Bigels作为吞咽困难患者食物共递送系统：蜡类油凝胶剂类型及Bigel结构对生物活性化合物胃肠道释放行为的影响

《Food Hydrocolloids》：Bigels as co-delivery system for dysphagia food: Effects of the wax oleogelator type and bigel structure on the gastrointestinal release behaviour of bioactive compounds

本研究利用明胶水凝胶与三种蜡类（LW、BW、MW）制备的bigel递送系统，探究了水凝胶/oleogel比例及蜡类型对结构、力学性能及营养释放的影响。结果表明，比例从8:2降至6:4时，bigel结构由O/H向H/O转变，而7:3比例下使用MW可形成bicontinuous结构。FTIR证实无化学相互作用，所有bigel均通过吞咽测试。体外消化显示，低比例及BW使用可减少EGCG和Cur释放，其中MW在7:3比例时释放率最低（EGCG 40.87%±0.48%，Cur 15.15%±1.78%），归因于bicontinuous结构调控生物活性成分释放。

　　

刘洋|王志红|黄琪琪|陈颖格|王松|曾蕾

广东省林木栽培、保护与利用重点实验室，广东省林业科学院，广州510520，中国

摘要

本研究探讨了使用明胶水凝胶和油凝胶与漆蜡（LW）、蜂蜡（BW）或混合蜡（MW）作为油凝胶剂的大分子共递送系统的设计。低场核磁共振（NMR）分析中的典型T₂松弛信号和显微观察表明，随着水凝胶/油凝胶比例从8:2降低到6:4，大分子从O/H结构转变为H/O结构；在实验条件下，使用MW可以在水凝胶/油凝胶比例为7:3时获得双连续结构。偏振显微图像和XRD分析显示，基于BW的大分子形成了较大的针状脂质晶体，呈β′形态，而LW则诱导形成较小的β晶体，MW促进了中等大小的β和α多晶型的形成。这使得基于BW的大分子具有更高的弹性模量（3518-463600 Pa）和硬度（237-1347 gf），相比之下，基于LW的大分子弹性模量为2255-256600 Pa，硬度为172-317 gf。傅里叶变换红外光谱（FTIR）分析未发现明胶水凝胶与不同油凝胶之间存在化学相互作用。所有大分子均具有适宜的质地特性，并且标准化吞咽困难测试结果（等级6：柔软且适合咀嚼）符合吞咽困难患者的食品要求。体外消化实验表明，较低的水凝胶/油凝胶比例以及使用BW有助于降低EGCG和Cur的释放速率。然而，当水凝胶/油凝胶比例固定为7:3时，由于双连续微结构的作用，使用MW导致EGCG（40.87% ± 0.48%）和Cur（15.15% ± 1.78%）的释放速率最低。这些发现为开发适合吞咽困难患者的功能性食品提供了新的思路。

引言

人口老龄化已成为全球性问题，根据世界卫生组织（WHO）的预测，到2050年，全球60岁以上的人口将达到15亿。大多数老年人会经历生理衰老和与年龄相关的疾病，大约27%至68%的老年人因生理或病理原因患有吞咽困难（Liu等人，2025年）。吞咽困难患者面临窒息、吸入性肺炎和营养不良等并发症的风险，这严重影响了他们的健康、生活质量及整体福祉（Molimi, Egan, & Adebo, 2025年）。质地改良食品（TMFs）是常用的辅助饮食工具，在吞咽困难管理中起着重要作用，通常被制成泥状、增稠或纯化形式，以达到柔软、湿润和顺滑的质地（Raheem等人，2021年）。然而，这些糊状食品缺乏吸引力，长期食用可能导致食物摄入量减少和营养不足的风险增加（Liu等人，2024年）。因此，开发安全、有吸引力且营养丰富的适合吞咽困难患者的食品具有重要意义且紧迫。

大分子作为一种新型的双相凝胶系统，具有制备简单、稳定性高和质地可控等优点，显示出开发易于吞咽的吞咽困难食品的巨大潜力。此外，它结合了水凝胶和油凝胶的优点，能够同时递送亲水性和疏水性营养素或其他生物活性化合物，以满足吞咽困难患者的多种营养需求（Francavilla, Corradini, & Joye, 2023年；Qiu等人，2024年）。封装的生物活性化合物的释放和胃肠道释放过程很大程度上取决于大分子的物理化学性质。通常，密集的凝胶网络和较强的凝胶强度会有效阻碍生物活性化合物的释放（Aung, Kim, & Kim, 2025年；Chao等人，2024年）。最近的研究表明，在体外消化过程中，油凝胶在水凝胶中的（O/H）大分子有助于提高脂溶性生物活性化合物的生物利用度，而水凝胶在油凝胶中的（H/O）大分子则表现出更高的亲水性生物活性化合物的生物利用度（Wei等人，2025年）。通过调整配方，特别是水凝胶/油凝胶比例和凝胶剂类型，可以灵活调节大分子的物理化学性质（Chao, Yan, & Fan, 2024年）。大分子的结构主要受水凝胶/油凝胶比例的影响，一般来说，水凝胶/油凝胶比例的增加会促使系统从H/O配置转变为O/H配置，同时伴随着热力学和质地特性的相应变化（Chao, Li, & Fan, 2025年；Tian等人，2023年）。此外，凝胶剂的类型也对大分子的性质有显著影响。Barroso等人（2025年）报告称，基于马铃薯淀粉的大分子比基于明胶的大分子具有更高的粘度和耐热性。研究发现，基于蜂蜡的大分子比基于甘油单硬脂酸酯的大分子具有更强的凝胶强度和松弛度（Yang等人，2022年）。Lin等人（2025年）指出，不同凝胶化机制的油凝胶剂会导致大分子结构和物理性质的差异。因此，选择合适的凝胶剂并彻底研究大分子配方对物理化学性质的影响非常重要，这将有助于选择适当的凝胶剂和水凝胶与油凝胶的比例，以开发适合吞咽困难患者的功能性食品。

