《Food Chemistry》：Intermolecular interactions modulate the assembly and structure of Gli–CMCS nanoparticles and their influence on quercetin encapsulation and digestive release
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•分子间相互作用调控了谷醇溶蛋白-CMCS纳米粒的组装。•氢键是驱动纳米粒形成的主要作用力。•CMCS改变了谷醇溶蛋白的构象并改善了胶体稳定性。•谷醇溶蛋白-CMCS纳米粒实现了高槲皮素包封效率。•纳米粒结构影响了消化过程中的槲皮素释放。引言槲皮素是一种天然黄酮类化合物，具有
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分子间相互作用调控了谷醇溶蛋白-CMCS纳米粒的组装。
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氢键是驱动纳米粒形成的主要作用力。
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CMCS改变了谷醇溶蛋白的构象并改善了胶体稳定性。
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谷醇溶蛋白-CMCS纳米粒实现了高槲皮素包封效率。
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纳米粒结构影响了消化过程中的槲皮素释放。
引言
槲皮素是一种天然黄酮类化合物，具有强大的抗氧化、抗炎和促健康特性，已被广泛应用于功能性食品和营养补充剂领域（Lai & Wong, 2022）。然而，其实际应用受到水溶性差、化学稳定性低以及由此导致的生物利用度低等严重限制（Liu, Barber, Kellow, & Williamson, 2025）。为解决这些挑战，已开发出多种递送系统以提高疏水性生物活性化合物的分散性、稳定性和胃肠道行为（Li 等，2023；Liu 等，2026）。其中，基于蛋白质的纳米粒因其生物相容性、生物可降解性以及固有的与疏水性分子相互作用的能力而日益受到关注（Deb & Thakur, 2022；Lin 等，2025）。谷醇溶蛋白（Gli）是一种植物来源的储存蛋白，由于其两亲性性质和强烈的疏水结构域，尤其有望作为递送载体，有利于疏水性化合物的包封（Li 等，2023；Voci, Fresta, & Cosco, 2021）。然而，Gli纳米粒通常表现出较差的胶体稳定性，并且在pH值变化、离子强度改变和热处理等环境条件下容易发生聚集（Li 等，2026；Wei 等，2025）。此外，它们对胃内环境的耐受性有限（Teng 等，2025），并且在胃肠道消化过程中缺乏对包封化合物释放的有效控制，常常导致在胃阶段过早释放和在肠阶段无控制释放（Avadanei & Brunchi, 2024），这限制了它们作为复杂食品和胃肠道环境中递送系统的有效性。
为克服这些局限性，已探索了多种策略，包括pH值调节、水解以及使用表面活性剂或共溶剂来提高基于Gli的纳米粒的稳定性和功能性（Guo 等，2025；Wang 等，2025；Wu 等，2025）。然而，这些方法可能涉及苛刻条件、引入非食品级组分或仅能提供有限的长期稳定性。在此背景下，蛋白质-多糖复合已成为一种有效且适合食品应用的策略（Li 等，2026；Wu, Kong, Zhang, Hua, & Chen, 2018）。羧甲基壳聚糖（CMCS）是一种水溶性壳聚糖衍生物，由于其良好的生物相容性、电荷特性以及与蛋白质相互作用的能力，特别适用于此目的（Ahmed, Rafi, & Muslim, 2026）。CMCS已与不同蛋白质结合，以改善疏水性化合物递送系统的稳定性和包封性能，包括大豆蛋白（Teng, Luo, & Wang, 2013）、玉米醇溶蛋白（Xu 等，2024）和乳铁蛋白（Jiang, Cao, Guan, Zeng, & Li, 2025）。
