经过甘草素修饰的绿豆蛋白，用于协同共包封姜黄素和柚皮苷，从而提高其稳定性和生物利用度

《Innovative Food Science & Emerging Technologies》：Glycyrrhizin-modified mung bean protein for synergistic co-encapsulation of curcumin and naringenin with enhanced stability and bioavailability

本研究开发了一种基于pH驱动的共封装系统C-N@MBP-DG，通过优化MBP与DG的质量比（1:3），实现姜黄素（CUR）和橙皮苷（NAR）的高效共封装（封装效率分别为97.91%和96.76%）。多光谱分析证实两者在MBP-DG复合载体中稳定共存，分子模拟显示其协同增强氢键和疏水相互作用网络，显著提升复合物在高温、光照及高盐环境下的稳定性（CUR保留率63.31%，NAR保留率74.18%）。体外生物利用度测试表明，CUR和NAR的生物可及性分别达86.25%和97.73%，其药代动力学参数（AUC值）较游离及单封装形式提升3.81-5.53倍。该成果为多酚协同递送提供了新型纳米载体解决方案。

　　

孙伟|苗佳禾|魏彦军|吴向根|顾晨晨

青岛科技大学化学工程学院，中国青岛

摘要

本研究开发了一种共递送系统（C-N@MBP-DG），以克服单组分递送中姜黄素（CUR）和纳伦根宁（NAR）的包封效率低、稳定性差以及生物利用度有限的问题。通过使用pH驱动的方法，首先在碱性条件下（pH 12）溶解，然后进行中和（pH 7）以诱导纳米复合物的形成，该系统成功地将CUR和NAR共包封到甘草酸二钾（DG）改性的绿豆蛋白（MBP）纳米复合物中，并优化了MBP与DG的比例。多光谱分析证实了CUR和NAR在MBP-DG基质中的成功共包封，形成了稳定的纳米复合物。分子对接和动力学模拟表明，CUR和NAR在MBP-DG载体中占据了不同的极性和疏水区域。通过诱导载体的动态构象重排和膨胀，它们共同建立了更强的氢键和疏水相互作用网络，从而显著增强了复合物的结合亲和力和整体稳定性。C-N@MBP-DG纳米复合物在各种应力下表现出优异的稳定性，在室温下储存30天后，CUR的保留率为68.17 ± 0.93%，NAR的保留率为74.18 ± 0.51%，远高于单一系统（CUR 4.00 ± 0.03%，NAR 48.83 ± 4.21%）。该复合物还能抵抗100°C的温度（60分钟，CUR保留率63.31 ± 5.16%）、8小时的光照（CUR保留率82.52 ± 0.65%）以及0–1000 mM的NaCl。纳米复合物在体外具有优异的生物可利用性，CUR的生物可利用率为86.25 ± 0.59%，NAR的生物可利用率为97.73 ± 3.50%。在体内实验中，AUC?_??值分别比游离形式和单一包封形式提高了3.81倍和1.43倍。本研究为多酚类物质的协同应用提供了一个高效且稳定的递送平台。

引言

随着全球城市化的加速和生活方式的变化，高糖高脂饮食和慢性睡眠不足等不健康因素已成为代谢综合征的核心原因。世界肥胖联合会预测，到2030年，全球50%的成年男性和女性将处于高BMI状态，17%的男性和22%的女性将达到肥胖水平。这凸显了迫切需要有效的健康干预策略（WHO，2025年）。在这方面，功能性食品已成为预防和控制慢性疾病的重要策略，因为它具有“调节饮食和改善健康”的协同优势。作为核心活性成分，植物来源的多酚因其多种生物功能（如抗氧化、抗炎和代谢调节）而受到学术界和工业界的广泛关注（Mustafa等人，2020年）。

姜黄素（CUR）和纳伦根宁（NAR）是两种具有巨大应用潜力的多酚化合物，在协同干预领域表现出“1+1>2”的效果。例如，实验研究表明，当CUR和NAR以各20 mg/kg的剂量共同给药时，它们通过调节PI3K/Akt信号通路产生协同抗肿瘤作用，肿瘤抑制率比单一组分治疗高出40%以上（K. Anand等人，2012年）。然而，这两种物质的临床转化和功能性食品应用受到严重的递送挑战：CUR是一种典型的强疏水性化合物（水溶性<1 μg/mL），在载体包封过程中容易因疏水相互作用而聚集，导致包封效率急剧下降（P. Anand等人，2007年）；尽管NAR的亲水性较弱，但其分子结构中的酚羟基在光照和氧化环境下容易降解。在室温下储存30天后，其活性保留率低于15%（Chaaban等人，2017年）。对于像CUR和NAR这样的疏水且光敏的药物，这两种性质都限制了递送系统的效果：疏水性导致聚集，降低包封效率；而光敏感性则导致降解。这些因素共同引发了储存和递送过程中的物理和化学不稳定，导致药物泄漏和失活，最终导致生物利用度低。

