超声驱动白藜芦醇诱导蛋源淀粉样纤维水胶体稳定矢车菊素-3-O-葡萄糖苷的研究

《Ultrasonics Sonochemistry》：Ultrasonic driven resveratrol induced egg-derived amyloid-like fibrils hydrocolloids for stabilizing aqueous cyanidin-3-O-glucoside

本研究针对亲水性多酚C3G稳定性差、生物利用度低的技术瓶颈，创新性地采用低频超声协同白藜芦醇诱导卵白蛋白/溶菌酶淀粉样纤维构建三维水胶体网络。结果表明该载体能显著提升乳液稳定性，并通过调控消化行为使C3G生物可及性提高至82.5%，在Caco-2细胞模型中表现出优异的抗氧化应激保护作用（细胞存活率>95%），为功能性成分递送系统设计提供了新策略。

　　

在功能性食品和医药领域，亲水性多酚类物质如矢车菊素-3-O-葡萄糖苷（Cyanidin-3-O-glucoside, C3G）因其卓越的抗氧化活性备受关注。然而，这类活性成分存在天然缺陷：其酚羟基的高反应性导致化学稳定性差，强亲水性又使其在口服后易被小肠上段水解为苷元，最终导致生物利用度不足1%。这种高活性与低稳定性之间的矛盾，严重制约了C3G的产业化应用。

传统的蛋白基递送系统（如单一蛋白纳米颗粒）往往难以兼顾载体的机械强度、环境响应性和生物相容性。值得注意的是，蛋源蛋白质（如卵白蛋白和溶菌酶）在极端酸碱和热处理条件下可自组装形成淀粉样纤维（amyloid fibrils）。这类纤维以连续β-折叠为分子骨架，具有高长径比和可调控的表面特性，但其天然形态存在明显局限：卵白蛋白纤维（OVAf）易因刚性过强而发生无序聚集，而溶菌酶纤维（LYZf）则因分子间缠结不足难以形成连续网络。如何通过外部干预引导二者实现协同组装而非简单混合，成为构建高性能纤维水胶体的关键挑战。

发表于《Ultrasonics Sonochemistry》的研究论文创新性地提出“物理场-化学诱导”双驱动策略。团队通过低频超声（20 kHz）的空化效应促进纤维分散重组，同时利用天然多酚白藜芦醇（Resveratrol, RES）的分子桥接作用，成功构建了OVAf-LYZf复合水胶体。研究表明，RES的酚羟基与纤维表面氨基形成氢键网络，其芳香环则插入β-折叠疏水核心，通过破坏线性β-折叠长程有序性，诱导纤维从无序聚集向分支交联转变。这种结构重组使体系平均粒径从201.63 nm降至162.30 nm，并形成具有单松弛特性的三维网络（Cole-Cole曲线线性化），显著提升了载C3G乳液的环境刺激稳定性。

关键技术方法包括：通过酸热诱导法制备OVAf/LYZf；采用低频超声（100 W, 30 min）协同RES诱导纤维交联；通过流变学、原子力显微镜、二维相关光谱等技术表征水胶体结构；构建体外模拟胃肠消化模型和Caco-2细胞单层模型评估消化特性及吸收转运；采用H₂O₂诱导氧化应激模型考察细胞保护效应。

3.1 纤维溶液-溶胶-水胶体转变过程表征

通过原子力显微镜观察到RES浓度达200 μM时纤维形成三维互锁网络。粒径分析显示超声共振效应使纤维主峰从258.5 nm移至154.2 nm，ζ电位证实RES通过局部电荷中和促进凝胶化。硫黄素T荧光实验表明RES以浓度依赖方式抑制规则淀粉样纤维形成（Mix-200组荧光强度最低），证实其调控组装路径的作用。

3.2 结构构象变化

X射线衍射显示RES使β-sheet特征峰（20°）强度降低，傅里叶变换红外光谱证实分子间氢键比例从47.29%降至41.94%。二维相关光谱分析揭示构象变化时序：α-螺旋解折叠先于β-折叠成核，RES芳香环堆叠（1600 cm^-1）促进β-转角聚集。

3.3 水胶体特性与界面性质

流变学测试表明Mix-200组储能模量（G'）最高且频率依赖性最弱，证实形成弹性主导网络。表面疏水性测定显示RES使疏水指数从OVAf的1287降至Mix-200的543，界面张力从12.5 mN/m升至15.3 mN/m，反映其重构界面组成的能力。

3.4 乳液-水胶体复合特性

激光衍射显示RES使乳液粒径分布双峰移至0.86-1.01 μm/21.9-41.9 μm，比表面积从2.1 m²/g增至3.5 m²/g。共聚焦显微镜证实纤维在油滴界面形成致密包裹层。

3.5 纤维水胶体调控乳液流变性

Cross模型拟合发现Mix-200组流动指数n增至0.68，van Gurp-Palmen图中相位角变化范围收窄至±5°，表明网络均一性提升。Cole-Cole图呈现直线型单松弛模式，证明其能均匀包封油滴。

3.6 乳液稳定性与C3G保护效应

在300 mM NaCl、90℃热处理和14天储存条件下，Mix-200组粒径增幅最小（<10%），色度值a*从18.25仅降至16.02，显著优于单一纤维组（降幅>40%）。

3.7 体外消化行为

胃肠消化后Mix-200组粒径变化幅度最小（口腔相至肠相：12.3→18.1→8.7 μm），C3G生物可及性达82.5%，较LYZf组（51.2%）提升61.1%。CLSM显示RES组蛋白聚集程度减轻。

3.8 C3G跨膜转运

Caco-2细胞模型表明Mix-200组在120 min时C3G吸收率最高（68.3%），RES通过π-π堆叠增强C3G脂溶性，促进被动扩散。

3.9 抗氧化应激抵抗

在H₂O₂诱导氧化应激下，Mix-200组细胞内ROS水平降低至对照组41%，SOD活性维持基准水平（93.5 U/mg prot），MDA含量下降56%，活死染色显示细胞存活率>95%。

本研究通过多尺度结构调控证实了超声辅助RES诱导纤维水胶体的三重优势：物理上通过空化效应实现纤维精细化重组，化学上利用多酚分子桥接构建弹性网络，生物学层面通过协同抗氧化提升活性物功效。该策略突破了传统载体难以兼顾稳定性和生物利用度的技术瓶颈，为亲水性生物活性物的精准递送提供了新范式。未来研究可聚焦于体内靶向性和智能响应性设计，推动该体系在功能食品和医药领域的应用转化。