《Food and Bioproducts Processing》：Green Fabrication of Lactoferrin–Dendrobium Polysaccharide–EGCG Ternary Nanoparticles for Enhanced Lutein Delivery
编辑推荐：
本研究构建了叶黄素负载的三元纳米颗粒（LF-DOP-EGCG），通过无溶剂水相组装法优化制备条件（0.5% LF，pH 3，质量比3:1），显著提高包封率及稳定性，体外消化显示其生物可及性达54.6%，较游离叶黄素提高8倍。该自然多组分系统为功能性食品提供了绿色解决方案。
彭晓珂|邓晓凡|徐建中|郭嘉毅|赵瑞|大卫·朱利安·麦克莱门茨|马翠翠|刘福国
西北农林科技大学食品科学与工程学院，中国陕西杨陵712100
摘要
叶黄素在功能性食品中的应用受到其溶解度低、稳定性差和生物利用度低的限制。为了解决这些问题，采用无表面活性剂、无有机溶剂的水相方法，利用乳铁蛋白（LF）、铁皮石斛多糖（DOP）和表没食子儿茶素没食子酸酯（EGCG）制备了三元纳米颗粒（LF-DOP-EGCG）。通过优化制备条件（0.5% LF，pH 3，LF/DOP-EGCG质量比3:1），获得了粒径均匀且分散良好的纳米颗粒。光谱分析证实DOP-EGCG与LF之间的相互作用改变了LF的二级结构。与非共价复合物相比，共价修饰的纳米颗粒（LF-COV）表现出更好的热稳定性和抗氧化能力。载有叶黄素的纳米颗粒显示出高效的包封和负载效果，光谱变化验证了叶黄素的成功结合。共价修饰的载叶黄素纳米颗粒（LF-COV-LUT）在热处理、光照和40天储存条件下的稳定性显著提高。体外消化实验表明，LF-COV-LUT减缓了胃酸对叶黄素的降解，并促进了其在肠道中的释放，其生物利用度（54.6 ± 8.7%）明显高于游离叶黄素（6.13 ± 0.83%）。这些结果表明，这种天然多组分纳米颗粒系统为提高功能性食品中类胡萝卜素的稳定性和消化利用度提供了一种绿色且有效的方法。
引言
叶黄素（LUT）作为类胡萝卜素家族的一员，由于其抗氧化、抗炎和保护视网膜的特性，在功能性食品和眼病预防领域受到了广泛关注（álvarez-Barrios等人，2021；Black、Boehm、Edge和Truscott，2020）。然而，叶黄素是一种高度疏水的分子，含有多个双键，导致其水溶性极低、化学稳定性差且生物利用度有限（Manzoor、Singh、Gani和Noor，2021）。为了克服这些挑战，纳米颗粒作为一种递送系统受到了广泛关注，用于包封、保护并释放类胡萝卜素（Brum等人，2017）。在先前的研究中，聚乳酸-羟基乙酸共聚物（PLGA）-聚乙二醇（PEG）-生物素纳米颗粒被证明可以增强叶黄素在视网膜细胞中的吸收（Bolla等人，2020）。此外，研究人员还将叶黄素封装在固体脂质纳米颗粒（Lutein-SLNs）中，以提高其稳定性和角膜渗透性（Tan等人，2021）。尽管纳米递送技术有潜力改善叶黄素的性能，但现有系统仍存在一些问题，如合成过程复杂且成本较高、可能受到有毒物质（如有机溶剂残留）的污染、长期储存稳定性差或递送性能不足。近年来，基于天然生物分子（多糖、蛋白质和多酚）的复合纳米载体成为解决这些瓶颈的新策略。这类基于生物分子的纳米颗粒通常更环保、更安全、更具生物相容性，并且功能可调。例如，玉米醇溶蛋白/可溶性大豆多糖纳米颗粒通过抗溶剂沉淀作用显著提高了叶黄素的水分散性和化学稳定性（Li等人，2020）。此外，这些纳米载体具有较低的细胞毒性和良好的生物相容性。封装叶黄素的生物利用度（32.1%）远高于未封装的形式（16.2%）。然而，仍需进一步研究以增强叶黄素在复杂消化环境中的耐受性。
