基于结冷胶和黄原胶的植物源结肠靶向崩解硬胶囊：制备与机理研究

《Food Bioscience》：Plant-Based Colon-Targeted Disintegrating Hard Capsules Prepared from Gellan Gum and Guar Gum: Preparation and Mechanistic Insights

　　

•开发了LAGG/GG基结肠靶向硬胶囊。
•一步蘸涂法实现了完整胶囊壳的形成。
•证明了pH响应性和菌群加速崩解特性。
•通过分子动力学模拟和实验阐明了崩解机制。
•多组分基质实现了有效的结肠靶向释放。

节选片段

材料
羟丙基甲基纤维素（HPMC，ACS：9004-65-3，HT-E15，干基甲氧基含量29%；干基羟丙氧基含量8.4%；分子量Mw=2.65×10^4 g/mol）购自杭州海通药业有限公司（中国湖州）；低酰基结冷胶（LAGG，ACS：71010-52-1，纯度>99%，低酰基形式，分子量为500 kDa）为食品级，购自云南嘉宝生物科技有限公司（中国保山）；瓜尔胶（GG，ACS：9000-30-0，纯度>99%，分子量为800 kDa）。

样品制备
为确定LAGG-GG硬胶囊的最佳配方，首先将5%（w/v）的HPMC溶解于含有分级钾离子（K+）浓度（0.2、0.4、0.6或0.8% w/v，以柠檬酸钾形式添加）的去离子水中。随后将1%（w/v）的LAGG和1%（w/v）的GG分散到混合溶液中，并在60°C水浴中温和搅拌2小时，以确保充分水合、分散和溶解。然后将硬胶囊模具（1号）垂直浸入

LAGG-GG膜的表征
机械性能：采用电子拉伸试验机（CMT4204，上海三思企业发展有限公司，中国上海）测定断裂伸长率（EAB）和拉伸强度（TS）。将膜样品裁剪为100.0 mm × 10.0 mm（长×宽）的条带，并将这些膜条牢固地夹持在设备的夹头上。将薄膜放入测试系统中，夹头间距设为60 mm，拉伸速度设为50 mm/min。测定EAB和TS。

模拟结肠液（SCF）的制备
SCF的制备方法参照Karrout等人（2010）和Pérez-Burillo等人（2021）报道的方法，对供体来源、粪便悬浮液制备、冷冻保存、接种比例和最终pH值进行了调整。粪便样本采集自五名健康成年志愿者（2名男性，3名女性），他们在前三个月内未服用过抗生素或益生菌。将五名健康志愿者新鲜采集的等量粪便样本混合后进一步

LAGG-GG硬胶囊的表征
干燥失重测定：采用重量法，按照《中国药典》（2025年版）方法0831测定水分含量。准确称取约1.0 g LAGG-GG胶囊壳（帽体分离）（m0），在105°C下干燥6小时，在干燥器中冷却至室温30分钟后重新称量（mt）。每组进行三次重复测定，使用公式（6）计算水分损失百分比：

厚度：
采用数字测

体外药物释放
选用LAGG-GG复合空心硬胶囊作为剂型，以槲皮素作为活性成分填充。每粒胶囊含0.40 g药物粉末。体外释放实验采用ZRS-8GD溶出度仪（天津天大天发，中国天津），按照《中国药典》（2025年版，通则0931）篮法进行。溶出试验在含有0.5%吐温80的800 mL介质中进行，温度维持在37 ± 0.5°C。在预定时间

抗氧化能力
采用已报道的方法（Sun, Povey, Lai, Paximada, 2026）通过DPPH和ABTS自由基清除试验评估槲皮素的抗氧化活性。将游离槲皮素和从LAGG-GG硬胶囊中回收的槲皮素分别配制在模拟结肠液中，浓度为5、10、15、20和25 μg/mL，以确保基质条件一致。

对于DPPH试验，将样品溶液与DPPH溶液混合，使最终DPPH浓度为0.025 g/L。

储存稳定性与光稳定性
为评估槲皮素的储存稳定性，将游离槲皮素和填充槲皮素的LAGG-GG硬胶囊置于密封容器中，在室温下避光保存15天。在0、4、8、12和15天收集样品。在每个时间点，提取槲皮素并通过紫外可见分光光度法在374 nm处定量测定。槲皮素保留率按公式（9）计算：

