《Food Chemistry》:Protein–polyphenol–polysaccharide ternary complex as a multifunctional pickering stabilizer for
Lycium barbarum seed oil encapsulation: Antioxidant activity, stable delivery, and mechanisms based on interfacial behaviors
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•开发了一种天然WPI-OPCs-LFP三元共价复合物,作为Pickering乳液的多功能稳定剂。•实现了优异的物理稳定性,并对枸杞籽油(LBSO)进行了有效的抗氧化降解保护。•阐明了三元复合物在水油界面的动态组装行为和分子间相互作用机制。引言功能性油脂因其丰富的脂质谱和多样
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开发了一种天然WPI-OPCs-LFP三元共价复合物,作为Pickering乳液的多功能稳定剂。
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实现了优异的物理稳定性,并对枸杞籽油(LBSO)进行了有效的抗氧化降解保护。
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阐明了三元复合物在水油界面的动态组装行为和分子间相互作用机制。
引言
功能性油脂因其丰富的脂质谱和多样的营养成分而受到广泛关注(Hashempour-Baltork等,2016)。例如,枸杞籽油(LBSO)是一种营养价值较高的油脂,富含亚油酸、维生素E和类胡萝卜素等生物活性化合物,具有降血糖、神经保护和抗疲劳等功效(Guoliang等,2011)。利用这些油脂面临的主要挑战在于确保其脂溶性成分的有效递送和生物利用度。Pickering乳液由固体胶体颗粒而非传统表面活性剂稳定,能够提高功能性油脂的水分散性和氧化稳定性。因此,这些体系作为脂溶性生物活性化合物的递送载体,引起了越来越多的研究关注(Liu等,2022;Wang等,2024;Zhang等,2023)。在固体颗粒中,蛋白质以其优异的生物相容性和功能多样性作为稳定剂而脱颖而出(Deng等,2025)。然而,单一蛋白质稳定剂形成的界面层较弱,无法有效保护油脂免受自由基攻击(Zhang、Zhao等,2024)。这一局限性增加了氧气与油脂之间的接触,加速了油脂氧化,从而破坏乳液的稳定性(Chen等,2023)。因此,研究人员越来越多地探索蛋白-多酚复合稳定剂用于功能性油脂的包封,因为这些复合物能够更好地保持油脂的生物活性。例如,茶多酚修饰的大豆蛋白分离物(SPI)(Li等,2025)已被用于稳定亚麻籽油乳液,增强了其氧化稳定性和消化性。尽管复合物具有额外的疏水作用位点和改善的抗氧化特性等优势,但多酚的刚性结构可能增加界面膜的脆性,导致乳液液滴的聚并。
值得注意的是,利用多糖固有的稳定性和生物相容性,蛋白-多酚-多糖三元复合物已成为胶体界面工程领域设计多功能新型Pickering乳液稳定剂的重要研究方向。例如,玉米醇溶蛋白-魔芋葡甘聚糖-姜黄素组装体系改善了β-胡萝卜素的生物可及性(Zhou等,2024),SPI-SSPS-EGCG共轭物增强了对白藜芦醇的包封(Ke等,2025)。尽管Zhou等通过接触角测量评估了表面性质的变化,Ke等假设SPI复合物稳定乳液的机理是由于界面层厚度增加,但两项研究均未能充分探讨动态界面行为(如吸附动力学)与宏观稳定性之间的直接关联。如Najari等(2024)所综述,固体颗粒在油-水界面上的不可逆吸附是影响Pickering乳液稳定性的最重要因素之一。颗粒特性如润湿性、粒径和疏水性在这一过程中也发挥着重要作用(Najari等,2024)。然而,蛋白-多酚-多糖三元体系中分子水平的界面动力学仍缺乏充分理解,特别是分子间相互作用如何塑造界面膜的物理屏障性能尚不明确。
为弥补这一空白,我们聚焦于枸杞多糖(LFP),这是一种高度分支的、酸溶性阴离子杂多糖,此前已由其课题组使用DEAE-52离子交换色谱和Sephadex G-100凝胶过滤色谱法纯化(Zhang等,2020)。其丰富的糖醛酸残基可与蛋白质形成强健的静电和共价结合,而其支链结构可提供有效的空间位阻稳定化(Dickinson,2009a)。重要的是,LFP与LBSO的配伍代表了一种同源"同源"配方策略,这不仅增强了脂质核心与稳定剂之间的物理化学相容性,还促进了枸杞资源的整合高值化利用。
基于我们先前关于二元复合物的工作(Zhou等,2025),我们通过碱诱导的酚-蛋白偶联和Maillard糖基化反应构建了WPI-OPCs-LFP三元共价共轭物,并将其作为LBSO的Pickering稳定剂。随后,我们通过粒径和Zeta电位(ζ电位)测量、扫描电子显微镜(SEM)及光谱分析表征了所得复合物的物理化学和结构性质。正如预期,WPI-OPCs-LFP三元体系结合了多酚的抗氧化能力与多糖的空间位阻稳定化作用,表现出优异的界面性能。分子动力学(MD)模拟表明,WPI-OPCs-LFP形成的界面膜强度增强可能与包括氢键相关水化效应和有利的范德华力在内的非共价相互作用有关。这一强化机制得到了三元复合物稳定的LBSO Pickering乳液物理和氧化稳定性提高的佐证。我们希望本研究的成果能够为开发利用蛋白-多酚-多糖组合有效递送多种功能性油脂的创新策略提供参考。
章节摘要
材料
乳清蛋白分离物(WPI,Hilmar? 9410,蛋白质含量90%)和葡萄籽原花青素(OPCs,纯度95%)分别购自Milkyway Co., Ltd.(中国北京)和Shanghai Aladdin Biochemical Technology Co., Ltd.(中国上海)。枸杞多糖(LFP)由课题组采用经典方案,通过DEAE-52离子交换色谱和Sephadex G-100凝胶过滤色谱法纯化和表征。LFP的碳水化合物含量为
WPI-OPCs-LFP复合物制备条件的优化
我们通过系统评估组分浓度和Maillard反应条件优化了WPI-OPCs-LFP共价复合物的制备。对于二元WPI-OPCs体系,OPCs的接枝率随多酚浓度升高而增大,随后趋于平稳(
图S1A)。OPCs的引入显著减小了粒径并增大了ζ电位绝对值(
图S1B
C),表明多酚的共价结合增强了静电
结论
本研究成功开发了一种天然WPI-OPCs-LFP三元共价复合物,作为Pickering乳液的多功能稳定剂。该复合物集成了多糖的空间位阻作用和多酚的抗氧化活性,促进了功能性油脂的有效包封和抗氧化保护。通过Maillard反应的共价修饰优化了三元复合物,使其粒径减小、表面粗糙度增加、界面
CRediT作者贡献声明
朱秀珍:初稿撰写、概念构思。于娜:审阅与编辑。宋原希:软件、方法论。周鑫:可视化。王朝群:调查。边晓丽:可视化、调查。张倩:可视化、调查。杨健红:监督指导、资金获取。左文宝:项目管理。张晓:资金获取。
利益冲突声明
作者确认不存在可能影响所报告研究完整性的财务或个人利益冲突。
致谢
作者感谢宁夏重点研发计划(编号:2024BEE03007)提供的资金支持。
宁夏科技创新领军人才计划(编号:2021GKLRLX02)。
国家中医药管理局科技项目(编号:GZY-KJS-2025-142)。
宁夏自然科学基金(2024AAC03262)。
作者感谢宁夏医科大学医学科技研究中心(医学科学
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