高甲氧基果胶作为生物递送载体的性质研究

随着消费者对食品营养和功能需求不断增加,生物活性物质越来越受到消费者青睐。为解决生物活性物质受环境因素影响而不够稳定以及易在生物体上消化道被破坏的问题,可将其包埋于生物递送载体中,口服后递送到体内特定部位实现释放并发挥作用。在生物递送载体中,蛋白质和脂质均易受到消化酶的水解而被破坏,但多糖往往具有较好的抗消化性,因此可作为结肠靶向递送载体。果胶属于多糖,经甲酯化改性后得到的超高甲氧基果胶(UHMP)酯化度超过90%,高界面活性使其具有良好的乳化性,可作为潜在的生物递送载体材料。基于此,本论文对UHMP作为乳化剂的乳液进行模拟胃肠消化和模拟结肠发酵,探究乳液的消化机制、递送效率和肠道影响,并进一步将乳液制备成易储存的微胶囊,考察其物理性质和复溶表现。首先,对UHMP及UHMP乳液进行模拟胃肠消化,样品在模拟胃液(p H=2,37℃,含胃蛋白酶)中搅拌消化1 h,在模拟肠液(p H=7,37℃,含胰脂肪酶和胆盐)中搅拌消化2 h。结果显示,在模拟胃消化中UHMP的分子结构能够保持稳定,消化前后的分子量及还原端含量均没有明显变化;在模拟肠消化中,UHMP的酯化度因胰脂肪酶水解半乳糖醛酸(Gal A)上的酯键而由90.60%降至51.04%,分子量略微降低;界面流变测试表明,1%~3%(w/v)的浓度范围内UHMP在胰脂肪酶和胆盐的协同作用下不能形成稳定的界面膜。激光共聚焦观察显示UHMP乳液液滴在高电荷密度的模拟胃液中发生疏水聚集,果胶聚集Oncological emergency分布在液滴表面起到保护液滴作用;MS-275核磁在模拟肠液中,中性p H和有表面活性的胆盐导致乳液液滴重新分散,胆盐的界面取代、胰脂肪酶水解油相和UHMP因脱酯化而导致的界面活性降低促使乳液失稳破乳。在1%~3%(w/v)的浓度范围内,乳液在消化过程中的稳定性和果胶浓度呈正相关,推测是因为乳液界面吸附层随果胶浓度增加而变厚,更利于抵抗胆盐Nirogacestat抑制剂取代。肠消化过程中UHMP乳液的游离脂肪酸释放率(7.33%~11.15%)显著低于同等浓度下柑橘果胶乳液(15.48%~18.25%),且游离脂肪酸释放率随果胶浓度增加而降低。消化过程中UHMP能有效保护乳液包埋物质,使其保留率达到70.15%。其次,为了递送三丁酸甘油酯(TB)进入结肠发挥功效,对包埋三丁酸甘油酯的UHMP乳液进行动态模拟结肠发酵,利用仿生大肠生物反应器测定乳液对肠道菌群生长和代谢的影响。与未包埋TB的UHMP乳液对照组(SO乳液)相比,包埋TB的UHMP乳液能够显著促进发酵体系中丁酸的生成,并显示出减少有害代谢物氨态氮产生的潜在效果,发酵24 h时TB乳液组中丁酸含量达到10.58 mmol/L,而SO乳液组中丁酸含量仅为3.04 mmol/L,发酵48 h时TB乳液组中氨态氮含量增加了51.34%,显著低于SO乳液组的98.52%,表明TB有望成为结肠的丁酸补充剂并改善肠道微生态。通过热图和STAMP差异分析肠道菌群组成,TB乳液趋向于促进产丁酸菌属(如Clostridium、Lachnospiraceae和Blautia等)的生长,SO乳液更能促进产丙酸菌属(如Phascolarctobacterium和Parabacteroides)的生长,表明TB乳液具有通过补充丁酸以改善宿主能量代谢和缓解炎症方面的潜在功效。最后,研究了UHMP乳液通过喷雾干燥所制成微胶囊的理化性质。通过喷雾干燥获得的TB微胶囊产品具有低于5%的水分含量、高于0.45 g/m L的堆积密度和耐250℃加工温度的热稳定性,颗粒表面光滑致密,壁材中分布细小乳液,TB的不愉快气味减少为原来的16.09%,保护效果良好。3%UHMP复溶乳液的状态与原乳液最为接近,液滴分布均一稳定,聚合物分散性指数为0.140±0.070,复溶乳液(472 nm)的液滴平均粒径略大于原乳液(451 nm)。光学显微镜和激光共聚焦观察显示,复溶乳液在模拟胃肠消化过程中显示出的稳定性同样与UHMP浓度呈正相关。经过体外消化后,复溶乳液的TB保留率比原乳液降低了21.54%。该研究结果为TB乳液后续的应用开发提供理论基础。