《LWT》：Construction of hollow zein-chitosan encapsulated peimine-curcumin self-assembled microparticles with enhanced stability and sustained release
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为解决贝母素与姜黄素因水溶性差、生物利用度低和稳定性不足而受限的难题，本研究创新性地通过非共价相互作用制备了P-CM自组装微粒（SMPs），并进一步构建空心中空玉米醇溶蛋白-壳聚糖（HZ-CH）复合材料进行包裹。结果表明，优化后的SMPs在pH 9、25°C、摩尔比1:1条件下形成均匀纳米颗粒（284 nm），展现出优异的抗氧化和抗炎活性；经HZ-CH封装后，封装效率高达96.0%，并表现出良好的储存稳定性和模拟胃肠道条件下的缓释行为。该研究为功能性食品中生物活性成分的递送策略提供了重要理论依据，具有显著的应用潜力。
在功能性食品和医药领域，许多天然生物活性成分虽功效显著，却常常因自身理化性质的局限而难以发挥应有潜力。例如，从贝母中提取的异甾体生物碱贝母素（Peimine, P）以及在姜黄中广为人知的姜黄素（Curcumin, CM），二者均被证实具有抗氧化、抗炎等多种生物活性。然而，它们共同面临水溶性差、在体内稳定性不足、口服生物利用度低等挑战，这极大地限制了其临床应用和市场开发。传统上，改善这些缺陷可能需要复杂的化学修饰或使用大量辅料，这不仅可能引入新的安全性问题，还会增加成本。因此，寻找一种高效、温和且能协同提升多种性能的递送策略，成为该领域的研究热点。
为此，一项发表在《LWT - Food Science and Technology》上的研究提供了一条创新思路。研究人员设想，能否让P和CM这两种分子“自发地”结合形成更稳定的复合结构，再为这个复合结构穿上一个“防护外衣”，从而一举解决溶解、稳定和可控释放的难题？这项研究题为“Construction of hollow zein-chitosan encapsulated peimine-curcumin self-assembled microparticles with enhanced stability and sustained release”，正是对这一设想的系统性探索和实践。
为了回答上述问题，研究人员首先通过透析法，在特定pH、温度和摩尔比条件下，利用非共价相互作用（如氢键、π-π堆积）成功制备了P-CM自组装微粒（Self-assembled Microparticles, SMPs）。随后，他们构建了一种空心的玉米醇溶蛋白（Zein）-壳聚糖（Chitosan）复合物（Hollow Zein-Chitosan, HZ-CH），并将SMPs封装其中，形成最终的HZ-CH-SMPs递送系统。研究采用了多种表征技术来验证每一步的成功，并评估了最终产品的性能。
主要技术方法概述
研究的关键技术方法包括：1）通过扫描电子显微镜（SEM）和激光粒度分析对微粒形貌和粒径进行表征；2）利用紫外-可见光谱（UV-Vis）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、荧光光谱和核磁共振氢谱（1H NMR）分析P与CM之间的分子相互作用及自组装机理；3）通过热重分析（TG）、差示扫描量热法（DSC）评估热稳定性；4）采用ABTS、DPPH自由基清除实验和铁离子还原能力（FRAP）测定评估抗氧化活性，并通过牛血清白蛋白（BSA）变性抑制实验评估抗炎活性；5）使用透射电子显微镜（TEM）和X射线衍射（XRD）观察HZ-CH复合物的微观结构及晶型变化；6）通过模拟胃液（SGF）和模拟肠液（SIF）体外消化实验，评估封装系统的缓释性能和消化稳定性。
研究结果
3.1. P-CM SMPs制备条件的优化
研究人员系统考察了pH、摩尔比、温度和离子强度对自组装效率的影响。结果表明，在pH 9、25°C、P:CM摩尔比为1:1的条件下，自组装率最高，达到93.57%。离子强度对组装过程影响不大，而酸性条件或高温（>45°C）会导致组装体解离或姜黄素降解。
3.2. P-CM SMPs的结构表征
扫描电镜显示，P-CM SMPs形成了独特的蜂窝状结构，与单一成分的光滑颗粒或片层结构明显不同。激光粒度分析表明其平均流体力学粒径为284纳米，多分散指数（PDI）为0.202，分布均匀。紫外光谱显示P-CM SMPs的吸收峰发生了红移，表明形成了J-型聚集。红外光谱中P和CM特征峰的位移证实了分子间形成了新的氢键。荧光光谱和核磁共振氢谱进一步支持了P与CM通过静电吸引和π-π堆积发生了相互作用。Zeta电位测量显示，在pH 9时，P-CM SMPs的表面电位为-19.77毫伏，表明其在碱性环境中分散良好。
3.3. P-CM SMPs的理化与功能性质
稳定性测试表明，P-CM SMPs在5-25°C和pH 9条件下保持稳定，粒径变化小。热分析显示，自组装后产品的热稳定性优于单独的姜黄素。功能评价显示，P-CM SMPs的抗氧化活性（ABTS、DPPH、FRAP）和抗炎活性（抑制BSA变性）均显著优于单独的P或CM，表明二者产生了协同增效作用。
3.4. HZ-CH-SMPs的结构与表征
透射电镜图像清晰显示，HZ-CH、HZ-CH-P、HZ-CH-CM和HZ-CH-SMPs均具有典型的核壳结构，活性成分被成功封装在空腔内部。其中，封装了P-CM SMPs的HZ-CH-SMPs粒径最大（约347纳米），封装效率最高，达到96.0%。XRD和FTIR分析表明，封装后P、CM和P-CM SMPs的结晶峰消失，与HZ-CH复合物发生了相互作用，形成了非晶态复合物。
3.5. HZ-CH-SMPs的储存稳定性
在室温避光储存28天后，所有封装样品的粒径均有不同程度增大（从数百纳米增至数微米），出现轻微聚集，但HZ-CH-SMPs仍能保持相对较好的分散状态，证明了HZ-CH外壳对内部活性成分的保护作用。
3.6. 体外消化模拟
在模拟胃肠消化过程中，封装样品的粒径在胃液中增大，在肠液中减小，反映了消化环境对复合物结构的影响。更重要的是，释放曲线表明，与未封装的自由成分相比，HZ-CH-CM、HZ-CH-P和HZ-CH-SMPs在胃液和肠液中的累积释放率均显著降低，表现出明显的缓释特性。其中，HZ-CH-SMPs的缓释效果最为显著。
研究结论与意义
本研究成功构建了一种集分子自组装与蛋白-多糖封装技术于一体的新型递送系统。首先，通过优化条件，使P和CM通过非共价力自发形成结构稳定、功能增强的P-CM自组装微粒。然后，创新性地利用空心玉米醇溶蛋白-壳聚糖复合物对该微粒进行高效封装，最终制得的HZ-CH-SMPs不仅具有高封装效率，还显著提升了活性成分的储存稳定性和在模拟胃肠道环境中的缓释性能。
这项工作的意义在于提供了一套完整的解决方案来克服贝母素和姜黄素等疏水性生物活性成分的应用瓶颈。它巧妙地利用分子自组装提升生物活性，再通过生物相容性良好的天然高分子材料（玉米醇溶蛋白和壳聚糖）构建的“防护舱”来增强稳定性和实现可控释放。这种“自组装+封装”的双重策略，为设计下一代功能性食品配料、营养素补充剂乃至药物递送系统提供了新的理论框架和实践范例。未来，该系统的体内生物利用度、细胞摄取及具体疾病模型中的功效验证，将是值得深入探索的方向。
