超声辅助组装黑木耳多糖-大豆分离蛋白纳米颗粒：提取方法对功能特性的影响

《Food Chemistry: X》：Ultrasound-assisted assembly of Auricularia auricula-judae polysaccharide–soy protein isolate nanoparticles: The effect of extraction methods on functional properties

　　

1. 与常规热水提取（hot water extraction，HWE）相比，超高压辅助热水提取（ultra-high-pressure-assisted hot water extraction，UHP）降低了黑木耳多糖（Auricularia auricula-judae polysaccharides，AAP）的分子量并优化了其微观结构，从而有效改善了其乳化特性和抗炎活性。
2. 研究人员采用超声辅助非热自组装策略构建黑木耳多糖-大豆分离蛋白（soy protein isolate，SPI）复合纳米颗粒，无需化学交联剂，并确定了最佳工艺：配比1:1、超声功率300 W、时间10 min。
3. 超声辅助自组装成功制备了由氢键和疏水相互作用协同驱动的均匀AAP-SPI纳米颗粒。超声组装诱导复合物结构重排并降低结晶度，为纳米颗粒的形成提供了明确的结构基础。

**超声辅助组装黑木耳多糖-大豆分离蛋白纳米颗粒：提取方法影响功能特性的研究解读**

**一、研究背景与问题**

黑木耳（*Auricularia auricula-judae*）是一种广泛食用的食用菌，其多糖（黑木耳多糖，*Auricularia auricula-judae* polysaccharides，AAP）具有抗氧化、免疫调节等生物活性，在功能性食品和生物材料领域具有应用潜力。大豆分离蛋白（soy protein isolate，SPI）因高营养价值和优良的乳化性、凝胶性及自组装能力，常被用于构建生物活性物质递送体系。AAP富含羟基和多糖链，SPI具有两亲性结构，二者可通过氢键、静电吸引和疏水相互作用自组装形成稳定的多糖-蛋白质纳米颗粒。然而，传统热水提取（HWE）得到的多糖通常分子量大、链缠结严重，导致其界面活性和生物活性不理想。超高压辅助热水提取（UHP）是一种温和的物理处理技术，可能通过诱导多糖链适度解聚、降低分子量来改善其功能特性。但目前关于提取方法如何影响多糖的乳化性、抗炎活性及其与蛋白质的组装行为仍缺乏系统研究。已有研究多聚焦于提高多糖得率，而较少关注提取策略对多糖结构与功能关系的调控。为此，研究人员提出假设：超声处理可增强分子重排和自组装，形成粒径更小、分布更均匀、zeta电位绝对值更高的稳定纳米颗粒；UHP提取可改善AAP的分子特性，从而促进其与SPI的组装。

**二、研究内容与结论**

研究人员比较了UHP-AAP和HWE-AAP的乳化性和体外免疫调节活性，并选用性能更优的UHP-AAP与SPI，通过超声辅助自组装制备复合纳米颗粒，系统考察了原料配比、超声功率和时间对纳米颗粒理化性质的影响，并利用多种手段表征其结构。研究结果表明，UHP提取可显著提高AAP的乳化活性指数（emulsifying activity index，EAI）和乳化稳定性指数（emulsifying stability index，ESI），并增强其在脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）诱导的RAW264.7巨噬细胞模型中的抗炎活性。以UHP-AAP和SPI为原料，在配比1:1、超声功率300 W、时间10 min的条件下，可获得平均粒径约318 nm、多分散系数（polydispersity index，PDI）约0.2136、zeta电位约-43 mV的均匀复合纳米颗粒。傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、X射线衍射（XRD）、热重分析（TGA）和扫描电子显微镜（SEM）分析证实，AAP和SPI通过氢键、静电吸引及疏水相互作用形成非共价复合物，复合后结晶度降低、热稳定性提高，微观结构由致密片层变为疏松多孔网络。该研究建立了“提取方法-多糖结构-功能特性-组装行为”之间的关系模型，为多糖-蛋白质递送系统的设计提供了新思路。

**三、关键技术方法**

本研究采用的主要方法包括：超高压辅助热水提取（UHP）与传统热水提取（HWE）制备黑木耳多糖；采用高速均质结合分光光度法测定EAI和ESI；以LPS诱导的RAW264.7巨噬细胞为体外炎症模型，测定NO释放量和白细胞介素-1β（IL-1β）、白细胞介素-6（IL-6）、肿瘤坏死因子-α（TNF-α）分泌水平；通过超声辅助自组装制备AAP-SPI复合纳米颗粒，利用动态光散射（dynamic light scattering，DLS）和zeta电位分析优化配比、超声功率和时间；采用FT-IR、XRD、TGA和SEM进行结构表征。实验材料中，黑木耳采自中国吉林，SPI购自山西瑞茂生物技术有限公司。

**四、研究结果**

**3.1 多糖乳化性能的测定**：在0.5~10 mg/mL浓度范围内，两种多糖的EAI和ESI均随浓度增大而升高；UHP-AAP在所有浓度下均高于HWE-AAP，中高浓度（≥4 mg/mL）差异更明显。这表明UHP提取引起多糖链适度解聚和分子量降低，改善了多糖链的界面扩散和吸附能力，同时保留了足够的空间稳定作用，从而形成更稳定的界面膜，抑制液滴聚并。

**3.2 AAP的体外免疫调节活性**：在100~500 μg/mL浓度下，UHP-AAP和HWE-AAP均未对RAW264.7细胞产生明显细胞毒性。LPS刺激后，两种多糖均剂量依赖性地抑制NO释放及IL-1β、IL-6和TNF-α的分泌，但UHP-AAP的抑制效果显著优于HWE-AAP。例如，500 μg/mL时，UHP-AAP使NO释放降至约40 μmol/mL，抑制率超过60%；而HWE-AAP组NO仍约57 μmol/mL，抑制率仅约43%（p<0.05）。这说明UHP-AAP具有更好的免疫调节能力。

**3.3 不同因素对复合纳米颗粒zeta电位、粒径和PDI的影响**：当AAP与SPI配比从1:4增加到4:1时，纳米颗粒的zeta电位绝对值、粒径和PDI呈非线性变化。配比1:1时，zeta电位为-43 mV（绝对值大于30 mV），粒径最小（318 nm），PDI最低（约0.2136），表明此时电荷平衡最佳。超声功率从200 W升至300 W时，zeta电位绝对值增大至峰值，粒径和PDI降至最低；继续增大至500 W则参数反弹。超声时间从2 min延长至10 min时，zeta电位绝对值逐渐增大并达峰值，粒径和PDI降至最低；进一步延长至20 min则导致再聚集。因此确定最佳超声条件为300 W、10 min。

**3.4 复合纳米颗粒的红外光谱**：FT-IR谱图显示，复合后O-H/N-H伸缩振动峰（3000~3600 cm^-1）变宽并红移至约3280 cm^-1，强度降低，表明氢键增强；酰胺I带（约1650 cm^-1）和酰胺II带（约1540 cm^-1