《Food Chemistry》：Ultrasound-modulated whey protein isolate fibrils for curcumin delivery: Structural changes, functional properties, and bioaccessibility
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•适度超声处理将长WPIF转变为短棒状纳米纤维。•超声降低了β-折叠含量，增加了疏水性和-SH暴露。•优化的超声处理增强了WPIF的功能特性。•UWPIF稳定的乳液实现了91.7%的姜黄素包封率。•UWPIF@Cur乳液有效提高了姜黄素的体外生物可及性。引言乳清蛋白浓缩物（W
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适度超声处理将长WPIF转变为短棒状纳米纤维。
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超声降低了β-折叠含量，增加了疏水性和-SH暴露。
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优化的超声处理增强了WPIF的功能特性。
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UWPIF稳定的乳液实现了91.7%的姜黄素包封率。
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UWPIF@Cur乳液有效提高了姜黄素的体外生物可及性。
引言
乳清蛋白浓缩物（WPI）因其卓越的营养益处和优良的理化特性而被广泛应用于食品体系（Mestawet等，2024）。然而，天然WPI紧密的球状结构限制了其在特定环境中的功能性（Ali等，2023）。过去几年中，使球状蛋白质自组装成有序淀粉样纤维的能力已成为增强其功能特性最具前景的手段之一。此类纤维具有极高的纵横比，具有优异的力学特性和特殊的界面吸附行为（Yue等，2022）。然而，使用传统酸-热法合成的纤维在长度上往往不均匀，且容易形成微米级纤维网络，导致功能行为不稳定（Yang等，2024）。研究表明，蛋白纤维的功能与其微观结构密切相关。蛋白纤维的长度和柔韧性是影响乳液性能的重要因素（Xu等，2023）。适量添加蠕虫状WPIF可促进其在油滴上的吸附和富集，改变乳化性能。这可能是由于蛋白纤维具有独特的界面特性，在不同形态下形成乳液所致（Liu等，2021）。因此，控制WPIF的长度和形态对于最大化其功能特性并提高其实用性至关重要。
超声作为环境友好的非热物理加工方法之一，因超声的空化效应和机械剪切效应，在蛋白质结构修饰领域得到了广泛研究。在蛋白质纤维化研究中，超声目前主要用于促进纤维形成。研究发现，对大豆蛋白浓缩物进行适度超声预处理可显著增加其分散性和表面疏水性（Hu & Li, 2021; Ni等，2025）。此外，Yang等（2024）撰写的研究论文调查了超声在花生蛋白纤维化各个阶段（滞后相、延伸相和平台相）的应用效果，发现超声在滞后相的应用对提高蛋白水解和成核反应速率非常有效，可显著增强纤维的形成。然而，超声具有强烈的双重性。它在机械上有助于成核，同时也会导致成熟纤维的断裂。研究表明，超声通过减小蛋白聚集体尺寸可提高纳米粒子的均匀性（Nasrabadi等，2021）。此外，对WPIF聚集体进行超声处理可暴露更多疏水基团（Mantovani等，2018）。超声波同样能使猪肌原纤维展开，暴露出额外的疏水和氢键位点（Zhao等，2022）。Yang等（2024）还发现，未经处理的 Ara-chin淀粉样纤维具有比超声处理后的纤维更长的线性结构，后者具有更好的乳化和起泡性能。因此，超声可成为调控纤维结构的有用工具。
