由聚集的不溶性大豆蛋白水解物和可溶性大豆多糖制备的富含姜黄素的复合纳米颗粒：制备、表征及其在稳定W/O/W皮克林乳液中的应用

《Food Chemistry》：Curcumin-loaded composite nanoparticles from aggregated insoluble soybean protein hydrolysate and soluble soybean polysaccharide: Fabrication, characterization, and application in stabilizing W/O/W Pickering emulsions

本研究利用大豆蛋白水解产物和可溶性大豆多糖制备复合纳米颗粒，显著提高姜黄素包埋效率（92.5±1.6%）及粒径稳定性（216.93±6.1 nm），通过氢键、静电吸引和疏水作用形成稳定核壳结构，兼具抗氧化活性与优异的W/O/W乳液热、pH及离子稳定性，为大豆副产品高值化应用提供新策略。

　　

郑旭|贾志宇|李美云|辛志贤|杨旭辉|严世章|徐静文|曹亮|齐宝坤

中国黑龙江省哈尔滨市东北农业大学食品科学学院，邮编150030

摘要

本研究开发了由聚集体不溶性大豆蛋白水解物（AISPH）和可溶性大豆多糖（SSPS）制成的纳米颗粒，用于姜黄素（Cur）的包封以及W/O/W型皮克林乳液的稳定。添加SSPS显著提高了姜黄素的包封效率（P < 0.05）。在AISPH-Cur与SSPS的质量比为1:1时制备的最佳纳米颗粒（AISPH-Cur@SSPS）实现了92.5 ± 1.6%的最大包封效率，最小粒径为216.93 ± 6.1 nm。这些纳米颗粒具有由氢键、静电吸引力和疏水相互作用稳定的核壳结构。此外，AISPH-Cur@SSPS比AISPH-Cur表现出更强的抗氧化能力和乳化性能。由AISPH-Cur@SSPS稳定的乳液具有更小、更均匀的液滴（13.08 ± 1.5 μm）、更高的绝对ζ电位（37.2 ± 1.8 mV）和改善的粘弹性。因此，这些乳液对脂质氧化以及热、pH值和离子变化具有很强的稳定性。这项工作为利用大豆副产品实现生物活性物质的递送和乳化提供了新的方法。

引言

水包油包水（W/O/W）乳液是一种复杂的异质分散体系，已被证明具有多种优势，包括能够包封亲水性和疏水性化合物，同时降低脂肪含量并保持感官特性，使其特别适合制造低脂食品（Li, Zhang等，2023）。不幸的是，W/O/W乳液的内在热力学不稳定性使其实际应用极具挑战性。针对这一问题，许多研究强调了固体颗粒定义的皮克林乳化剂在提高乳液稳定性方面的显著优势，因为它们可以有效地吸附在油水界面形成高度弹性的界面层，并且产生的空间位阻可以防止液滴聚集。传统上，使用具有优异抗聚结稳定性的无机或合成固体颗粒作为乳化剂。然而，这类颗粒引发了关于环境污染和人类健康的担忧（Ozturk & McClements, 2016）。随着绿色和可持续概念的发展，使用可再生资源（如植物蛋白及其衍生物）制备的可持续纳米颗粒作为皮克林乳化剂已成为重要趋势（Wu等，2025）。这些材料不仅具有良好的生物相容性和生物降解性，还可以通过分子设计赋予乳液特定的功能特性（Wei等，2025；Zhang等，2025）。因此，基于生物的颗粒的选择和开发已成为食品工业中的一个重要研究领域。

聚集体不溶性大豆蛋白水解物（AISPH）是大豆肽生产过程中的副产品，产率可达40%，它是通过蛋白质水解过程中疏水性肽的组装形成的（Dong等，2021）。这种材料富含必需氨基酸，尤其是那些具有抗氧化功能的氨基酸，表明其在营养保健品和功能性食品中具有巨大潜力。此外，AISPH对消化降解具有很强的抵抗力，使其成为构建保护生物活性化合物递送系统的有希望的候选材料（Ma等，2025）。尽管具有这些优势，但由于其水溶性差，AISPH通常被视为废物或饲料，这阻碍了蛋白质资源的高价值利用。直到最近，研究人员才认识到AISPH在开发蛋白质衍生颗粒方面的重大应用潜力。例如，Zhang, Xie等（2021）通过调节pH值从AISPH制备了纳米颗粒，显示出优异的储存稳定性和抗氧化活性。在另一项研究中，Zhang等（2018）利用超声诱导AISPH自组装成纳米颗粒，并进一步将这些颗粒用于稳定乳液，观察到它们具有优异的抗聚结稳定性和抗氧化稳定性。然而，值得注意的是，在复杂的环境条件下，由单一蛋白质或蛋白质水解物自组装的颗粒通常存在一定的局限性，容易发生聚集，从而降低乳液的稳定效果（Ma等，2024）。为了避免这一缺点，用多糖基保护层对颗粒进行表面包覆是一种可行的方法，以提高颗粒的稳定性和功能性能。

