《Food Chemistry》：Covalent modification of α-cyclodextrin with L-glutamic acid for synergistic delivery of calcium and vitamin D
3: Formation mechanism, stability, and digestion behavior
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•构建了脂肪酶催化的Ca2+与VD3共递送共价体系。•α-CD与L-谷氨酸螯合物之间的共价酯化确保了结构完整性。•CV-LC具有优异的理化稳定性。•CV-LC可实现Ca2+和VD3在肠道中的同步释放。引言近年来，基于食品的营养递送策略已逐渐从单一组分的递送转向多种营养素的共递送（
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构建了脂肪酶催化的Ca2+与VD3共递送共价体系。
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α-CD与L-谷氨酸螯合物之间的共价酯化确保了结构完整性。
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CV-LC具有优异的理化稳定性。
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CV-LC可实现Ca2+和VD3在肠道中的同步释放。
引言
近年来，基于食品的营养递送策略已逐渐从单一组分的递送转向多种营养素的共递送（Wei等，2025）。与传统的单一营养素强化方法相比，共递送系统可以在单一载体中整合多种功能组分。通过调控其空间组织和释放行为，这些系统在吸收过程中发挥协同效应，从而显著提高营养素的生物利用度和功能功效（K. Liu等，2022；Z. Zhang等，2025；Zhao等，2024；Molaveisi, Li等，2025；Molaveisi, Zhao等，2026）。
钙（Ca2+）和维生素D3（VD3）是维持骨骼健康和调节矿物质代谢的关键营养素，在体内具有公认的协同关系（Aaseth等，2024；Molaveisi, Zhao等，2025）。然而，Ca2+具有强亲水性，通常通过螯合作用来稳定，而VD3具有强疏水性，通常需要主客体包合或疏水包封。这种显著的理化差异常常导致相分离、结构不稳定或竞争性释放行为，从而损害营养素的协同转运和肠道同步释放（Y. Li等，2025；H. Liu等，2026）。为了应对这些挑战，以往的研究探索了基于分子自组装的非共价递送系统来实现Ca2+和VD3的共递送。Dima等（2020）开发了一种水包油包水双重乳液体系用于包封钙盐和VD3。Fang等（2024）构建了肽-钙-VD3三元复合体系。最近，开发了一种基于α-环糊精（α-CD）和酪蛋白磷酸肽（CPPs）的Ca2+和VD3共递送水相体系（Y. Zhang等，2025）。
然而，在传统的非共价共递送系统中，如双重乳液、静电自组装和物理包合物，载体组分之间的相互作用主要由弱力维持，包括氢键、范德华力和疏水相互作用。这些非共价相互作用对复杂的消化环境因素高度敏感，可能导致结构坍塌和活性物质的过早释放。此外，CPPs在水溶液中容易发生分子间聚集，进一步限制了其转运性能（F. Li等，2025；D. Liu等，2020；Y. Sun等，2026）。这种根本性的结构不稳定性使得多营养素递送系统中的精确同步肠道释放面临挑战。
为解决这一问题，本研究提出了一种新型共价交联策略来构建共递送系统。作为一种天然环状寡糖，α-CD因其独特的亲水外表面和疏水内腔，对VD3等亲脂性化合物表现出优异的宿主-客体包合能力（Tian等，2021；Wehl等，2025）。目前，基于环糊精的系统已成功开发用于包封大蒜精油（Emadzadeh等，2021）、萜烯（Kou等，2024）、月桂酸（Kinart, 2023）、抗菌肽（Kapica, Grabowska, Kamysz, Kamysz, Samsonov, & Wyrzykowski, 2026）和黄酮类化合物（Buczek等，2025）。这种包封可以增强这些生物活性化合物的稳定性，并提高其功能应用潜力。
受天然钙结合蛋白中谷氨酸（Glu）残基特性的启发，L-Glu可通过其侧链羧基与Ca2+配位。作为一种结构简单但有效的钙结合单元，L-Glu可以促进更精确和可控的营养素递送。此外，通过脂肪酶催化的酯化反应，将Ca2+与L-Glu配位形成的L-Glu–Ca2+螯合物共价接枝到负载VD3的α-CD上，最终形成Ca2+–VD3共递送系统。与非共价组装相比，通过化学键连接的共价结构可以显著增强结构完整性和环境稳定性，同时促进更可控的营养素释放（Wei & Gao, 2016）。利用傅里叶变换红外光谱（FTIR）、核磁共振氢谱（1H NMR）、差示扫描量热法（DSC）和动态光散射（DLS）对共递送系统的结构、稳定性和理化性质进行了系统表征。本研究为克服传统非共价递送系统的稳定性限制提供了一种新策略，并为协同多营养素共递送系统的合理设计提供了理论见解。
章节片段
材料
α-CD购自Sigma–Aldrich Co., Ltd.（美国密苏里州）。VD3、氯化钙和L-Glu购自北京索莱宝科技有限公司（中国北京）。Novozym 435脂肪酶购自上海源叶生物科技有限公司（中国上海）。
α-CD–VD3包合物的制备
将α-CD和VD3分别以0.2 mmol/mL的浓度溶解在10 mL超纯水（pH = 9）和乙醇中。在600 rpm连续搅拌下，将VD3溶液逐滴缓慢加入到α-CD溶液中
单因素实验结果
LC中的游离羧基与CV包合物中的羟基在脂肪酶催化下反应形成共价酯键。采用DS评价酯化程度。如图1所示，随着反应温度的升高，DS先增加后降低。在50 °C时，脂肪酶表现出相对较高的催化活性，同时增强的分子运动促进了更充分的酯化反应。因此，DS最高值达到0.475
结论
本研究通过脂肪酶催化的酯化反应成功构建了一种新型Ca2+和VD?共递送系统。所得系统表现出优异的理化稳定性和两种营养素的受控释放，表明其有潜力克服非共价自组装递送系统在结构不稳定性和过早释放方面的一些局限性。这些发现为开发稳定的、
CRediT作者贡献声明
Tongliang Yang: 监督、软件、方法论、数据管理、概念化。 Denghui Wu: 软件、资源。 Hongju Zhu: 验证、调查。 Yaqing Bian: 调查、正式分析。 Ye Chen: 写作——审阅与编辑。 Yifu Zhang: 写作——审阅与编辑、软件。
未引用参考文献
Dima and Dima, 2020
Femminò et al., 2018
Kapica et al., 2026
Li et al., 2025
Li et al., 2025
Li et al., 2025
Roy Chowdhury, Nandi, Mondal, Kumar and Haldar, 2021
Zhang et al., 2025
Zhang et al., 2025
利益冲突声明
作者声明，他们不存在已知的竞争性经济利益或个人关系，这些关系可能影响本文所报告的工作。
Tongliang Yang|Denghui Wu|Hongju Zhu|Yaqing Bian|Ye Chen|Yifu Zhang