姜黄素（Cur）是一种多酚类化合物，溶于脂肪，具有多种生理活性（Ge等，2024）。这证明其在功能食品领域具有广泛的用途。然而，其在水中高度不溶且理化稳定性低，因此在胃肠消化过程中容易发生降解。这导致生物可及性受限，从而在一定程度上限制了其在食品体系中的应用（Zeng等，2023）。乳液递送系统已经得到开发，并成功克服了使用Cur的相关限制。用油层包裹Cur可屏蔽外部环境影响，减少氧化降解并提高稳定性（Kharat等，2018; Shen等，2023）。目前，蛋白稳定乳液的效率极高。研究表明，用WPI颗粒稳定的乳液可在长时间暴露于肠道条件时实现Cur的持续释放（Lv等，2020）。此外，根据Li等（2023d）进行的研究，米胶纤维稳定乳液具有良好的Cur生物可及性，并与控释特性呈正相关。同样，Wu等（2022）报告称，由混合长度豌豆蛋白淀粉样纤维制成的乳液系统大大提高了叶黄素的稳定性。尽管含有疏水性活性物质的蛋白纤维稳定乳液具有显著优势，但仍需研究如何修饰WPIF结构以获得更好的界面特性，从而配制出高效Cur负载乳液系统。
本研究调查了超声功率（0–600 W）和处理时间（0–15分钟）对WPIF结构和功能特性的影响，并进一步评估了其在Cur递送系统中的应用。借助圆二色谱（CD）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）和荧光光谱，研究了不同超声条件对WPIF结构变化的影响。还使用透射电子显微镜（TEM）、粒径分布、Zeta电位测定和表面疏水性评估了相应的形态和理化性质变化。通过乳化性能、起泡行为和体外自由基清除活性评估了超声暴露对WPIF功能性的影响。基于这些结果，开发了负载Cur的乳液系统，并在体外模拟消化模型中评估了其递送性能。因此，本研究旨在利用超声处理调控WPIF结构，并阐明超声诱导的纤维结构变化、功能特性、Cur负载乳液形成和Cur递送性能之间的关系。与以往主要关注超声处理蛋白质或传统基于蛋白质的Cur递送系统的研究相比，本研究强调WPIF纤维化后的调控及其在提高疏水性生物活性化合物递送效率方面的潜在作用。
章节摘要
材料与试剂
WPI（Hilmar 9410）购自Hilmar Corp.（美国加利福尼亚州）。Cur（纯度>90%）购自Sigma-Aldrich Co.（中国上海）。其他化学试剂均为分析纯。整个研究过程中使用去离子水进行实验。
WPIF和UWPIF的制备
WPIF的制备基于Pang等（2025b）提出的程序。在室温下，在磁搅拌下制备1%的WPI溶液，并在4 °C下过夜水合。随后用HCl将pH值调至2.0，
CD光谱
使用CD光谱评估超声处理对WPIF二级结构的影响。未经处理的WPIF的α-螺旋、β-折叠、β-转角和无规卷曲含量分别为10.8%、39.21%、19.39%和30.58%（图1A）。这呈现出典型的β-折叠主导结构（Yuan等，2025）。随着超声功率从0增加到600 W，β-折叠含量先降低后再次升高，在500 W时降至最低值35.27%。这
结论
本研究系统地阐明了超声处理如何调控WPIF的功能和结构特性，并阐明了其在构建Cur负载乳液递送系统中的作用机制。研究结果表明，适度的超声处理（500 W，6分钟）能有效破坏维持纤维结构的分子间力，诱导WPIF从长纤维网络转变为分散良好的短棒状纳米碎片。这些结构
CRediT作者贡献声明
苗超：写作 – 审阅与编辑，写作 – 原始草稿，监督，软件，形式分析，数据整理，概念化。宋志山：软件，形式分析。张希元：软件，形式分析。陈晓红：监督。张海娇：监督。时佳：监督。张伟：监督。赵钱宇：写作 – 审阅与编辑，监督。邹阳：监督。姜玉军：写作 – 审阅与编辑，监督。
伦理声明
作者声明本研究决定不涉及人类或动物受试者。
未引用参考文献
An和Li, 2025
Leng, Li, Zhao和Bian, 2025
Li等, 2023
Li等, 2023
Li等, 2023
Li等, 2020
Li和Wang, 2023
Li等, 2020
Liu, Wu, Liang和Zheng, 2024
Liu等, 2024
Pang等, 2025
Pang等, 2025
Pezeshk和Abdollahi, 2025
Wang等, 2025
Wang等, 2025
Wang等, 2025
Zhang等, 2024
利益冲突声明
作者声明他们不存在已知的可能影响本文报告工作的竞争性经济利益或个人关系。
致谢
本研究未获得公共、商业或非营利部门的资助机构提供的任何专项资助。
苗超|宋志山|张希元|陈晓红|张海娇|时佳|张伟|赵钱宇|邹阳|姜玉军