近期研究也将这种方法拓展到了Gli-CMCS纳米粒。Zhang 等（2025）报道，以2:1质量比制备的Gli-CMCS纳米粒实现了93.88%的姜黄素包封效率，FTIR分析表明氢键和静电相互作用参与其中。类似地，Huang, Wang, Zhang, You, and Li（2025）开发了用于递送（+）-鼠李酮的Gli-CMCS纳米粒，并评估了其物理化学性质和潜在应用。这些研究证明了使用CMCS改善基于谷醇溶蛋白递送系统性能的可行性。然而，纳米粒形成的分子基础仍然认识不足。特别是，先前的研究主要依赖间接证据，如FTIR光谱变化，来推断分子间相互作用的参与，而不同相互作用力对纳米粒组装的相对贡献尚未得到直接考察。更重要的是，这些相互作用如何影响谷醇溶蛋白构象和纳米粒组织结构，以及这些结构变化是否与包封生物活性化合物的胃肠道命运相关，仍不明确。
更好地理解这些关系很重要，因为纳米粒结构与其在消化过程中的行为密切相关。氢键、静电相互作用、疏水相互作用和二硫键可能以不同的方式对蛋白质-多糖复合体的形成和稳定性做出贡献，而这些相互作用的变化可以改变蛋白质构象和颗粒组织。然而，这些力如何共同决定Gli-CMCS纳米粒的结构，并进而影响消化过程中包封化合物的释放，尚未得到系统研究。填补这一空白将为理解和调节Gli-CMCS递送系统的消化性能提供更直接的依据。
因此，本研究调查了Gli-CMCS纳米粒的形成机制，并检验了分子间相互作用与其结构和消化性能之间的关系。采用尿素、SDS和DTT进行化学破坏实验，以评估氢键、疏水相互作用和二硫键的相对贡献，同时使用紫外-可见光谱、荧光光谱、FTIR和圆二色谱来表征分子相互作用和谷醇溶蛋白构象的变化。分子对接进一步用于检验谷醇溶蛋白与槲皮素之间的相互作用。对所制备的纳米粒进行了粒径、Zeta电位、微观结构和物理稳定性表征，随后对载槲皮素纳米粒进行了包封性能和在体外胃肠道消化过程中表观释放的评估。通过将分子间相互作用与纳米粒结构和槲皮素的消化行为联系起来，本研究旨在为Gli-CMCS纳米粒的形成提供机制性理解，并探讨其对疏水性生物活性化合物递送的意义。
章节摘要
材料
谷醇溶蛋白购自麦克林生化科技有限公司（上海，中国）。羧甲基壳聚糖（CMCS，取代度：0.9，分子量：50-150 kDa）购自麦克林生化科技有限公司（上海，中国）。槲皮素（纯度≥97%）由源叶生物科技有限公司（上海，中国）提供。所有其他试剂，包括乙醇和缓冲液组分，均为分析纯。所有实验均使用去离子水。
Gli-CMCS纳米粒的形成机制与结构演变
如图1A所示，单独的谷醇溶蛋白（4:0）浊度相对较高（0.0572），表明存在自聚集的蛋白质结构（Teng 等，2025）。加入CMCS后，在4:1比例下浊度略有下降（0.0565），在2:1和1:1比例下达到显著更低的值（分别为0.0478和0.0471，p < 0.05），表明Gli-CMCS复合物的形成改善了颗粒分散并减少了大聚集体。先前的研究报告指出
结论
谷醇溶蛋白与CMCS之间的相互作用诱导了谷醇溶蛋白分子的构象重排并促进了纳米粒的形成，氢键和静电相互作用被确定为对纳米粒组装有重要贡献的驱动力。适当的CMCS掺入，特别是在谷醇溶蛋白比例为2:1至1:1时，改善了颗粒分散性、胶体稳定性和结构均匀性。槲皮素被高效包封在纳米粒中，实现了
CRediT作者贡献声明
刘秉娜：撰写 – 原稿，验证，软件，方法学，调查，数据整理。王静：验证，方法学。袁嘉浩：验证，调查。郝亚程：软件，方法学。杨青：方法学，数据整理。刘鑫：调查，数据整理。宫志勇：数据整理。郭潇：方法学，资金获取。
资金支持
本研究由湖北省自然科学基金（编号：2025AFB221）、湖北省重点研发计划（编号：2024BBB030；编号：2025BBB061）资助。
利益冲突声明
作者声明，他们没有任何已知的竞争性经济利益或个人关系，这些利益或关系可能被认为影响本文所报道的工作。
刘秉娜|王静|袁嘉浩|郝亚程|杨青|刘鑫|宫志勇|郭潇