保留率（%）= Ct / C0

其中Ct为选定储存时间点的槲皮素含量，C0

膨胀与降解行为试验
将干燥的LAGG-GG硬胶囊称重（初始质量mi），分别在37°C下浸入pH=1.2（胃蛋白酶：0-2.0 mg/mL）、pH=6.8（胰蛋白酶：0-2.0 mg/mL）和含菌群接种物0-2.0%（v/v）的pH=7.4溶液中。在预定时间点取出膨胀后的硬胶囊，用去离子水冲洗，轻轻擦干后称重（ms）。所有实验均进行三次重复。膨胀比（SR）按公式（10）计算：

SR = (ms ? mi)/mi

其中ms和mi分别为膨胀后的质量

接触角测量
采用接触角测量仪（OCA-20，Dataphysics Instruments，德国）通过坐滴法测定水接触角（WCA）。将1 μL水滴滴加在LAGG-GG复合膜表面，并记录5秒的图像。每个试样在不同位置取五点进行测量并取平均值。

结构表征
对第2.4.1节中回收的LAGG-GG胶囊样品（胃液和肠液阶段结束以及在结肠液中5分钟后）进行冻干处理，用于所有分析。冻干前，将回收样品用去离子水轻轻冲洗，以去除残余缓冲盐、消化酶和松散附着物。对于Zeta电位和圆二色谱（CD）测量，将适量冻干样品溶解或分散在去离子水中，低

分子动力学模拟
使用ChemDraw生成GG、LAGG和HPMC的单体结构。根据可电离基团的pKa值，确定所有分子在pH 1.2、6.8和7.4下的质子化状态。所有模拟均采用Amber14sb力场（Maier等，2015）。多糖参数使用通用Amber力场（GAFF）生成（Wang, Wolf, Caldwell, Kollman, & Case, 2004）。原子类型分配和部分原子电荷计算采用

统计分析
每个实验均进行三次重复，以确保可重复性和可靠性。使用SPSS 16.0进行单因素方差分析（ANOVA），并用Duncan多重范围检验（p < 0.05）确定样品间的统计学差异。

LAGG-GG膜的表征
在所有配方中，HPMC固定为5%（w/v）作为共成膜聚合物，以确保膜的连续性和胶囊成壳能力，从而为评估K+浓度和LAGG:GG比例的影响提供一致的成膜背景（Pitpisutkul & Prachayawarakorn, 2022）。基于我们此前的研究，选择LAGG:GG比例为2:2作为K+筛选的代表性组成（Dong等，2026）。在LAGG:GG比例固定为2:2的情况下，研究K+

结论
本研究开发了一种无包衣的植物基结肠靶向硬胶囊，采用低酰基结冷胶/瓜尔胶多组分多糖基质。优化配方含0.6%（w/v）K+和2:2的LAGG质量比，符合《中国药典》（2025年版）的质量要求。该胶囊在模拟胃液和小肠液中保持结构完整性，有效限制了槲皮素在上消化道的提前释放，同时

CRediT作者贡献声明
杨志彬：方法论，形式分析。叶松霖：监督指导，调查研究。张学勤：调查研究。刘兴勇：验证，方法论。叶晶：写作—审阅与编辑，资金获取，概念设计。杨洪杰：写作—审阅与编辑，监督指导，调查研究。萧美田：写作—审阅与编辑，项目管理，形式分析，概念设计。董雨婷：写作—审阅与编辑，写作—原稿撰写，方法论，形式分析。

未引用参考文献
B?genholm等，2017；Cao等，2024；Dos Santos等，2021；Mortensen等，2018；He等，2024；Kostko等，2021；最新全球癌症数据；Mura等，2022；Pérez-Burillo等，2021；Zhang等，2016；Yang等，2002；Zhang等，2016；Zhang等，2023；Zhu等，2024。

利益冲突声明
作者声明不存在任何已知的财务利益或个人关系可能影响本文所报告工作的客观性。

数据可用性
数据可根据要求提供。

利益冲突声明
? 作者声明不存在任何已知的财务利益或个人关系可能影响本文所报告工作的客观性。

致谢
本研究得到福建省产学合作项目（2024Y4007）；2025年福建省海洋渔业产业高质量发展专项资金（FJHYF-L-2025-29）；厦门市科技重大专项（3502Z20251001）；国家自然科学基金面上项目（22078120）的资助。感谢华侨大学仪器分析中心提供Nicolet IS 50光谱仪和Zetasiser

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