可溶性大豆多糖（SSPS）是一种天然存在的阴离子多糖，具有独特的结构配置，主链为半乳糖醛酸，侧链为同半乳糖基和阿拉伯糖基（Nakamura等，2006）。这种独特的分子结构使SSPS具有出色的耐酸/碱性和耐热性，以及高水溶性（Cabezas等，2019）。此外，SSPS中存在少量疏水性蛋白质，有助于与其他蛋白质的有效相互作用和复合，使其成为在AISPH纳米颗粒上构建保护性多糖壳的理想候选材料（Shen等，2022）。先前的研究充分支持了这一应用。例如，SSPS已成功用于形成荞麦蛋白/SSPS纳米复合物，显著提高了包封的pterostilbene的稳定性和抗氧化活性（Li, Zhu等，2023）。类似地，研究表明SSPS可以有效地包覆麦谷蛋白纳米颗粒，形成复合胶体颗粒以稳定皮克林乳液（Shen等，2022）。这些先例共同验证了使用SSPS作为复合纳米颗粒系统中功能性保护材料的可行性。鉴于这些结构和功能优势，所制备的AISPH/SSPS复合纳米颗粒预计将具有稳定的核壳结构，并具有优异的环境耐受性，使其成为稳定的乳液乳化剂的理想选择。

除了作为乳化剂的作用外，基于蛋白质的纳米颗粒还是生物活性物质的天然载体。姜黄素（Cur）是一种天然的多酚，具有多种有益的生物特性（Han等，2025）。然而，其在食品系统中的使用受到诸多限制，包括水溶性差、对光敏感、pH值变化和热降解，这些因素共同导致其生物利用度较低（Zhong等，2024）。迄今为止，将生物活性化合物包封在蛋白质纳米颗粒中已成为提高其稳定性和生物利用度的有效策略。更重要的是，研究表明，这种生物活性物质的包封行为通常有助于形成更稳定的乳液系统（Yu等，2025）。在本研究中，使用AISPH作为载体，通过超声处理成功制备了AISPH-Cur纳米颗粒，并通过添加不同比例的SSPS制备了复合纳米颗粒，其中包封效率最高的系统被命名为AISPH-Cur@SSPS。接下来，系统地对AISPH-Cur和AISPH-Cur@SSPS的结构和功能特性进行了表征。最后，将这些制备的纳米颗粒用作新型乳化剂来稳定W/O/W型皮克林乳液，并评估了它们在各种环境条件下的稳定性。本研究为开发高效稳定的生物活性成分递送系统和新型乳化剂提供了新策略，同时也为大豆副产品的高值利用提供了新的见解。

材料

低热脱脂大豆粉（蛋白质含量：0.45 g/g）购自中国山东禹旺实业有限公司。姜黄素（纯度>98%）和可溶性大豆多糖购自上海宇源生物技术有限公司。大豆油从当地市场采购。本研究中使用的所有其他试剂均为分析级。

样品制备

AISPH按照我们之前的协议（Xu等，2024）制备。负载了姜黄素的纳米颗粒也按照该协议制备。

粒径、聚合物分散指数（PDI）和ζ电位

如图1A所示，通过AISPH的自组装形成的AISPH-Cur纳米颗粒的粒径为434.7 ± 10.12 nm，PDI为0.6387 ± 0.03。经过SSPS包覆后，复合纳米颗粒的粒径和PDI先减小后增大。这表明适当添加SSPS改变了纳米颗粒的结构和分散状态。根据先前的研究，阴离子多糖SSPS可以

结论

本研究成功开发了利用AISPH和SSPS的多功能复合纳米颗粒，用于同时递送姜黄素（Cur）和稳定W/O/W型乳液。一个关键发现是，AISPH-Cur与SSPS的质量比为1:1对于形成具有明确核壳结构的纳米颗粒至关重要。在该比例下，复合纳米颗粒（命名为AISPH-Cur@SSPS）表现出最佳的综合性能：姜黄素的包封效率为

作者贡献声明

郑旭：撰写——初稿，方法学部分。贾志宇：撰写——审阅与编辑。李美云：撰写——审阅与编辑。辛志贤：指导。杨旭辉：概念构思。严世章：概念构思。徐静文：概念构思。曹亮：项目管理。齐宝坤：资源提供。

未引用的参考文献

Guo等，2024

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

作者衷心感谢龙江科技创新人才支持计划（CYQN24015）提供的支持。