《Food Chemistry》：Construction of HIPPEs based on sea bass protein-konjac glucomannan complexes for the delivery of astaxanthin, DHA and EPA
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海鲈蛋白-菊粉复合物通过界面交联形成稳定Pickering乳液，显著提升虾青素（51.6%残留率）、DHA和EPA的生物可及性（50.2%）并抑制藻油氧化异味。
张丽娟|王子月|李佳欣|徐哲|马坤|赵双|李婷婷
教育部生物技术与生物资源利用重点实验室，大连民族大学生命科学学院，中国辽宁省大连市116600
摘要
具有不同相行为的蛋白质-多糖复合物在稳定高内相皮克林乳液（HIPPEs）方面展现出巨大潜力，因此受到了广泛关注。在本研究中，使用海鲈鱼蛋白（SBP）-魔芋葡甘露聚糖（KGM）复合物作为水相，以及含有二十二碳六烯酸（DHA）和二十碳五烯酸（EPA）的藻油作为油相，制备了负载虾青素（AST）的HIPPEs。SBP-KGM复合物的界面交联机制赋予了HIPPEs优异的环境稳定性、良好的粘弹性和触变恢复能力。在50°C下储存30天后，HIPPEs中残留的AST含量比游离AST高出51.6%。由1.0% SBP-0.2% KGM复合物稳定的HIPPEs中AST的生物利用度达到了50.2%。重要的是，SBP-KGM复合物通过定向吸附在油水界面形成的涂层有效抑制了藻油的氧化和异味生成。这项研究为开发有效的疏水性生物活性化合物载体提供了新的见解和策略。
引言
虾青素（AST）是一种脂溶性类胡萝卜素，呈红橙色，广泛存在于许多甲壳类动物中（Zhao等人，2019年）。DHA（C22:6n-3）和EPA（C20:5n-3）是两种长链ω-3多不饱和脂肪酸（PUFAs），主要存在于藻类、海鲜和鱼类中（Jakhwal等人，2021年）。AST、DHA和EPA因其对整体健康的显著益处而受到广泛认可，包括抗氧化、抗炎和预防心血管疾病的作用（Alijani等人，2025年；Aneesh等人，2022年）。然而，由于AST、DHA和EPA在光照、高温和紫外线辐射下不稳定，且口服时生物利用度较低，这些物质在食品中的实际应用受到诸多限制（Chen等人，2022年；Zhou & Wei，2021年）。因此，开发能够包裹、保护并增强这些敏感亲脂性生物活性物质吸收的有效食品级递送系统仍是食品科学和技术中的关键目标。
HIPPEs是一种高度浓缩的乳液，由胶体颗粒稳定，其最小内相体积分数为0.74（He & Lu，2024年）。由于其较高的内相含量，HIPPEs在食品、化妆品和药物递送领域具有广泛的应用前景，尤其是作为疏水性化合物的理想载体（Gao等人，2021年）。HIPPEs的半固态凝胶网络结构提供了较高的负载能力，并具有防止聚集和环境降解的物理屏障（Wang, Liu, Guo等人，2023年）。HIPPEs的长期稳定性取决于类似固体颗粒在油水界面的不可逆吸附（Tan等人，2023年）。传统的乳化剂（如无机颗粒和表面活性剂）由于生物安全性较低，在食品工业中的应用受到限制，这促使人们转向食品级替代品（Zhang, Seah, & Ngai，2023年）。其中，由食品级蛋白质颗粒（如大豆蛋白、花生蛋白和乳清蛋白）稳定的HIPPEs引起了广泛关注（Shi等人，2020年）。然而，蛋白质稳定的HIPPEs通常对环境因素（如pH值、离子强度和热处理）的耐受性较差，这是由于基于蛋白质的界面膜机械强度相对较弱（Zhao等人，2020年）。为了克服这一限制，人们广泛采用了蛋白质-多糖复合物的协同稳定作用（Ribeiro等人，2021年）。多糖的加入可以增强界面膜的刚性，提供空间位阻，并改善乳液网络的粘弹性，从而显著提高HIPPEs的稳定性（Liu等人，2026年）。例如，向花生蛋白分离物或甜菜果胶中添加纤维素纳米晶体已被证明可以改善HIPPEs的性能（Feng等人，2024年；Nie等人，2024年）。尽管已有许多研究探讨了常见植物或乳制品蛋白质与带电多糖的复合物，但海洋来源蛋白质与非离子多糖结合的潜力仍相对较少，这为新型稳定剂的开发提供了有前景的方向。
