壳聚糖分子量对其与阿拉伯胶复合凝聚的影响及其在无蛋白油脂包埋中的应用

《Food Research International》:Effect of molecular weights of chitosan on its complex coacervation with gum Arabic for protein-free oil encapsulation

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年09月28日 来源:Food Research International 8.8

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   •所有分子量的壳聚糖 (CS) 均能与阿拉伯胶 (GA) 形成复凝聚物。•150 kDa 分子量的 CS 诱导了最高的油包埋效率,为 60.0%。•热稳定性受两种材料及其复凝聚作用的影响。•150 kDa 分子量的 CS 诱导了最低的油氧化过氧化值。•较低的 CS 分子量在体

  
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    所有分子量的壳聚糖 (CS) 均能与阿拉伯胶 (GA) 形成复凝聚物。
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    150 kDa 分子量的 CS 诱导了最高的油包埋效率,为 60.0%。
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    热稳定性受两种材料及其复凝聚作用的影响。
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    150 kDa 分子量的 CS 诱导了最低的油氧化过氧化值。
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    较低的 CS 分子量在体外肠道过程中诱导了更大的脂肪酸释放。

引言

壳聚糖 (CS) 是一种源自几丁质的阳离子、线性且无毒多糖,在食品和医学科学领域引起了广泛关注。由于其富含氨基,CS 的等电点 (pI) 为 9,当溶液 pH 值低于其 pI 时保持正电荷 (Sirvi?, Kantola, Komulainen, & Filonenko, 2021)。它已被广泛用于包埋和递送各种活性物质,如生物活性食品成分 (Maleki, Woltering, & Mozafari, 2022)、肥料 (Riseh, Vazvani, & Kennedy, 2023) 和药物 (Manna 等,2023)。因此,基于 CS 的包埋系统在食品工业中递送生物活性化合物方面具有广阔的前景。
CS 的分子量 (MW) 在决定基于 CS 的包埋系统的功能特性方面起着重要作用。例如,对于包埋精油的喷雾干燥 CS 微颗粒,与较高 MW 的 CS (190–310 kDa) 相比,较低 MW 的 CS (50–190 kDa) 促进了更高的体外释放率 (Bahrampour, Peighambardoust, Amini, & Soltanzadeh, 2023)。同样,发现 CS 的 MW 会影响 CS 稳定的 Pickering 乳液中姜黄素的包埋效率 (EE) 和释放特性 (Ahmed Bhutto, Hira Bhutto, Wang, Iqbal, & Yi, 2024)。因此,选择合适的 CS MW 是设计有效的基于 CS 的包埋系统时的关键考量。
基于 CS 的复凝聚是一种构建包埋系统的宝贵技术。其潜在机制涉及带正电的 CS 与带负电的生物大分子之间的静电相互作用,包括蛋白质 (Hassanvand & Razavi, 2024) 和多糖 (Mu 等,2022)。后者通常比前者表现出较低的包埋效率 (Sin 等,2025),这可能归因于蛋白质 - 多糖膜的致密网络结构和更高的热力学稳定性 (Casta?o 等,2017)。因此,改善 CS - 多糖系统的性能是很重要的。
CS - 阿拉伯胶 (GA) 是复凝聚的典型多糖对 (Delmas, Michaux, Durand, & Jasniewski, 2026)。当 pH 低于其等电点 (约 9) 时,CS 保持正电荷 (Sirvi? 等,2021)。相反,GA 在 pH 值高于 2.2 时携带负电荷 (Weinbreck, de Vries, Schrooyen, & de Kruif, 2003)。鉴于这些互补的电荷特性,CS-GA 对代表了复凝聚的一个有前途的候选对象。该系统在制备无蛋白油粉方面特别具有吸引力,这些油粉作为配制用于治疗氨基酸和有机酸代谢紊乱的医用食品的重要原料 (Du 等,2025; Vitoria-Mi?ana, Couce, González-Lamu?o, García-Peris, & Correcher-Medina, 2023)。
CS-GA 复凝聚已被应用于包埋生物活性食品成分作为各种递送系统。典型例子包括用于甘油三酯 (Miglyol 812 N) 的复凝聚微胶囊 (Butstraen & Salaün, 2014)、用于精油的喷雾干燥微胶囊 (Lobato-Guarnido, Luzón, Ríos, & Fernández-Serrano, 2023),以及用于藻油的复凝聚微胶囊 (Du 等,2025)。尽管有这些应用,但 CS MW 对此类无蛋白复凝聚系统的形成和性能的影响仍未得到充分了解。因此,CS MW 的影响仍然是无蛋白油粉开发和实际应用中的关键因素。
本研究旨在调查 CS MW 对通过 CS-GA 复凝聚制备的负载鱼油粉末的制备和性能的影响。具体而言,我们检查了 GA 稳定的鱼油乳液与不同 MW (30, 100, 150, 200, 和 250 kDa) 的 CS 在不同 pH 值下的复凝聚过程。这是通过监测沉淀行为、复凝聚物形成和液体粘度变化来实现的。随后,评估了 CS MW 对所得鱼油@GA-CS 粉末理化性能的影响。此外,评估了包埋油的氧化稳定性和粉末的体外消化特性。研究结果预计将为 CS MW 在油包埋应用中的 CS-GA 复凝聚中的作用提供有价值的见解。

章节摘录

试剂

购买自上海麦克林 (中国) 的试剂包括:不同 MW 的 CS (30, 100, 150, 200, 和 250 kDa)、猪胆汁盐 (纯度 95.001%) 和硫代硫酸钠溶液 (0.1000 mol/L)。来自金合欢树的 GA (Vetec?,试剂级) 购自 Sigma-Aldrich (中国上海)。胃蛋白酶 (酶活性:3000 U/mg) 购自上海源叶 (中国)。来自猪胰腺的脂肪酶 (甘油三酯) (BR,酶活性:725 U/mg) 购自北京奥凯生物

CS 分子量对复凝聚物沉淀分离的影响

如图 1A 所示,通过 GA 稳定的鱼油乳液与 CS 溶液之间的复凝聚制备了包埋鱼油的冻干片 (Yang 等,2023)。通过使用不同分子量的 CS 试剂 (MW: 30, 100, 150, 200, 和 250 kDa),我们获得了五种类型的鱼油@GA-CS 片。随后将这些片碎化并筛分成冻干粉末 (图 1B)。随着 CS MW 的增加,片和粉末的颜色从

结论

本研究调查了壳聚糖 (CS) 分子量 (MW, 30–250 kDa) 对其与阿拉伯胶 (GA) 的复凝聚以制备无蛋白油粉的影响。所有测试的 CS MW 都很容易形成复凝聚物,其沉淀分离或微观结构没有显著差异。油包埋效率从 47.0% 增加到最大值 60.0% (在 150 kDa CS 时),然后下降到 52.0%。热稳定性受两种原材料

CRediT 作者贡献声明

李心悦:撰写 - 初稿,方法论,研究,数据整理。阚光毅:研究。张婧琪:撰写 - 审阅与编辑,监督,资金获取,数据整理,构思。陈鑫:研究。孙怀月:研究。张婷:研究。王晓昌:监督。钟建:撰写 - 审阅与编辑,监督,资金获取,数据整理,构思。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的竞争性财务利益或个人关系,这些利益或关系可能会影响本文报告的工作。

致谢

本研究得到了国家自然科学基金资助 (编号:32272338)。
李心悦|阚光毅|张婧琪|陈鑫|孙怀月|杜小雨|张婷|王晓昌|钟建
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