为了解决CUR和NAR面临的低溶解度、稳定性差和生物利用度不足的共同问题，人们开发了多种包封和纳米递送策略。虽然传统的配方（如Pickering乳液）提供了物理包封（Nirbhavane等人，2025年），但基于蛋白质的系统因具有优异的生物相容性、可降解性和与生物活性化合物的协同营养功能而受到广泛关注（Shu等人，2025年）。绿豆蛋白（MBP）不仅具有优异的生物相容性、血管紧张素转换酶（ACE）抑制活性和疏水结合能力，还具有更平衡的氨基酸组成和较低的致敏性。此外，与常用的载体（如大豆蛋白和豌豆蛋白）相比，它还具有独特的加工塑性优势（Wang, Liu等人，2025年）。最近的代谢组学证据表明，使用黑曲霉进行固态发酵等加工方法可以积极重新编程绿豆中的酚类代谢途径，从而增强多酚和黄酮类的生物合成并提高抗氧化活性（Lang等人，2025年）。这种加工响应性进一步突显了MBP衍生系统的可调功能性。因此，选择MBP不仅满足了对于生物相容性、低致敏性和结构适应性植物蛋白平台的需求，还为开发具有同步生物活性释放的共递送系统提供了未充分利用的机会——这是传统植物蛋白尚未实现的应用。然而，使用单一蛋白质载体的局限性也不容忽视。一方面，由于结合位点的结构特异性和空间限制，单个蛋白质难以实现CUR和NAR的共包封和协同递送。它们的大小和化学环境主要适用于特定类型的疏水分子。当尝试同时加载CUR和NAR时，它们分子结构和极性的差异可能导致竞争性结合或空间阻碍，从而阻碍多种成分的稳定高效共包封。因此，这两种化合物的完全协同生物活性潜力难以实现（Q. Cui, Song等人，2023年）。这一挑战需要更复杂的载体设计。使用复合载体的共包封策略通过整合多种成分来建立适应不同极性分子的微环境，并通过协同效应增强生物活性，提供了有前景的途径（Qiu等人，2023年；Xue & Luo，2023年）。对于CUR和NAR这对特定化合物来说，简单的基于蛋白质的复合物可能仍缺乏同时包封和稳定所需的精细调节的两亲性。因此，引入专用的两亲性调节剂变得至关重要。

在这里，引入了甘草酸二钾（DG）这种天然的两亲性三萜皂苷，以形成MBP-DG复合体。DG由于其独特的疏水苷元和亲水葡萄糖醛酸结构，成为理想的界面调节剂，赋予了强大的表面活性剂和稳定性能（Leite等人，2021年）。选择这种特定复合体的理由在于MBP和DG之间的协同作用，它们共同解决了核心的递送难题。MBP提供了结构稳健且生物相容的框架，具有天然的疏水结构，主要适用于CUR。另一方面，DG融入这一框架，改善了其界面性质，创造了多功能的两亲性微环境。这种工程化的环境适应了NAR的微亲水性，同时进一步稳定了CUR，从而实现了高效的共包封（Ji等人，2024年）。此外，通过氢键和疏水相互作用形成的强健复合结构显著增强了对pH值和温度波动等环境压力的保护屏障，这一点在类似蛋白质-DG系统的先前研究中得到了证实。最终，这种MBP-DG复合体被认为是一个理想的载体平台，利用其组分的互补性质解决了CUR-NAR在稳定性、包封和递送方面的问题。

为了解决这些研究空白，本研究创新性地使用pH驱动方法构建了CUR和NAR的共递送系统，通过MBP-DG复合纳米复合物实现。具体而言，研究目标包括优化MBP与DG的质量比，并比较评估CUR和NAR在单包封和共包封系统中的包封效率，以及通过多光谱技术和分子对接模拟系统地阐明MBP-DG、CUR和NAR之间的分子间相互作用机制。此外，研究还将评估C-N@MBP-DG纳米复合物的环境稳定性和体外抗氧化活性，并通过溶血试验和羊膜绒毛尿囊膜（HET-CAM）测试验证共包封系统的生物安全性。最后，研究旨在探究共包封的CUR和NAR在模拟生理环境中的体外释放行为、在体外胃肠道消化过程中的生物可利用性，以及使用Sprague-Dawley大鼠模型评估其体内口服生物利用度。研究结果旨在为多功能多酚递送系统的设计提供理论见解和技术支持，同时为CUR和NAR在强化果汁、益生菌酸奶和营养补充剂粉等功能性食品中的实际应用奠定基础。

材料与方法

所有程序的详细实验信息见支持信息。

C-N@MBP-DG配方的优化

为了评估DG对MBP的修饰效果以及CUR和NAR的共包封影响，将DG和MBP的总量固定为30 mg/mL，CUR和NAR的浓度均设定为3 mg/mL。如图1A–D所示，在分别包封CUR和NAR的过程中，随着DG剂量的增加，包封效率（EE）也随之提高。当MBP与DG的质量比为1:3时，CUR的EE值达到87.25 ± 1.03%，NAR的EE值达到95.88 ± 1.30%。

结论

本研究成功开发了使用MBP和DG共负载的CUR-NAR纳米复合物（C-N@MBP-DG），CUR的EE达到97.91 ± 0.65%，NAR的EE达到96.76 ± 0.64%。纳米复合物的平均粒径为195.36 ± 2.22 nm，具有均匀的球形形态（PDI < 0.3）。多光谱分析（荧光光谱、FT-IR、XRD和DSC）证实CUR和NAR同时被包封在MBP-DG基质中，涉及多种分子间作用力。

CRediT作者贡献声明

孙伟：撰写——原始草稿、方法学、数据管理。苗佳禾：方法学、数据管理。魏彦军：方法学、概念构思。吴向根：项目管理、资金获取、概念构思。顾晨晨：撰写——审稿与编辑、资源获取、项目管理、资金获取、概念构思。

未引用参考文献

Cui等人，2024

利益冲突声明

作者声明没有利益冲突。

致谢

本研究得到了山东省自然科学基金（项目编号：ZR2023MH343）的资助。