多功能益生元策略：交联2′-岩藻糖基乳糖-马铃薯蛋白水解物偶联物包封白藜芦醇以共递送至有益肠道细菌

《Foods》：A Multi-Functional Prebiotic Strategy: Crosslinked 2′-Fucosyllactose-Potato Protein Hydrolysate Conjugates Encapsulating Resveratrol for Co-Delivery to Beneficial Gut Bacteria

　　

益生元主要是不可消化的碳水化合物基底，被有益肠道微生物选择性利用以支持宿主健康。研究人员先前开发了含蛋白益生元，可将碳水化合物和蛋白质底物共同递送至结肠，在结肠中肠道微生物竞争有限的可用氮源，从而与常规碳水化合物益生元相比增强了微生物生长、代谢活性和宿主健康。白藜芦醇是一种来源于葡萄的多酚，具有抗氧化、抗炎和新颖的益生元活性。在此，研究人员开发了一种基于2^′-岩藻糖基乳糖-马铃薯蛋白水解物（2^′-FL-PPH）美拉德反应偶联物胶束包封白藜芦醇的多功能含蛋白益生元系统，并随后进行京尼平交联。这种交联的2^′-FL-PPH-白藜芦醇系统旨在限制蛋白质和白藜芦醇的过早吸收，增强其结肠共递送。研究人员表征了包封功效、理化性质、消化率和结肠递送能力。该偶联物（10 mg/mL 2^′-FL-PPH）有效截留了白藜芦醇（600 μM），表现出约28 nm的平均粒径和79.5 ± 4.9%的包封率。结合研究表明，白藜芦醇与2^′-FL-PPH之间存在主要以疏水相互作用为主的结合。该偶联物防止了白藜芦醇在水性介质中的结晶，而京尼平交联增强了对模拟胃肠道消化的抵抗力并抑制了白藜芦醇的过早释放，增加了预期到达结肠的比例。总的来说，该系统实现了碳水化合物、多肽和白藜芦醇的结肠共递送，为促进有益菌群和肠道健康提供了一种新策略。

人类肠道微生物组由数以万亿计的微生物组成，它们作为一个代谢活跃的“器官”发挥作用，调节免疫发育、病原体防御和代谢等。平衡且多样的菌群对维持人体健康至关重要，而菌群失调与代谢性、炎症性及其他慢性疾病相关。在塑造肠道菌群的各种因素中，饮食起着关键作用，其中益生元被广泛认为是重要的调节剂。除了经典的寡糖益生元外，某些多酚因其益生元特性而日益受到认可。白藜芦醇是一种存在于葡萄等植物中的多酚，具有抗氧化和抗炎特性，并能通过调节肠道菌群组成和代谢发挥新兴的益生元活性。然而，白藜芦醇的有效结肠递送仍面临挑战。由于其水溶性差，且在上消化道中的高吸收率及快速的二期代谢导致其全身生物利用度极低，只有有限比例的口服白藜芦醇能以完整形式到达结肠供肠道微生物利用。为解决这一问题，研究人员在前期开发含蛋白益生元的基础上，提出将白藜芦醇包封在2^′-FL-PPH偶联物胶束中，并通过京尼平交联稳定结构，以限制多肽和多酚的过早吸收，增加其完整到达结肠的比例。该研究发表在《Foods》上，为下一代益生元补充剂的设计提供了创新策略，对促进肠道和代谢健康具有重要意义。

研究人员主要采用了以下关键技术方法：首先通过胃蛋白酶和胰蛋白酶对马铃薯蛋白进行预水解，然后利用美拉德反应将2^′-FL与PPH偶联。随后将白藜芦醇包封于2^′-FL-PPH偶联物胶束中，并使用京尼平进行交联。采用动态光散射（DLS，用于分析粒径分布）分析粒径分布和Zeta电位；通过反相高效液相色谱法（HPLC，用于分离和定量分析）测定包封率和载药量；利用紫外-可见吸收光谱（UV-Vis，用于定性检测物质相互作用）和傅里叶变换红外光谱（FTIR，用于检测分子振动和化学键）研究结合相互作用；借助光学显微镜和冷冻透射电子显微镜（Cryo-TEM，用于观察低温下的微观形态）观察形态和结晶情况；使用十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳（SDS-PAGE，用于按分子量分离蛋白质）评估体外模拟胃肠道消化后的消化率及白藜芦醇释放情况。

