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山东理工大学石启龙教授团队:海藻酸丙二醇酯与乳清分离蛋白稳定的负载藻蓝蛋白的W1/O/W2双重乳液:增强藻蓝蛋白的稳定性

放大字体  缩小字体 发布日期:2025-05-30  来源:山东理工大学  浏览次数:109
   海藻酸丙二醇酯与乳清分离蛋白稳定的负载藻蓝蛋白的W1/O/W2双重乳液:增强藻蓝蛋白的稳定性和控制释放性能
导  读
  2025年5月18日,山东理工大学石启龙教授团队在国际知名Top期刊《International Journal of Biological Macromolecules》(Q1,IF: 7.7)发表题为“Enhancement of stability and controlled release of phycocyanin via W1/O/W2 double emulsions prepared with propylene glycol alginate and whey protein isolate”的研究性论文。山东理工大学硕士研究生韩苗苗为第一作者,通讯作者为山东理工大学石启龙教授。
  藻蓝蛋白(Phycocyanin,PC)具有优异的抗氧化、护肝、抗肿瘤和神经?;さ壬锘钚浴5?,稳定性差限制了PC在食品工业中的应用。W1/O/W2 双重乳液(Double emulsions,DEs)具有独特的“两膜三相”结构,可用于包埋亲水性活性成分。但是,已成功用于包埋其他亲水性活性物质的W1/O/W2 DEs递送系统不适合PC,主要原因:① PC具有生物活性,容易导致W1和W2相成分之间扩散,导致DEs热力学不稳定;② 包埋的PC易受油相氧化生成的自由基攻击,导致PC氧化、变性;③ PC颜色对氧化物质和大分子敏感,例如多糖、表面活性剂和酶等,而这些成分常用于现有的乳液配方中。此外,目前采用乳液包埋PC的表面活性剂常用Tween 20作为W2相乳化剂,这有可能带来安全隐患。因此,开发新型、安全且适用于负载PC双重乳液的亲水乳化剂具有重要的科学价值和现实意义。
  基于食品级生物相容性颗粒稳定的Pickering乳液是食品乳液领域的发展趋势。海藻酸丙二醇酯(Propylene glycol alginate,PGA)作为一种阴离子亲水性多糖,兼具亲水和亲油基团,具有广谱安全性和乳化性能,但其在DEs中的应用鲜有报道。乳清分离蛋白(Whey protein isolate,WPI)具有一定的乳化性,但其在乳液稳定中的效果较差。研究表明,WPI与多糖复合可增强其乳化性能?;诖?,本研究对WPI-PGA(WP)复合物进行了制备、表征,阐明了WPI-PGA复合物的形成机制。揭示了WPI、PGA、WP复合物等3种W2相亲水乳化剂对负载PC的W1/O/W2 双重乳液理化性质、流变学性质、微观结构、稳定性、PC体外胃肠道模拟释放特性及动力学的影响规律。本研究为提高PC的稳定性及其可控释放性能提供了一种新颖的方法,同时可为其他亲水性活性成分的微胶囊包埋提供了一种有效的脂基递送系统。

  研究亮点
  WPI和PGA通过氢键、静电相互作用和疏水相互作用形成复合物。
  相比于单独WPI稳定的负载PC的双重乳液,WPI-PGA复合物稳定的双重乳液具有较高的稳定性。
  单独PGA稳定的负载PC的双重乳液具有最高的稳定性和控制释放性能。
  单独PGA或者WPI-PGA复合物作为W2相亲水乳化剂在稳定双重乳液方面具有广阔的应用前景。
 
  研究结论
  本研究选择的3种亲水乳化剂稳定的DEs,PC包埋效率均高于98.65%。其中,单独PGA稳定的DEs具有最高的包埋效率(99.48%)和最好的稳定性,包括冻融稳定性、离心稳定性、热力稳定性和贮藏稳定性。
  单独PGA稳定的DEs,其最高的包埋效率和稳定性可归因于DEs的最小粒径(9.73 μm)、最高表观黏度(约为由WPI-PGA复合物稳定DEs的10倍,单独WPI稳定DEs的100倍)以及最适宜的三相接触角(84.49°)。
  相比于单独WPI稳定的DEs,WPI-PGA复合物稳定的乳液展示出提高的微胶囊包埋效率和改善的稳定性。
  体外模拟胃肠道消化试验表明,相比于单独WPI稳定的DEs,单独PGA和WPI-PGA复合物稳定的DEs具有卓越的PC释放性能。此外,PC在DEs中的释放遵循扩散机制。
  本研究突出了单独PGA和WPI-PGA复合物作为W2相亲水乳化剂稳定W1/O/W2 DEs的卓越性能。针对稳定性和生物可利用性较差的亲水性和/或疏水性活性成分,本研究优选的PGA和WPI-PGA复合物稳定的DEs可作为这些活性成分包埋和递送的载体,进而拓展这些活性成分在食品和医药领域的应用。
  未来研究可开展基于PGA的新型复合纳米载体的构建,比如PGA与蛋白质和/或多酚的共价/非共价复合物,以拓展其在食品工业中的应用。
  
原文链接  https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2025.144238
13-25-18-52-1
 
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