《Journal of Food Measurement and Characterization》:Integration of sour cherry seed peptide-loaded nanoliposomes into yogurt: effects on texture, aroma, and peptide bioaccessibility
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本研究聚焦于将酸樱桃籽蛋白源生物活性肽(BPs)经纳米脂质体(NL)封装后整合入酸奶体系。针对活性肽在食品基质及胃肠道环境中易失活、生物利用度低的技术瓶颈,研究团队成功构建了包封率达84.12%的肽载纳米脂质体(BP-NL),并系统评估了其对酸奶在4℃贮藏14天期间的理化特性、质构、风味及消化特性的影响。结果表明,BP-NL的添加显著改善了酸奶的持水性(析水率最低至21.19%)、提升了质构特性(硬度达158.41 g),并通过体外模拟消化证实了其在肠道阶段的肽控释率(35.22%)显著优于游离肽(59.19%)及对照组。该研究为基于纳米载体的功能性乳制品开发提供了新策略,有力推动了农产品副产物高值化利用与精准营养输送技术的融合创新。
在健康消费趋势与可持续食品开发的双重驱动下,如何将具有潜在健康益处的生物活性成分高效且稳定地递送至人体,已成为食品工业面临的核心挑战之一。生物活性肽(Bioactive Peptides, BPs)作为蛋白质经酶解后释放的特定氨基酸序列,因其抗氧化、抗菌、抗炎、降血压及促进矿物质吸收等多种生理功能而备受关注。然而,这些颇具潜力的肽类在直接应用于复杂食品体系时,往往面临胃肠道酶易降解、生物利用度有限、以及可能对产品感官品质产生负面影响等诸多难题。与此同时,大量农产品加工副产物,如果核、种皮等,作为新型蛋白质和生物活性肽的宝贵来源,其高值化利用对实现循环经济具有重要意义。酸樱桃籽便是此类副产物的典型代表。
为应对上述挑战,纳米封装技术,特别是纳米脂质体(Nanoliposomes, NL)载体系统,展现出巨大潜力。这些由磷脂双分子层构成的微囊,因其与细胞膜相似的结构、良好的生物相容性及可同时包载亲水和疏水成分的特性,被视作保护和提高活性成分递送效率的理想工具。将活性肽封装于纳米脂质体中,有望在食品加工和储存过程中为其提供庇护,并实现其在胃肠道的控释。酸奶,作为一种广受欢迎的发酵乳制品,因其健康的形象、消费者熟悉度以及独特的凝胶结构,被认为是验证此类功能成分载体系统性能的理想模型食品。
在此背景下,发表于《Journal of Food Measurement and Characterization》的研究,深入探讨了将负载酸樱桃籽源生物活性肽的纳米脂质体整合入酸奶的可行性及其综合效应。研究人员首先从脱脂酸樱桃籽中提取蛋白质,并通过酶解(水解度为12.35%)制备生物活性肽。随后,采用薄膜水化法制备了负载活性肽的纳米脂质体,其表征结果显示:平均粒径为441.2纳米,多分散指数(PDI)为0.504,Zeta电位为-45.9毫伏,包封率高达84.12%。研究设置了四种酸奶进行对比:对照组(CY)、添加空纳米脂质体的酸奶(F-NLY)、添加肽载纳米脂质体的酸奶(BP-NLY)以及直接添加游离活性肽的酸奶(BPY),并在4℃下贮藏14天,系统评估其各项指标。
研究采用的关键技术方法主要包括:
通过氨基酸分析仪(LC-MS/MS)确定了酸樱桃籽蛋白及其活性肽的氨基酸组成;利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析了纳米脂质体的化学结构和肽-脂质相互作用;采用动态光散射法(DLS)测定了纳米颗粒的粒径、PDI和Zeta电位;通过布拉德福德法测定包封率;使用质构分析仪(TA-XT plus)全面评估酸奶的硬度、粘附性、弹性、内聚性、胶粘性和咀嚼性;借助顶空-固相微萃取结合气相色谱-质谱联用(HS-SPME/GC-MS)分析了酸奶中的挥发性风味物质;并通过模拟人体胃肠道消化(口腔、胃、肠三相)模型,评估了活性肽在不同消化阶段的释放规律。
研究结果揭示:
一、 理化特性与质构分析
纳米脂质体的加入显著改善了酸奶的质构。在整个贮藏期内,BP-NLY样品表现出最低的析水率(25.45%–21.19%),优于F-NLY(27.34%–23.27%)、CY(38.32%–30.05%)和BPY(40.12%–33.54%),表明其具有最佳的持水性。在质构方面,BP-NLY的硬度值(158.41–120.35 g)最高,且其粘附性、内聚性、胶粘性和咀嚼性等参数也优于其他组别,说明肽载纳米脂质体有助于形成更致密、稳定的凝胶网络结构。相比之下,直接添加游离肽(BPY)对凝胶结构的增强作用有限,甚至因肽与酪蛋白网络的相互作用而可能导致结构略微松散。
二、 微生物生长与活性
微生物计数结果显示,添加活性肽(无论是游离形式还是纳米封装形式)对酸奶发酵剂菌种(Lactobacillus delbrueckiisubsp. bulgaricus和 Streptococcus thermophilus)的生长有促进作用。BP-NLY组中两种菌的计数在贮藏初期均最高(L. bulgaricus: 8.45 log cfu/g; S. thermophilus: 7.83 log cfu/g),并且在14天贮藏期结束时仍保持较高水平。这表明纳米脂质体包封的肽可能作为一种更缓释的氮源,持续支持乳酸菌的代谢活动。
三、 风味化合物分析
挥发性风味物质分析表明,纳米脂质体和活性肽的添加对酸奶的香气成分(包括酸类、醇类、醛类、酯类、烃类、酮类和萜类化合物)产生了显著影响。例如,BP-NLY中丁酸、己酸、辛酸等特征酸类物质的含量较高,这些物质通常与乳制品特有的发酵风味相关。主成分分析(PCA)进一步将不同样品在风味谱上区分开来,BP-NLY的风味特征在贮藏期间表现出较好的稳定性。
四、 体外消化特性
体外模拟消化实验是本研究的关键发现之一。在肠道消化阶段,BP-NLY中活性肽的累积释放率仅为35.22%,显著低于CY(66.28%)、F-NLY(61.34%)和BPY(59.19%)。这一结果清晰证明,纳米脂质体有效保护了包封的活性肽免受胃酸和胃酶的破坏,实现了肽在肠道环境中的可控释放,这对于提高其生物可利用性至关重要。
结论与讨论
本研究成功地将酸樱桃籽源生物活性肽通过纳米脂质体载体系统整合入酸奶中。研究结果表明,这种策略不仅较好地保持了活性肽的功能性,还意外地改善了酸奶的质构特性(如降低析水率、提高硬度)和微生物活性。尤其重要的是,纳米封装技术显著增强了活性肽在模拟胃肠道环境中的稳定性,实现了向肠道靶向输送的目标,为解决活性成分口服生物利用度低的普遍难题提供了有效方案。
该研究的成功,为利用农业加工副产物(如酸樱桃籽)开发高附加值功能性食品开辟了新途径,符合资源循环利用的可持续发展理念。同时,研究结果也凸显了纳米技术在食品工业中用于精准递送活性成分、提升传统食品功能性和品质的巨大潜力。未来研究可进一步探索不同来源活性肽的包封效率、纳米载体在不同食品基质中的适应性、长期贮藏稳定性以及通过in vivo(体内)实验验证其实际健康功效,从而推动该技术从实验室走向更广泛的应用。