《Food Hydrocolloids》：Macromolecular structure directs (?)-epigallocatechin-3-gallate capture in alginate/cyclodextrin hydrogels for bitterness masking
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摘要通过调节海藻酸钠的分子量并引入不同腔体大小的环糊精，构建了一种基于氢键和疏水相互作用的复合水凝胶系统。该水凝胶能够通过主客体包合复合物与疏水相互作用协同作用，高效吸附并捕获(?)-表没食子儿茶素-3-没食子酸酯。值得注意的是，将低分子量海藻酸钠与较大腔体直径的环糊精结合使用（
摘要
通过调节海藻酸钠的分子量并引入不同腔体大小的环糊精，构建了一种基于氢键和疏水相互作用的复合水凝胶系统。该水凝胶能够通过主客体包合复合物与疏水相互作用协同作用，高效吸附并捕获(?)-表没食子儿茶素-3-没食子酸酯。值得注意的是，将低分子量海藻酸钠与较大腔体直径的环糊精结合使用（γ-CD-SA 30 kDa），可优化水凝胶的多级孔结构，从而实现最高的结合能力。当该体系接触EGCG时，其自由水比例会发生变化，膨胀率可达53.33±0.81%。在焓驱动条件下，该体系可有效捕获EGCG，吸附效率为63.72±0.27%，理论吸附容量约为31.43毫克/克。此外，与游离EGCG相比，该体系能限制被捕获EGCG的口腔释放，同时使其苦味强度降低92.1%。这些研究结果表明，同时调控海藻酸钠链结构与环糊精腔体大小，可为开发用于EGCG强化功能性食品的苦味掩蔽水凝胶提供有效策略。
引言
(?)-表没食子儿茶素-3-没食子酸酯是绿茶中含量最丰富且生物活性最强的儿茶素，因其具备强大的抗氧化、抗炎、保护心脏及抗癌功效而广受认可（Chao等人，2023；S. Zhang, Mao等人，2024）。在口服或食品强化应用中，游离EGCG会迅速扩散到周围环境中，与唾液中的黏蛋白等蛋白质发生反应（L. Xu, Yan等人，2024）。这类相互作用会使苦味成分接触到味觉受体，进而形成不溶性复合物，从而导致明显的苦味和涩感（Ye等人，2021）。因此，在有效浓度下，EGCG的固有苦味会给感官体验带来极大挑战。所以，开发能够减少EGCG在口腔中暴露程度的策略，对于提升其在功能性食品中的感官接受度及高价值应用至关重要。
近年来，通过调控苦味分子与高分子基质之间的分子间相互作用，已成为减轻苦味感知的有效方法（Huang等人，2026；Qiu等人，2025）。这些相互作用包括氢键、疏水相互作用以及包合复合物形成，它们能够改变苦味物质的释放行为及其与受体的接触程度，从而降低其感知强度（Qi等人，2024；M. Zhang, Mao等人，2024）。其中，主客体相互作用是一种典型且成熟的分子间机制，即宿主分子通过非共价作用包裹客体分子。环糊精作为一种具有独特腔体结构的环状寡糖，也为苦味掩蔽提供了另一种有效手段（J. Zhou等人，2022）。由于其内部为疏水结构而外部为亲水结构，环糊精常被用作宿主分子，与各种疏水或两亲性化合物形成包合复合物，包括EGCG（C. Ma等人，2024；Xie等人，2025）。这种包合作用不仅能提高客体分子的稳定性与溶解度，还能部分掩盖其不良的感官特性。然而，仅依赖主客体相互作用仍存在一定局限性。环糊精的封装能力受其固定腔体大小和结合亲和力的限制，往往无法完全掩盖苦味（Musuc，2024）。此外，传统的封装策略大多基于被动加载机制，其载体系统的制备通常需要多道工序及严格的工艺控制（Choudhury等人，2021）。而且，这类方法往往需要相对简单的组成环境及受控条件才能实现有效包封，同时对客体分子的初始状态也有较高要求，包括分散性、浓度和纯度等（Y. Xu, Yan等人，2024）。