粒径分布和Zeta电位
通过DLS分析表明，2^′-FL-PPH在10 mg/mL浓度下能有效包封高达600 μM的白藜芦醇，形成平均粒径约28 nm的单一群体颗粒，且Zeta电位约为-29.4 mV，表明胶体颗粒具有较高的稳定性。

包封率和载药量
通过HPLC定量分析得出，在600 μM白藜芦醇与10 mg/mL 2^′-FL-PPH的最佳配比下，系统的载药量达到10.9 ± 0.7 μg/mg，包封率为79.5 ± 4.9%，显示出其作为难溶性生物活性物质载体的巨大潜力。

结合研究
通过UV-Vis和FTIR分析证实，白藜芦醇与2^′-FL-PPH之间发生了相互作用。光谱变化主要集中在CH₂和CH₃伸缩振动区域，表明二者之间的结合主要由疏水相互作用介导，并可能通过氢键进一步稳定。

光学显微镜
通过光学显微镜观察发现，白藜芦醇单独在水性介质中易形成结晶，而加入2^′-FL-PPH后，在浓度高达800 μM时仍未观察到可见晶体。这表明2^′-FL-PPH能有效抑制白藜芦醇的结晶，维持其溶解状态。

京尼平交联
通过测定600 nm处吸光度、游离胺基比例以及SDS-PAGE分析证实了京尼平交联的成功。交联导致蛋白质分子量增加，游离胺基减少，且随着京尼平浓度升高，交联程度加深。

冷冻透射电子显微镜
通过Cryo-TEM成像观察到，2^′-FL-PPH自组装形成蠕虫状胶束和球形胶束。白藜芦醇的包封和低水平京尼平交联未明显改变胶束的整体形态，表明交联在保持胶束结构的同时可能增强了其完整性。

消化率
通过体外模拟胃肠道消化和SDS-PAGE分析表明，非交联复合物表现出较低的可消化性，残余多肽分子量主要在5-25 kDa之间，难以被小肠吸收。京尼平交联进一步降低了蛋白水解程度，高分子量物质持续存在，表明交联显著增强了对胃肠道消化的抵抗力。

消化过程中的白藜芦醇释放
通过Amicon超滤离心管分离消化产物并经HPLC检测发现，2^′-FL-PPH包封使得白藜芦醇在消化后的释放量相比于纯水基质有所增加，这可能与胆汁酸竞争结合有关。而京尼平交联显著抑制了白藜芦醇在消化过程中的过早释放，增加了预期到达结肠的白藜芦醇比例。

在讨论部分，研究人员指出，尽管白藜芦醇在2^′-FL-PPH中的释放量有所增加，但京尼平交联成功抑制了这种过早释放，并显著提高了系统在胃肠道消化中的稳定性，从而有望使更多的碳水化合物、多肽和白藜芦醇共同到达结肠。此外，京尼平本身具有抗炎活性，为系统提供了额外的治疗潜力。然而，本研究尚未直接评估该交联系统对肠道微生物生长和代谢的具体影响，后续需要通过微生物发酵或体内研究来验证其结肠命运和生物功能。

研究结论部分翻译如下：
在本研究中，研究人员开发并表征了一种基于2^′-FL-PPH偶联物形成包封白藜芦醇胶束复合物并由京尼平交联稳定的多功能益生元递送系统。该偶联物有效截留了白藜芦醇，形成稳定的胶束结构。京尼平交联增强了复合物的结构完整性而不改变胶束形态，显著降低了对胃肠道蛋白水解的敏感性，并大大减弱了模拟消化过程中白藜芦醇的过早释放。因此，预计更大比例的含蛋白益生元偶联物和白藜芦醇将到达结肠。重要的是，两种成分均有助于促进健康功能：2^′-FL-PPH可有益地调节肠道菌群，增强肠道屏障功能，改善体内肠道和代谢健康，而白藜芦醇则以其抗炎和支持有益菌群的效应而闻名。此外，京尼平本身具有抗炎活性，这意味着增加了治疗维度。总之，该多功能系统实现了碳水化合物、多肽和多酚底物向有益共生结肠细菌的同步靶向共递送，预计可表现出增强的益生元活性，同时提供潜在的抗炎益处。总体而言，这项工作提出了一个将增强结肠递送与多种生物活性相结合的下一代益生元平台，为促进肠道和代谢健康以及缓解与菌群相关的炎症提供了一种有前景的策略。因此，这项工作呈现的发现为功能性食品和新型益生元配方的开发提供了有趣的见解。未来的研究将在体内评估该系统与传统益生元和含蛋白益生元相比的益生元活性和健康益处。