海藻酸钠改善了驴肌纤维蛋白皮克林乳液中的流变性能和姜黄素的包封效果：分子对接与实验研究

《Food Chemistry》：Sodium alginate enhances rheological properties and curcumin encapsulation in donkey myofibrillar protein Pickering emulsions: Molecular docking and experimental insights

海藻酸钠与驴肌肉蛋白形成非共价相互作用，通过改变蛋白构象和界面性质增强Pickering乳液的流变性和稳定性，使姜黄素包封效率提升（P<0.05），并抑制胃消化中的释放，提高生物利用度。

　　

沈慧|朱静松|焦银雪|齐亚静|李腾|齐文辉|舒颖|赵凯轩|吴凤阳|任驰|张志生

河北农业大学食品科学与技术学院，中国保定071000

摘要

本研究系统探讨了海藻酸钠（SA）对驴肌原纤维蛋白（DMP）结构和界面特性的影响，以及姜黄素在基于DMP的Pickering乳液中的稳定性及释放性能。结果表明，SA通过氢键和范德华力与DMP相互作用，增加了表面疏水性并产生了静电排斥作用。这些相互作用促进了乳液连续相中三维网络的形成，显著改善了其流变性能和储存稳定性。分子对接实验表明，SA增强了姜黄素与DMP之间的结合亲和力。因此，添加SA（最佳浓度为0.4%）显著提高了姜黄素的包封效率和稳定性（P<0.05）。体外消化研究表明，SA抑制了姜黄素在胃消化过程中的释放速率，并将其生物利用度提高了约10%。本研究提供了一种基于蛋白质-多糖的策略，用于开发稳定的Pickering乳液系统，以实现疏水性生物活性物质的有效递送。

引言

姜黄素是一种从姜黄中提取的天然多酚化合物，具有广泛的生物活性，包括抗氧化、抗炎、抗菌和抑制肿瘤等作用（J. Cao等人，2024年）。然而，其较差的水溶性严重限制了其在胃肠道中的溶解度，导致口服生物利用度较低（在模拟消化条件下仅有一小部分能够溶解）。此外，其较低的化学稳定性也会降低其在胃消化和储存过程中的保留率。为克服这些挑战，人们开发了多种包封策略，如蛋白质/多糖复合物（Jiang等人，2023年）、脂质体（Tai等人，2019年）和乳液（J. Cao等人，2024年），以提高姜黄素的溶解度、稳定性和生物利用度。其中，由天然胶体颗粒稳定的Pickering乳液因其高稳定性和生物相容性而成为一种有前景的策略（K. Zhao, Hao, Guo, Chang, & Shen, 2024年）。

肌原纤维蛋白作为一种两亲性生物聚合物，可以吸附在油水界面上形成稳定的Pickering乳液。驴肌原纤维蛋白（DMP）因其高营养价值、丰富的必需氨基酸组成（Marino等人，2022年）和高消化率而特别具有吸引力。此外，DMP具有独特的二级结构，α-螺旋结构比例较低，β-折叠结构比例较高，这可能增强蛋白质-脂质相互作用（Qi等人，2025年），从而提高乳液的稳定性（Feng等人，2025年）。乳液的高稳定性对于提高其中包封的生物活性物质的稳定性和生物利用度至关重要（Y. X. Liu等人，2024年）。然而，基于DMP的Pickering乳液虽然具有良好的物理稳定性，但其包封和递送疏水性生物活性化合物（如姜黄素）的潜力仍很大程度上未被探索，这构成了一个重要的研究空白。

为了进一步提高蛋白质稳定的Pickering乳液的乳化性能和生物活性递送能力，通常会加入多糖（Jiang等人，2023年）。海藻酸钠（SA）作为一种天然阴离子多糖，已被广泛报道可以增强蛋白质稳定乳液的稳定性并提高生物活性化合物的包封效率。选择SA作为本研究中的多糖，是因为它可以在温和条件下（例如，无需加热的物理混合）通过非共价相互作用与蛋白质形成复合物，从而避免可能的安全问题，如美拉德反应或化学交联。大多数现有研究主要集中在使用SA改善Pickering乳液的宏观性能（K. Y. Wang等人，2024年；K. Zhao等人，2024年）。然而，SA、蛋白质结构、生物活性物质之间的分子水平相互作用及其与乳液结构、稳定性和功能性的直接关系仍不够清楚。

