《International Journal of Biological Macromolecules》：Structural characterization, antioxidant activity and bioaccessibility of luteolin-gellan gum covalent complex via free radical-induced coupling
编辑推荐：
•通过自由基接枝法制备了吉兰杆菌胶-木犀草素复合物。•与游离木犀草素相比，GG-LUT复合物表现出更优异的抗氧化性能。•GL-80表现出最高的包封率，同时具有更优异的抗氧化活性和生物可及性。引言木犀草素（LUT）是一种天然存在的黄色黄酮类化合物，广泛分布于各种蔬菜和水果中。它
- •
通过自由基接枝法制备了吉兰杆菌胶-木犀草素复合物。
- •
与游离木犀草素相比，GG-LUT复合物表现出更优异的抗氧化性能。
- •
GL-80表现出最高的包封率，同时具有更优异的抗氧化活性和生物可及性。
引言
木犀草素（LUT）是一种天然存在的黄色黄酮类化合物，广泛分布于各种蔬菜和水果中。它具有多种生物活性，包括抗氧化、抗炎和抗菌作用[1]、[2]、[3]、[4]。木犀草素的结构中含有四个酚羟基和一个α,β-不饱和酮结构，这赋予其优异的抗氧化能力[5]、[6]。然而，木犀草素中的邻二羟基极易被空气中的氧气氧化，导致邻醌等副产物的形成，从而降低其抗氧化能力[7]。此外，木犀草素具有刚性的平面分子骨架，分子间排列紧密，导致其溶解度极低。口服后，它无法在胃肠道中消化或释放，这严重限制了其在食品工业中的应用[8]。因此，迫切需要开发策略来克服木犀草素溶解度差和生物利用度低的问题。
在食品工业中，已有大量疏水性多酚类化合物通过与多糖结合来增强其抗氧化活性和生物利用度的报道[9]、[10]。例如，刺槐豆胶与姜黄素和槲皮素的组合增强了多酚的溶解度和抗氧化性能[11]。阿魏酸与果胶形成的共轭物使阿魏酸的抗氧化能力提高了约50%[12]。壳聚糖-迷迭香酸共轭物表现出比游离酚类化合物强三倍的自由基清除能力，同时减少活性氧物种的生成[13]。通过碳二亚胺法制备的壳聚糖和绿原酸聚合物表现出优异的超氧化物自由基清除能力[14]。
吉兰杆菌胶（GG）是一种广泛使用的递送载体材料，其特征为水溶性阴离子多糖[15]。它具有优异的生物相容性、安全性、溶解度和可降解性。GG很容易与功能性食品成分结合并形成稳定的复合物[16]，例如葛根素、绿原酸和原花青素[3]、[4]、[17]、[18]。此外，GG能够有效保护多酚类化合物并实现其在胃肠道中的靶向释放。例如，银杏多糖提取物对胃肠道具有显著的抗炎作用[19]、[20]。GG中酰基基团的存在可以诱导各种分子变化，从而增强多酚类化合物的稳定性[21]。例如，螯合槲皮素的吉兰杆菌胶形成的水凝胶表现出pH响应性释放行为和小肠中的持续释药特性，表明该凝胶包裹槲皮素后具有良好的肠稳定性[22]。
在多糖-多酚复合物体系的研究中，已经探索了非共价和共价键合类型的相互作用[23]、[24]。非共价相互作用（如疏水力、氢键、静电吸引）温和且可逆，保持了两种组分的天然结构[25]、[26]。然而，这些复合物往往表现出稳定性不足、生物相容性差，以及在胃肠道条件下易被消化酶降解、pH波动或热处理的敏感性，导致多酚类化合物的提前释放和生物利用度的降低[19]、[20]。相比之下，共价键合形成了不可逆的化学连接（如酯键、醚键、C
C键），显著增强了共轭物的结构完整性、抗氧化稳定性和控制释放性能[27]。近年来，基于过氧化氢的氧化偶联系统因其操作简单、反应可控和无毒交联剂等优势，被广泛用于构建多糖-多酚共价复合物，成为兼顾稳定性和安全性的代表性策略。尽管共价接枝需要额外的反应步骤和纯化过程，但它提供了优异的降解保护和持续提高疏水性多酚类化合物生物利用度的能力[28]、[29]。