乳铁蛋白（LF）是一种阳离子糖蛋白，等电点（pI ≈ 8.5）较高，在中性条件下带有正电荷，可通过与阴离子多糖或多酚复合物的静电相互作用自组装成纳米颗粒（Li等人，2021）。由铁皮石斛多糖（DOP）和表没食子儿茶素没食子酸酯（EGCG）形成的复合物结合了多糖的空间稳定性和多酚的抗氧化活性（He等人，2022；Khan和Mukhtar，2018）。然而，这些DOP-EGCG复合物与LF协同作用以制备性能更优的递送系统的潜力尚未得到充分探索。以往的研究主要集中在单一多酚或简单的二元复合物上，而探索天然多糖-多酚复合物与蛋白质协同作用构建三元递送系统的研究仍较少。此前已有研究使用LF-EGCG复合物与透明质酸（HA）组成的静电复合纳米颗粒用于姜黄素的递送（Li等人，2023）。然而，关于利用多糖-多酚复合物增强载体功能特性的研究报道较少。
因此，本研究旨在采用pH调节方法制备以LF为核心、DOP-EGCG为功能涂层的LF–DOP–EGCG三元纳米颗粒，并评估其在叶黄素递送中的应用。这种三元设计的目的是同时实现胶体稳定性、干燥后的再分散性以及储存和消化过程中的抗氧化保护——这些特性通常难以仅用LF或简单的二元系统实现。特别是，引入EGCG以提供抗氧化活性，并以共价结合形式增强界面层和结构稳定性。研究目标包括：（1）通过表征颗粒大小、表面电位、多分散指数（PdI）和分子间相互作用，优化基于pH调节方法的纳米颗粒制备过程；（2）通过调节叶黄素的负载量实现高效包封和稳定递送，并分析纳米颗粒在光照、热处理和长期储存条件下的保护效果；（3）利用体外消化模拟模型阐明载叶黄素纳米颗粒在口腔-胃-肠道阶段的释放动力学和生物利用度。这项研究的实际意义在于构建一种绿色高效的纳米递送系统，以提高叶黄素的稳定性和生物利用度。此外，它还为天然生物大分子（多糖、多酚和蛋白质）在功能性食品和制药领域的应用提供了宝贵的见解。
材料与试剂
铁皮石斛多糖（DOP，纯度98%）购自中国晋中的山西梓泽生物科技有限公司。EGCG（纯度>98%）购自中国的北京北世众恒科技有限公司。乳铁蛋白（LF，纯度>97%）购自新西兰塔图阿努伊的Western Dairy有限公司。1,1-二苯基-2-吡啶肼（DPPH，纯度95%）、溴化钾、黏蛋白、胃蛋白酶、胰蛋白酶和胆盐购自美国密苏里州圣路易斯的Sigma Chemical公司。
LF-COV纳米颗粒制备条件的优化
优化制备过程和提高基于纳米颗粒的递送系统的稳定性对于扩大其在食品及其他行业的应用至关重要。因此，研究了LF浓度、最终pH值和LF与COV的质量比对LF-DOP-EGCG纳米颗粒形成的影响，以确定最佳制备条件。
结论
本研究采用pH调节的水相组装策略制备了LF–DOP–EGCG三元纳米颗粒，并用于叶黄素的递送。优化后的制备条件（0.5% LF，pH 3.0，LF:COV = 3:1）制备出的纳米颗粒具有良好的胶体稳定性和冻干后的良好再分散性。在测试的配方中，LF-COV-LUT在光照/热处理/储存条件下对叶黄素的保护效果最好，并实现了更高的体外生物利用度。
CRediT作者贡献声明
马翠翠：实验研究。
刘福国：写作、审稿与编辑、项目管理、资金获取、概念构思。
邓晓凡：方法学设计、实验研究。
彭晓珂：初稿撰写、验证、方法学设计、实验研究、数据整理。
大卫·朱利安·麦克莱门茨：写作、审稿与编辑、指导。
赵瑞：实验研究。
郭嘉毅：实验研究。
徐建中：实验研究、资金获取。
未引用参考文献
Bolla等人，2020；Chen等人，2019；Zhang等人，2024；Zhang等人，2023。
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的研究结果。
致谢
本研究得到了晨光生物科技集团有限公司的“技术开发”合同（合同编号2024610008000084）的支持，用于叶黄素配方产品的开发与评估项目。