本研究旨在评估SA对DMP稳定的Pickering乳液的流变性能、微观结构和储存稳定性的影响，以及姜黄素在乳液中的包封效率、储存稳定性和体外消化性（包括生物利用度）。我们假设SA作为增稠剂，可以通过非共价相互作用自发地与DMP结合，改变DMP的构象并增加其表面疏水性。这种相互作用将促进基于DMP的Pickering乳液中更强的界面层和连续相（水相）中更密集的三维网络的形成，从而改善其流变性能和储存稳定性。因此，添加SA可以提高姜黄素的包封效率、储存和胃消化过程中的稳定性，最终提高其生物利用度。为了验证这一假设，制备了不同SA浓度的DMP/SA非共价复合物以及由它们稳定的Pickering乳液，并用这些乳液进行姜黄素的包封和递送。通过多尺度相关性分析（分子、微观和宏观性质）研究了SA的影响。这项工作为设计新型蛋白质-多糖基递送系统提供了基础见解，有助于实现脂溶性生物活性物质的高价值利用。

材料

新鲜的驴长背肌由中国保定的一家当地屠宰场提供。海藻酸钠（SA）和Nile Red购自Aladdin Biochemical Technology Co., LTD.（上海，中国）。Nair Blue购自Ourchem Biotechnology Co., LTD.（北京，中国）。胃蛋白酶购自Sigma-Aldrich（圣路易斯，MO，美国）。α-淀粉酶、胰蛋白酶和胰脂肪酶购自Yuanye Bio-Technology Co., Ltd.（上海，中国）。胆酸钠购自Solarbio

浊度和溶解度

浊度是反映颗粒聚集状态和溶液中光散射能力的重要指标。随着SA浓度从0%增加到1.0%，DMP/SA悬浮液在660 nm处的吸光度逐渐从0.21增加到0.52（图1A），表明悬浮液的浊度随着SA浓度的增加而增加（P<0.05）。SA的添加可能促进了DMP和SA之间的非共价相互作用，导致更大的复合物形成

结论

本研究表明，SA有效调节了DMP及其稳定Pickering乳液的结构和功能特性。SA主要通过氢键和范德华力与DMP结合，导致蛋白质展开、表面疏水性增加以及ζ电位的绝对值上升。SA浓度的增加降低了DMP悬浮液/油界面的界面张力。这些变化有助于

伦理声明

本研究不存在伦理问题。

CRediT作者贡献声明

沈慧：撰写——原始草稿、可视化、验证、方法学、实验设计、数据分析。 朱静松：撰写——审阅与编辑、撰写——原始草稿。 焦银雪：数据分析。 齐亚静：撰写——审阅与编辑。 李腾：撰写——审阅与编辑。 齐文辉：撰写——审阅与编辑、撰写——原始草稿、监督、资源管理、项目协调、方法学、实验设计、资金获取、数据分析、概念构思。

资助信息

本研究得到了河北农业大学引进人才研究基金（YJ2021025）、河北省自然科学基金（C2023204010）、河北省农业研究系统专项基金（HBCT2024250205）以及伊犁师范学院加强学科综合实力的专项项目（22XKZZ14）的财政支持。

未引用参考文献

Choi, Choi, Kim, Hahn and Choi, 2023 Eberhardt, Santos-Martins, Tillack and Forli, 2021 Habtegebriel, Tazart, Farrugia, Gatt and Valdramidis, 2024 Liu et al., 2024 Liu et al., 2024 Miquelim, Lannes and Mezzenga, 2010 Torres, Iturbe, Snowden, Chowdhry and Leharne, 2007 Wang et al., 2024 Wang et al., 2024 Wang et al., 2024 Wang et al., 2024 Wang et al., 2024 Weiss, Salminen, Moll and Schmitt, 2019 Xia, Shen, Zhao, Deng and Wang, 2024 Yu, Chang, Chen, Xia and Wang, 2025

利益冲突声明

作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。

致谢

我们感谢当地屠宰场提供新鲜的驴长背肌。