与传统的植物或乳制品蛋白质相比，海鲈鱼蛋白（SBP）具有独特的结构和功能优势。作为一种海洋来源的蛋白质，SBP通常具有更灵活的构象和更高的疏水性氨基酸比例，这有助于在油水界面形成更强的吸附作用和粘弹性膜（Cho等人，2014年；Zhang, Zaky等人，2022年）。此外，SBP因其优异的营养价值和较高的生物消化率而受到关注。魔芋葡甘露聚糖（KGM）是一种天然存在的非离子多糖，具有高粘度、溶解性和良好的生物相容性等独特物理性质（Kapoor等人，2024年）。KGM的非离子性质减少了与蛋白质的静电复合/沉淀，使得相互作用主要通过氢键和疏水效应驱动（Wang, Liu, Bi等人，2023年）。这有助于形成致密而灵活的界面复合材料，从而显著改善蛋白质的功能特性，如乳化、发泡和凝胶化（Zhu等人，2025年）。此外，KGM还以其出色的吸水、增稠和成膜能力而闻名，这些特性显著增强了HIPPEs的三维网络强度（Liu等人，2020年）。我们假设SBP的强界面活性与KGM的优异增稠和空间稳定性能相结合，将产生一种独特的协同稳定剂，能够形成结构完整、环境耐受性和递送性能优异的HIPPEs。
尽管蛋白质-多糖复合物具有已证实的优势，但由SBP-KGM复合物稳定的HIPPEs的具体界面交联机制、结构演变和递送性能尚未得到系统研究。此外，这类系统在共封装和递送多种具有稳定性挑战的疏水性生物活性物质（如AST、DHA、EPA）方面的潜力仍不明确。因此，本研究的目标如下：首先，制备并表征SBP-KGM复合物，确定界面性质的最佳比例；其次，通过这些复合物构建HIPPEs，并全面评估其微观结构、流变行为和对环境压力的稳定性；最后，利用HIPPEs系统作为AST、DHA和EPA的载体，评估其对生物活性稳定性的保护作用、抑制藻油中异味生成的能力以及在模拟胃肠道消化过程中提高生物利用度的性能。本研究旨在为开发有效的多功能疏水性生物活性化合物递送系统提供新的见解和实用策略。HIPPEs的构建、封装和模拟胃肠道命运的总体概念如图1所示。
材料
海鲈鱼（Lateolabrax japonicus）购自宁德星光凯迈水产有限公司，并在低于-18°C的真空环境中储存。KGM（纯度≥95%）购自上海Macklin生化有限公司。藻油来自江苏格兰德仙乐制药有限公司，虾青素由源叶生物科技有限公司提供。模拟唾液、胃蛋白酶、胰蛋白酶、胰酶和胆盐购自北京Solarbio科技有限公司。
SBP-KGM复合物的表征
使用FTIR研究了SBP和KGM在复合物中的分子间相互作用，如图1A所示。酰胺A带（3500–3200 cm
?1）通常与氢键振动相关。与SBP相比，SBP-KGM复合物中的酰胺A带吸收峰均发生蓝移，表明SBP和KGM之间存在氢键相互作用（Li, Zhang等人，2024年）。对应于酰胺I带（C
O
结论
总之，成功制备了由SBP-KGM复合物稳定的HIPPEs，并系统研究了不同KGM浓度对HIPPEs稳定性的影响。KGM的引入促进了SBP的结构展开，形成的SBP-KGM复合物表现出优异的润湿性，有利于其在油水界面的积累。其中，由1.0% SBP-0.2% KGM复合物稳定的HIPPEs在油表面形成了连续的涂层。
CRediT作者贡献声明
张丽娟：撰写——初稿，可视化，方法学。王子月：撰写——初稿，方法学，研究，数据管理。李佳欣：方法学。徐哲：验证。马坤：验证。赵双：方法学。李婷婷：撰写——审稿与编辑，监督，概念构思。
资助
本工作得到了第14个国家五年重点研发计划项目（2024YFD2401605）的支持。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的可能会影响本文所述工作的财务利益或个人关系。
