2025）。传统乳液系统主要依赖合成或小分子乳化剂，然而，由于其潜在的安全风险和环境影 响日益受到关注，研究人员逐渐将注意力转向天然生物大分子作为替代乳化剂的开发与应用（Cen et al., 2022）。基于我们前期的研究，适量添加海藻糖（Tre）可通过氢键在肌原纤维蛋白（MP）周围形成较厚的壳状结构，并诱导蛋白质展开，从而改善其在油水界面的界面行为，稳定具有高抗冻性和粘弹性的 高内相乳液（HIPEs）。因此，MP-Tre复合物逐渐成为构建新型乳液递送系统的理想材料（Hong et al., 2024; Hong et al., 2025）。乳液的界面结构是决定其物理稳定性、功能特性和消化行为的关键因素（Du et al., 2022）。然而，通过界面结构的复杂性调控乳液性能的机制尚未完全阐明，特别是不同界面设计对营养物质递送效率的影响仍需要系统探索。目前，食品胶体领域存在多种乳液递送系统。其中，单层乳液（SE）、层层乳液（LBL-E）、双网络乳液凝胶（DNEG）和高内相乳液（HIPEs）成为研究最广泛且应用最多的系统，这不仅是由于它们独特的理化性质，还因为它们代表了从简单液态乳液到复杂类凝胶乳液的典型界面设计策略。因此，选择这四种代表性乳液系统评估界面结构对乳液性能的影响既具有科学必要性，也具有意义。SE易于构建，可通过在油滴表面吸附单层乳化剂形成简单界面，降低界面张力，但其抗氧化和抗机械应力能力有限（Locali Pereira et al., 2019）。LBL-E通常是在初级乳液的基础上，引入多糖等新生物聚合物作为第二界面层制备而成。相邻界面层之间的静电作用、氢键或疏水作用可能增强空间位阻和静电排斥，从而提高乳液稳定性。然而，其制备过程相对复杂且耗时（Wang, Liu, et al., 2023）。DNEG通常通过在LBL-E中添加不同交联剂构建，诱导蛋白质或多糖结构展开并交联形成三维凝胶网络。同时，乳液液滴被包裹在网络结构的间隙中。这种凝胶网络可通过物理约束延缓脂质消化和活性成分释放，但也会导致制备周期较长（de Carvalho et al., 2025）。HIPEs由于高油相体积分数（>74%）和液滴间相互作用，形成内部紧密堆积的粘弹性凝胶网络，具有高负载容量和可调节流变性的优势（Hong et al., 2024）。然而，大量的油相也可能导致心血管风险。然而，目前仍缺乏对不同界面结构影响乳液稳定性、营养负载能力、控释行为和生物可及性的系统比较。β-胡萝卜素（BC）作为一种典型的脂溶性抗氧化剂，是维生素A的前体，具有抗炎、免疫调节和抗癌等生理功能（Parsi et al., 2025）。然而，其强疏水性、化学不稳定性和低生物可及性严重限制了其实际应用（Wang, Wang, et al., 2023）。大量研究表明，乳液的界面组成和结构可通过调节脂质消化动力学和胶束形成效率，显著影响BC在胃肠道环境中的释放和吸收（Ding et al., 2021; Du et al., 2022）。因此，通过界面工程优化乳液系统以平衡BC的保护和释放，是提高其生物可及性的关键。我们前期的工作报道了基于MP-Tre复合系统的HIPEs具有优异的稳定性（Hong et al., 2025）。因此，本研究以MP-Tre复合物作为界面稳定元素，系统构建具有不同界面结构的乳液递送系统，探索乳液稳定性、脂质消化行为和BC生物可及性的差异。首先，表征不同类型乳液的粒径、微观结构和流变学特性；其次，评估乳液系统在多种场景下的稳定性及其对BC的保护效果；最后，研究乳液体系的体外消化行为和BC的释放机制，旨在阐明不同界面结构影响基于MP的乳液稳定性和消化行为的潜在机制。本研究不仅拓展了MP在功能性乳液中的应用，也为脂溶性活性成分的高效递送提供了新思路。材料鲢鱼（Hypophthalmichthys molitrix）购自当地水产市场（中国武汉），并通过卡车在充氧气缸中活体运输至实验室。海藻糖（Tre）、海藻酸钠（SA）、β-胡萝卜素（BC）、转谷氨酰胺酶（TGase）和玉米油购自启祥生物科技有限公司（中国广州）。所有其他使用的化学试剂均为分析纯。鲢鱼中MP的提取鲢鱼（Hypophthalmichthys molitrix）中MP的提取遵循已发表的方法（Hong et al., 2024）。构建具有不同界面结构的β-胡萝卜素负载乳液粒径特性与微观结构基于不同界面结构构建的乳液体系显示出显著不同的粒径，初始粒径变化顺序为：HIPEs（28.25 μm）> DNEG（22.84 μm）> SE（15.45 μm）> LBL-E（12.79 μm）（图1A）。SE液滴传统上被单层界面包裹，而LBL-E则通过层层沉积引入大分子聚合物。内层MP-Tre提供稳定的界面吸附，外层SA提供...结论本研究基于MP-Tre复合物构建了四种乳液递送系统，即SE、LBL-E、DNEG和HIPEs，系统研究了界面结构对乳液稳定性、脂质消化行为和BC生物可及性的影响。结果表明，HIPEs和DNEG由于具有高堆叠和簇状絮凝网络结构而表现出优异的稳定性。相比之下，SE稳定性最弱，表现为24小时内明显的分层，因为...作者贡献声明Zehan Hong：撰写初稿，软件，调查，形式分析，概念化。Yaqiu Kong：形式分析，数据管理。Jieling Chen：形式分析，数据管理。Ming Du：撰写—审阅与编辑，方法学。Qilin Huang：撰写—审阅与编辑，监督，方法学，资金获取，概念化。伦理声明所有涉及鱼类处理、屠宰和样品制备的程序均按照中国科技部发布的《实验动物处理指南》进行，并经华中农业大学动物护理和使用委员会批准（批准号：HZAUFI-2024-0024）。鱼类购自当地水产市场（中国武汉），约24个月大，体重2.5 ± 0.2 kg。未确定鱼类性别，因为性别...动物主体本研究按照ARRIVE（动物研究：体内实验报告）指南进行。本研究经华中农业大学动物护理和使用委员会批准（批准号：HZAUFI-2024-0024）。利益冲突声明作者声明不存在可能影响本文工作的已知竞争性经济利益或个人关系。致谢本工作得到国家重点研发计划（2021YFD2100105）的资金支持。