《Food Bioscience》：Preparation and Application of Ergothioneine Liposomes and Their Inhibitory Effect on Polyphenol Oxidase from Lanzhou Lily
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本研究通过逆蒸发法成功制备出包封效率达77.6%的硫辛酸脂质体，并证实其通过静态猝灭和疏水相互作用抑制百合鳞茎PPO活性，同时改善脂质体稳定性和缓释特性，为开发天然保鲜剂提供新思路。
樊文光|何水媛|任海伟|潘立超|刘龙|田雅琴
兰州理工大学科学与工程学院，甘肃兰州730050
摘要
本研究通过反蒸发法制备了麦角硫因脂质体，并通过单因素实验和响应面方法优化了制备条件。最终确定的最佳制备条件为：水相的pH值为7.1，膜材料（大豆卵磷脂：胆固醇）的比为3.5:1，脂质与药物的比为28:1，包封效率为77.6%。制备的脂质体具有均匀的粒径和良好的稳定性，同时保留了麦角硫因的抗氧化活性。随后从兰州百合中提取并纯化了多酚氧化酶（PPO）。通过荧光光谱、圆二色光谱等技术研究了麦角硫因（EGT）对百合鳞片中PPO活性的抑制作用。荧光结果表明，麦角硫因通过静态猝灭机制淬灭了兰州百合中PPO的内源荧光。形成的复合物主要通过疏水相互作用稳定，这一过程仅引起了酶蛋白的局部构象变化。最后，储存实验表明，壳聚糖修饰的麦角硫因脂质体有效延缓了百合鳞片的褐变。本研究不仅阐明了麦角硫因抑制百合PPO的核心机制，还成功制备了高效稳定的麦角硫因脂质体，为兰州百合及其他易褐变的果蔬提供了天然的保存方案，也为天然褐变抑制剂的发展和脂质体在果蔬储存中的应用提供了理论参考。
引言
兰州百合（Lilium davidii var. unicolor）是中国西北地区一种独特而珍贵的作物，是唯一可食用的甜百合品种。由于其独特的特性（如大而厚的花瓣、无残留的甜味以及柔软的果肉），它被列为国家地理标志产品。此外，兰州百合富含果胶、碱性元素和天然磷脂，有助于滋养脾胃、延缓衰老和预防痛风（Gao等人，2022年）。然而，由于其表皮脆弱且水分含量高，Lilium davidii var. unicolor在采后储存过程中极易发生褐变、腐烂和霉变。褐变不仅影响其外观，还降低了其食用和药用价值（Vámos-Vigyázó和Haard，1981年）。文献综述了PPO和POD对果蔬褐变的贡献，指出PPO是大多数园艺产品（包括苹果、梨和土豆）中酶促褐变的主要酶，而在特定条件下（如高H2O2浓度）POD仅起辅助作用。非酶促褐变（如美拉德反应和抗坏血酸氧化）在新鲜果蔬或早期加工阶段对品质损失影响较小，仅在长期储存或极端热处理后才会显著（Fan，2023年）。研究还表明，PPO抑制剂可将新鲜切开的苹果的褐变指数降低90%以上，而针对POD或非酶促褐变的干预措施效果不明显。因此，本研究重点探讨了麦角硫因（EGT）脂质体对PPO的抑制作用，旨在开发高效安全的兰州百合保存技术，以减少采后损失并促进百合产业的可持续发展。
多酚氧化酶（PPO）广泛存在于蔬菜、水果及其他生物体中。果蔬褐变的主要原因是采后加工、储存和运输过程中造成的物理或机械损伤。这一褐变过程主要由PPO驱动（Zhao等人，2021年）。PPO介导的酶促褐变包括两个关键步骤：Cu2+依赖的酚类氧化链反应，以及反应过程中产生的活性氧引发的二次氧化（Kitsanayanyong和Ohshima，2022年）。麦角硫因（EGT）是一种小分子的手性化合物，属于组氨酸的衍生物，是目前发现的唯一天然存在的2-硫代咪唑氨基酸。该化合物具有强大的抗氧化性能和多种生物功能（Liu等人，2025年）。EGT兼具金属螯合和强抗氧化活性，两者共同作用可更全面地抑制PPO。