明胶是由动物胶原蛋白水解得到的肽和蛋白质混合物，由于其可食用安全性、生物可吸收性和生物相容性而被广泛用作凝胶剂（Bider等人，2024年；Pang等人，2024年）。它不仅具有显著的凝胶化能力，还在口腔温度（30-37 °C）下表现出明显的热响应性，使食品在口腔加工过程中具有柔软、顺滑和独特的“融化”感（Liu等人，2023年；Tian等人，2024年）。这些特性使得明胶成为制备适合吞咽困难患者的大分子的理想凝胶剂。漆蜡（LW）是从漆树（Toxicodendron vernicifluum）的果肉和种子中提取的重要脂肪资源（Wang等人，2013年）。在中国，它已被用作食用植物油数千年，并在心血管疾病的治疗和预防中显示出治疗潜力（Long等人，2003年）。LW主要由甘油三酯组成，主要含有棕榈酸、油酸和硬脂酸等脂肪酸，因此具有作为油凝胶构建材料的潜力（Gu, Du, & Meng, 2023年）。与蜂蜡、棕榈蜡和昆虫蜡等常见蜡不同，LW具有更高的柔软性、弹性和保水能力，这归因于其中含有十二烷二酸、十六烷二酸和二十酸等中长链二元羧酸（Hu, Zhou, & Li, 2019年）。这使得LW成为一种独特且有前景的油凝胶剂。Shi等人（2021年）比较了用米糠蜡（RBW）、蜂蜡（BW）、巴西棕榈蜡（CW）和漆蜡（LW）制备的油凝胶的凝胶行为和物理性质，发现基于LW的油凝胶具有最令人满意的口腔融化特性，而BW的添加不仅增强了基于LW的油凝胶的网络结构，还保持了良好的口感。然而，关于LW在大分子和吞咽困难食品中的应用研究仍然有限。

在本研究中，明胶被用作凝胶剂，而LW和/或BW被用作油凝胶剂，制备了用于吞咽困难食品的大分子，以实现亲水性（表没食子儿茶素没食子酸酯，EGCG）和疏水性（姜黄素，Cur）化合物的共递送。本研究的目标有三个：（1）探讨水凝胶/油凝胶比例和油凝胶剂类型（LW、BW及其混合物）对所得大分子结构和物理性质的影响；（2）通过国际吞咽困难饮食标准化倡议（IDDSI）测试协议评估这些大分子作为吞咽困难食品的可行性；（3）全面比较不同凝胶样品中封装的亲水性和疏水性生物活性化合物的胃肠道释放行为。本研究的结果旨在为开发针对吞咽困难患者的功能性食品提供理论指导。

试剂

蜂蜡（BW）购自上海阿拉丁生化科技有限公司（中国上海）。漆蜡（LW）由蕉岭 Futai 生物技术有限公司提供（中国梅州）。山茶油由广东康迪绿色生物技术有限公司提供（中国肇庆）。表没食子儿茶素没食子酸酯（EGCG）、姜黄素（Cur）和鱼明胶来自上海Energy Chemicals公司。猪胃蛋白酶、胰酶和胆盐购自北京Solarbio Science &

外观和微观结构表征

可以通过外观和微观结构表征来评估大分子的形成和稳定性。从视觉上看，良好形成的大分子在管倒置方法下应能够自立且不发生相分离（Martins等人，2023年）。如图1A所示，明胶水凝胶是透明的，而油凝胶和大分子则呈现黄色，且油凝胶比例增加时颜色加深。更重要的是，所有大分子

结论

本研究成功开发了一种使用明胶水凝胶和山茶油油凝胶的食用大分子共递送系统，油凝胶剂为LW、BW或MW。结果表明，蜡类油凝胶剂的类型显著影响了大分子内的相转变行为，这可能是由于不同蜡类油凝胶剂的界面张力不同所致。值得注意的是，只有在使用MW的情况下，才能在实验条件下成功获得H7:O3比例的双连续大分子结构

CRediT作者贡献声明

王志红：资源获取、研究调查、资金筹措、概念构思。黄琪琪：初稿撰写、可视化、正式分析。刘洋：初稿撰写、方法设计、资金筹措、数据管理、概念构思。曾蕾：审稿与编辑、监督、资金筹措。陈颖格：资源获取、研究调查。王松：监督、数据管理

未引用参考文献

Chao等人，2024年；Lin等人，2025年；Liu等人，2021年；Liu等人，2025年。

利益冲突声明

作者声明与本研究无任何利益冲突。

致谢

本工作得到了广东省科学技术规划项目（2025WDZC-LKY02、2026WDZC-LKY04）、广东省林木栽培、保护与利用重点实验室的人才培养项目（SPU2025-09）以及广东省林业科学研究监测项目（2025KJXM01）的财政支持。