高酰化吉兰杆菌胶（GG）的葡萄糖和鼠李糖残基上含有多个游离羟基，同时葡糖醛酸单元上具有固有的羧基[30]。黄酮类化合物主要在其B环儿茶酚（3′,4′-OH）和C-3/A环5/7-OH位点发生反应，形成苯氧基自由基，与多糖烷氧基自由基偶联生成醚键（C–O–C），而多糖羧基（天然的或H?O?引入的）与黄酮类化合物的-OH缩合形成酯键[31]、[32]。在本体系中，H2O2/抗坏血酸体系作为氧化还原引发剂发挥作用，而不仅仅是作为氧化剂。同时，木犀草素的酚羟基可被氧化形成苯氧基自由基、半醌或醌中间体。随后，活化的大分子位点通过与LUT衍生的活性中间体进行自由基偶联或亲核加成来促进共价接枝[33]。
本研究首次报道了通过H2O2/抗坏血酸自由基接枝法将LUT共价接枝到高酰化吉兰杆菌胶上的研究。假设GG中的羟基可以与LUT中的羟基和羧基形成醚键或酯键，从而实现共价结合。采用各种理化方法对GG-LUT复合物进行了表征，并进一步研究了其结构对抗氧化活性和生物利用度的影响。本研究中收集的广泛实验数据——包括接枝效率、粒径、Zeta电位、光谱特性以及不同反应物比例下的活性响应——构成了一个典型的多维"组成-结构-性能"数据集，为在食品胶体和功能性配料递送领域应用人工智能提供了宝贵的训练基础。事实上，近年来人工智能在医学研究和临床诊疗方面取得了显著进展，例如AlphaFold AI模型[34]和大型语言模型[35]。这些方法有望为本研究构建的"组成-结构-性能"数据集提供新的分析方法，从而加速功能性多糖-多酚复合物的开发。
片段摘录
材料
高酰化吉兰杆菌胶（纯度99.5%，酰化含量11.67%）为食品级，购自合肥博美生物科技有限公司。木犀草素（纯度98%）购自合肥博美生物科技有限公司。高酰化吉兰杆菌胶的平均分子量约为0.5×106 g/mol。本研究中使用的其他所有试剂均为分析纯。
GG-LUT复合物的制备
将0.6 g吉兰杆菌胶在100 mL去离子水中搅拌水化8小时。然后加入5 mL 5.0 M H?O?和1.25 g
LUT和GG-LUT复合物的粒径、PDI、Zeta电位、接枝率和浊度
如表1所示，LUT的粒径为2.87 μm，GL-80的粒径为1.84 μm。LUT能够与GG相互作用，从而促进稳定复合物颗粒的形成[41]。所有GG-LUT复合物的Zeta电位均超过40 mV，表现出优异的物理稳定性。值得注意的是，GG-LUT复合物（木犀草素浓度为0.08%）的Zeta电位最高，达到49.67 mV，表明GG与LUT之间的相互作用最强
结论
本研究通过自由基接枝法成功制备了瓜尔胶（GG）和木犀草素（LUT）的共价复合物，旨在增强木犀草素的抗氧化活性和生物利用度。结构表征证实，LUT的酚羟基（-OH）与GG的活性氢或氧位点形成共价键，从而建立了稳定的醚键。这是因为H2O2/抗坏血酸氧化还原体系产生的活性自由基
CRediT作者贡献声明
朱梦璐：撰写 – 原稿、调查、概念构思。程晓乐：调查、正式分析。杨欢：调查、数据管理。刘若楠：调查、数据管理。郭娜：方法论、概念构思。朱桂兰：撰写 – 审阅与编辑、监督、项目管理、资金获取。
利益冲突声明
我们声明，我们与其他人或组织不存在任何可能不当影响我们工作的财务和个人关系。对于任何产品、服务和/或公司，我们不存在任何性质或种类的专业或其他个人利益，这些利益可被解释为影响本手稿中提出的立场或对其进行审查。
致谢
我们感谢安徽省绿色食品乡村振兴协同技术服务中心项目（GXXT-2023-041）、合肥师范学院绿色食品深加工与资源综合利用研究创新团队（2025KYTD17）以及安徽省药食同源自然资源开发利用工程实验室开放项目（2025KYPT02）的支持。
朱梦璐|程晓乐|杨欢|刘若楠|郭娜|朱桂兰