另一种策略是设计具有更强亲和力的主动捕获载体，使载体基质与苦味分子之间形成更强的结合力。与被动封装相比，基于协同分子间相互作用的主动捕获能够促使目标化合物自发地吸附并包裹在载体基质中。值得注意的是，这一过程可直接在复杂的多组分环境中进行，无需对目标分子进行额外的分离或纯化步骤，从而提升了该系统的实际应用性和操作便捷性（Moncho-Jordá等人，2019；Shahzad等人，2026）。水凝胶作为一种三维聚合物网络，具有较高的含水量以及可调控的物理化学性质，已被视为吸附和递送生物活性化合物的理想载体（Yang等人，2022）。与单组分水凝胶相比，复合水凝胶能够结合不同生物聚合物或功能分子的优点，从而提升网络稳定性、保水能力、机械性能、膨胀行为以及扩散调控能力（McClements，2024）。更重要的是，引入第二种组分可以带来额外的功能基团或结合位点，从而使水凝胶网络内的微环境得以调控，实现生物活性化合物的封装、保护及可控释放（K. Liu等人，2021；Yan等人，2024）。这些特性使得复合水凝胶特别适合那些既需要结构稳定性又需要分子级相互作用的食品应用场景。海藻酸钠是一种天然多糖，因其出色的生物相容性、优异的水凝胶形成能力以及丰富的功能基团，而被广泛用于水凝胶材料的制备（Abasalizadeh等人，2020；L. Cao等人，2020）。由于海藻酸钠含有大量的羧基和羟基，能够参与多种非共价相互作用。因此，将环糊精引入海藻酸钠网络中，不仅可以为富含羟基的多酚提供额外的结合位点，还能实现主客体包合与疏水相互作用，从而构成一种用于主动捕获苦味分子的协同体系。不过，目前尚不清楚海藻酸钠的分子量与环糊精的腔体大小之间的合理结构匹配，究竟如何影响EGCG的吸附行为及其在分子层面的苦味掩蔽效果。
在本研究中，研究人员使用了两种分子量的海藻酸钠（30 kDa和100 kDa）以及三种不同腔体大小的环糊精（α-CD、β-CD和γ-CD），制备了SA-CD复合水凝胶。这些水凝胶是通过葡萄糖δ-内酯和碳酸钙介导的内源凝胶化方法制得的。研究人员系统地分析了这些水凝胶的物理化学性质，包括微观结构、机械性能、膨胀行为以及水分分布情况。随后，他们对EGCG的吸附行为、模拟口腔条件下的释放情况以及苦味反应进行了评估，并通过动力学建模、热力学分析、界面相互作用分析以及分子对接等方法探讨了其背后的作用机制。本研究旨在构建具有可调结构的SA-CD复合水凝胶，同时阐明其协同增强EGCG捕获能力及调节感官体验的构效关系。
章节节选
材料
EGCG（纯度99%）购自中国西安的西安穆源生物科技有限公司。海藻酸钠（质量比为1:2，30 kDa）、海藻酸钠（质量比为1:2，100 kDa）以及碳酸钙（50纳米）则购自中国上海的上海麦克林生化有限公司。D-(+)-葡萄糖酸δ-内酯（GDL）（纯度≥99%）、α-环糊精、β-环糊精以及γ-环糊精均购自中国上海的阿拉丁公司。食品级海藻酸钠、GDL、碳酸钙、α-环糊精、β-环糊精和γ-环糊精则购自迎捷堂公司。
复合水凝胶对EGCG吸附的动力学分析
由于捕获EGCG是该水凝胶系统的核心功能目标，因此首先以吸附性能作为筛选标准。为了系统地明确海藻酸钠浓度、海藻酸钠与环糊精的摩尔比、海藻酸钠分子量以及环糊精腔体大小对EGCG吸附行为的影响，研究人员评估了不同复合水凝胶的吸附效率，并进一步研究了相应的吸附动力学规律。复合水凝胶在处理前后的外观变化为
结论
总体而言，本研究表明，通过合理调控海藻酸钠的分子量与环糊精的腔体大小，可以设计出能够高效捕获EGCG同时有效掩蔽其苦味的复合水凝胶。高分子量海藻酸钠能为复合水凝胶提供更好的机械强度和结构稳定性，而低分子量海藻酸钠则能提升其膨胀行为和保水能力。这可能与某种约束效应有关。
CRediT作者贡献说明
Yue Hu：数据整理、正式分析、实验研究、结果验证、初稿撰写。Xing Chen：数据整理、正式分析、资金获取、方法设计、研究指导、论文审阅与修改。Yan Huang：软件应用。Ziyi Zhu：实验研究、结果验证。Liqiang Zou：论文审阅与修改。Wei Liu：概念构思、资金获取、研究指导。
伦理声明
所有参与者或其法定代理人均已签署书面知情同意书，同意参与本研究并允许相关文章发表。同时，也严格保护了参与者的隐私权。
本研究是在遵守相关法律法规及研究所在当地制定的规范要求的前提下进行的。该研究已获得实验伦理与福利委员会的批准。（批准编号：20260630-001）
利益冲突声明
作者声明，他们不存在任何可能影响本文研究结果的已知财务利益或个人关系。
致谢
作者感谢以下机构的财政支持：中国国家重点研发计划（项目编号：2024YFD2101304）、中国国家自然科学基金（项目编号：32472284）、中国江西省双千计划（项目编号：jxsq2023101077）、中国江西省地方科技发展中央引导基金（项目编号：20252ZDD020002），以及中国南昌大学食品科学资源国家重点实验室研究项目（项目编号：SKLF-ZZA-202510）。
Yue Hu|Xing Chen|Yan Huang|Ziyi Zhu|Liqiang Zou|Wei Liu
中国江西省南昌市南昌大学食品科学与技术学院食品科学资源国家重点实验室，邮编330047
