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主要作者及研究机构

该研究由Meng Yang、Jingbo Liu、Yajuan Li、Qi Yang、Chunmei Liu、Xuanting Liu、Biying Zhang、Hui Zhang、Ting Zhang和Zhiyang Du共同完成。研究机构为吉林大学食品科学与工程学院，吉林省营养与功能食品重点实验室。该研究发表于《Journal of Agricultural and Food Chemistry》，并于2022年3月25日被接受发表。

学术背景

该研究的主要科学领域是食品科学与营养学，特别是关于功能性食品成分的生物利用度提升技术。研究的背景在于，尽管许多食品来源的营养成分（如肽类和多酚）具有显著的生理调节和健康促进作用，但其生物利用度通常较低，且在单一系统中难以共存。例如，鸡蛋清来源的肽（egg-white-derived peptides, EWDP）具有抗氧化、抗炎和抗高血压等多种生物活性，而姜黄素（curcumin）则是一种具有抗癌潜力的疏水性多酚。然而，这两种成分在口服后由于胃肠道稳定性差、水溶性低、转运效率慢以及快速代谢等问题，其体内生物利用度和生物活性受到极大限制。此外，EWDP和姜黄素的极性差异（亲水性和疏水性）使得它们在单一系统中难以共存，可能导致絮凝或共沉淀，进一步降低其生理效果。

因此，开发一种能够同时递送亲水性和疏水性营养成分的新策略成为迫切需求。基于层层自组装（layer-by-layer self-assembly）概念的发展，研究者们已经证明多种亲水和疏水成分可以在单一系统的不同区域中实现共递送（co-delivery）。然而，复杂的制备工艺、有限的形成机制理解以及相关的经济和安全问题（如化学合成和高能量输入）严重限制了其商业化应用。因此，设计一种基于食品来源材料的共递送系统对于在食品工业和相关健康领域中实现不同极性营养成分的组合应用具有重要意义。

研究流程

该研究的主要目标是制备一种基于羧甲基壳聚糖（carboxymethyl chitosan, CMCS）和γ-环糊精（γ-cyclodextrin, γ-CD）的两亲性纳米颗粒（amphiphilic nanoparticles, NPs），用于同时包封亲水性的EWDP和疏水性的姜黄素，并评估EWDP在提升共递送性能中的作用。研究流程包括以下几个主要步骤：

1. 纳米颗粒的制备与表征
   首先，研究者制备了CMCS和γ-CD的水溶液，并通过滴加CMCS溶液到γ-CD溶液中，在持续搅拌下形成自组装的CMCS-γ-CD NPs。随后，研究者通过动态光散射（dynamic light scattering, DLS）检测了NPs的粒径、ζ电位和多分散指数（polydispersity index, PDI），并使用透射电子显微镜（transmission electron microscopy, TEM）和原子力显微镜（atomic force microscopy, AFM）对NPs的形貌进行了表征。此外，研究者还通过X射线光电子能谱（X-ray photoelectron spectroscopy, XPS）、傅里叶变换红外光谱（Fourier transform infrared spectroscopy, FTIR）、差示扫描量热法（differential scanning calorimetry, DSC）和X射线衍射（X-ray diffraction, XRD）等技术对NPs的物理化学性质进行了详细分析。

2. EWDP和姜黄素的共包封评估
   研究者将EWDP和姜黄素共包封于NPs中，并通过超滤离心法检测了包封效率（encapsulation efficiency, EE）和包封容量（encapsulation capacity, EC）。具体而言，EWDP和CMCS首先在搅拌下形成亲水性外壳，随后将姜黄素滴加到γ-CD溶液中形成疏水性核心，最后将CMCS-EWDP溶液缓慢加载到核心中，实现共包封。

3. 抗氧化活性评估
   研究者通过DPPH自由基清除能力和Hela细胞氧化应激模型评估了NPs的抗氧化活性。首先，研究者将NPs与DPPH溶液混合，检测其自由基清除能力。随后，研究者通过Hela细胞氧化应激模型评估了NPs对H2O2诱导的氧化应激的保护作用。

4. 生物可及性评估
   研究者通过模拟胃肠道消化模型（INFOGEST 2.0）评估了NPs在胃肠道中的命运，并检测了姜黄素的生物可及性和EWDP的保留率。

5. 细胞吸收特性评估
   研究者通过Caco-2细胞单层转运实验和荧光显微镜评估了NPs对EWDP和姜黄素的吸收增强作用。具体而言，研究者将NPs加载到Caco-2细胞单层的顶端侧，检测了EWDP和姜黄素的表观渗透系数（apparent permeability coefficient, Papp）和细胞摄取情况。

主要结果

1. 纳米颗粒的制备与表征
   研究结果表明，CMCS-EWDP-γ-CD NPs在pH 2.0-7.0范围内表现出优异的胶体性能，且姜黄素的水溶性和共包封容量显著提升（>10%）。EWDP通过与CMCS的氢键网络和疏水相互作用，显著改善了NPs的胶体稳定性和共包封性能。

2. EWDP和姜黄素的共包封评估
   共包封效率评估结果显示，EWDP和姜黄素在NPs中的包封效率分别为15.3-26.8%和91.3-95.8%，且在不同pH值下保持相对稳定。

3. 抗氧化活性评估
   抗氧化活性评估结果表明，CMCS-EWDP-γ-CD NPs的DPPH自由基清除能力和对Hela细胞氧化应激的保护作用显著优于单一成分和简单混合物。

4. 生物可及性评估
   生物可及性评估结果显示，NPs显著提高了姜黄素的生物可及性（43.55%），并有效保留了EWDP的肽段。

5. 细胞吸收特性评估
   细胞吸收特性评估结果表明，NPs显著增强了EWDP和姜黄素在Caco-2细胞中的吸收，且荧光显微镜观察结果显示NPs显著提高了姜黄素的细胞摄取。

结论

该研究成功制备了一种基于CMCS和γ-CD的两亲性纳米颗粒，用于同时包封EWDP和姜黄素，并显著提升了它们的生物利用度。EWDP通过与CMCS的氢键网络和疏水相互作用，显著改善了NPs的胶体性能和共包封性能。此外，NPs在抗氧化活性、生物可及性、胃肠道稳定性和细胞吸收特性方面均表现出显著的优势。该研究为食品来源肽类在功能性食品和药物共递送系统中的应用提供了新的思路，具有重要的科学和应用价值。

研究亮点

1. 重要发现
   EWDP通过与CMCS的协同作用，显著提升了NPs的胶体性能和共包封性能，并增强了姜黄素的水溶性和生物利用度。

2. 方法创新
   该研究开发了一种基于食品来源材料的两亲性纳米颗粒制备方法，并通过多种物理化学和生物学评估手段验证了其性能。

3. 研究对象的特殊性
   该研究首次将EWDP和姜黄素共包封于NPs中，并系统评估了其在抗氧化、生物可及性和细胞吸收等方面的性能。

其他有价值的内容

该研究还通过模拟胃肠道消化模型和Caco-2细胞实验，验证了NPs在实际应用中的潜力，为功能性食品和药物的开发提供了重要的实验依据。