这种双重机制使EGT比单一功能抑制剂（如EDTA仅具螯合作用或维生素E仅具抗氧化作用）更有效地阻断褐变过程。此外，EGT已被欧洲食品安全局（EFSA）认证为安全物质，适用于婴儿和孕妇等敏感人群（EFSA膳食产品、营养与过敏小组（NDA）等，2017年）。其安全性与靶向抑制特性相结合，使其成为亚硫酸盐防腐剂的理想天然替代品，进一步凸显了本研究的科学意义和应用潜力。脂质体作为一种由磷脂双层构成的生物膜纳米递送系统，具有优异的生物相容性和可降解性（Li等人，2025年），能够封装多种物质，实现活性成分的靶向递送和可控的持续释放，同时提高封装化合物的稳定性。这些特性使其在食品保存领域得到广泛应用（Eker等人，2024年）。脂质体的双层膜结构可通过疏水作用和静电作用封装麦角硫因（Jaffal等人，2023年），解决了麦角硫因的稳定性不足、易失活、利用效率低和作用时间短等问题。通过调整制备参数（如膜材料比例和脂质与药物比例），可优化粒径分布和包封效率（Wang等人，2025年），从而改善载体在果蔬表面的分散性和附着力。本研究以兰州百合为材料，研究了麦角硫因对多酚氧化酶（PPO）的抑制机制，并利用脂质体技术提高了其稳定性和生物利用度，为百合保存和功能性食品的开发提供了新策略。
材料
百合采自甘肃省兰州市七里河区的农贸市场，选择成熟度、大小和颜色均匀的样本，无虫害、病害或机械损伤。麦角硫因（EGT）购自北京Solarbio科技有限公司，纯度≥98%（通过HPLC测定）。其他试剂（包括磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、氢氧化钠等）均来自商业渠道。
PPO的提取与纯化
SDS-PAGE可高效分离蛋白质分子并测定其相对分子量，监测和评估样品纯度，还可用于多聚蛋白结构和性质的表征（Lan等人，2024年）。纯化后的百合PPO SDS-PAGE谱图中显示了约66 kDa的单一条带，与（Zhong等人，2025年）的研究结果一致，证实了多酚氧化酶的分子量。结论
本研究旨在探讨麦角硫因（EGT）对兰州百合（Lilium davidii var. unicolor）中多酚氧化酶（PPO）的抑制作用，并将载有EGT的脂质体应用于百合鳞片的保存。结果表明，EGT通过可逆的非竞争性机制抑制了兰州百合的PPO活性，主要作用机制为静态荧光猝灭和疏水相互作用。此外，EGT仅引起PPO的局部构象变化，未对其其他功能产生影响。
作者贡献声明
刘龙：撰写 – 审稿与编辑、实验设计。田雅琴：撰写 – 审稿与编辑、项目监督、资金争取。樊文光：撰写 – 初稿撰写、方法学设计、实验实施、数据分析、概念构思。何水媛：数据可视化、结果验证、软件应用、资源协调、方法学设计、实验实施、数据管理。任海伟：撰写 – 审稿与编辑。潘立超：撰写 – 审稿与编辑、概念构思
未引用的参考文献
Su等人，2024年；Zhang等人，2023年；Pepper等人，2020年；Liu等人，2022年；Wang等人，2024年；Jiang和Shen，2010年；Yan等人，2023年；Li等人，2023年；Turck等人，2017年；Jiao等人，2019年；Falcigno等人，2021年；Zhou等人，2023年；Zhigaltsev和Cullis，2023年；Mayumi等人，1978年；Ma等人，2022年；Zhang等人，2024年；Dong等人，2024年。
利益冲突声明
作者声明没有已知的可能影响本文研究的财务利益或个人关系。
致谢
本研究得到了国家自然科学基金（项目编号：32460607、31960491）、甘肃省自然科学基金（项目编号：23JRRA798）、甘肃省科技计划（25CXGA050）以及陇南市重点科技项目（2025ZD01）的支持。
