《Journal of Food Engineering》：Multilayercoated nanoliposomes for stabilized delivery of garlic-derived bioactive peptides: ACE-inhibitory, biologicaland structural features
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本研究开发并表征了封装大蒜多肽分数（GPF）的纳米脂体（NLs），单层（壳聚糖）和双层（壳聚糖-海藻酸钠）涂层对物理化学性质、生物活性和胃肠道稳定性影响显著。结果表明，双层涂层NLs在热稳定性、冻融循环及胃肠道模拟条件下保持最佳性能，显著提高抗氧化、ACE抑制和抗菌活性，为功能性食品载体设计提供新策略。
阿特娜·拉梅扎尼（Atena Ramezani）| 罗珊娜克·佐尔卡德里（Roshanak Zolqadri）| 扎赫拉·阿克巴尔巴格卢（Zahra Akbarbaglu）| 李永辉（Yonghui Li）| 纳尔吉斯·马兹卢米（Narges Mazloomi）| 卡沙亚尔·萨拉班迪（Khashayar Sarabandi）
伊朗马赞德兰医科大学健康学院营养科学系，萨里（Sari）
摘要
大蒜中的生物活性肽具有抗氧化、降压和抗菌作用，但在食品系统中存在不稳定性和释放效果不佳的问题。本研究开发并表征了包裹大蒜衍生肽片段（GPF）的纳米脂质体（NLs），并考察了单层（壳聚糖，NCs）和双层（壳聚糖-海藻酸盐，NA）聚合物涂层对其物理化学性质、生物活性、结构及释放行为的影响。所选的大蒜肽片段（GPF-3 KDa）富含疏水性和抗氧化性氨基酸残基，表现出强烈的自由基清除能力、ACE抑制剂活性以及对革兰氏阳性和阴性细菌的抗菌作用，使其成为功能性递送的有希望的候选物质。载有GPF的纳米脂质体（EE ～84%）通过静电逐层沉积法进行涂层处理。壳聚糖（0.4%）和海藻酸盐（0.2%）的表面修饰使zeta电位从负值变为正值，同时保持了颗粒大小（125–185 nm）和高包封效率（>77%）。生物实验表明，未涂层的大蒜肽纳米脂质体具有最高的即时生物活性，而生物聚合物涂层系统则保持了抗菌、抗氧化和ACE抑制功能，并实现了可控的肽释放。体外释放实验显示，涂层配方在模拟胃肠道条件下实现了更可控和持续的释放，尤其是GPF-NA配方。稳定性测试证实，生物聚合物涂层减少了热处理、冻融和应力条件下的颗粒增大和肽泄漏。这些结果突显了快速生物活性与受保护、持续释放之间的关键权衡，表明多层涂层纳米脂质体是功能性食品和营养保健品中口服肽递送的有效载体。
引言
近年来，分子量低于10 KDa的生物活性肽因其多种生物活性特性（包括抗氧化、降压、抗菌和免疫调节作用）而受到广泛关注（Fizza等人，2025；Iqbal等人，2025）。在各种来源中，大蒜（Allium sativum）肽因其药用和功能性而闻名（Chidike Ezeorba等人，2024）。然而，尽管这些肽具有巨大潜力，但由于苦味、稳定性差、吸湿性强、溶解度低和生物利用度低等挑战，其在食品系统中的应用仍然有限（Gasparre等人，2025）。特别是，大蒜衍生肽富含含硫氨基酸和低分子量组分，这导致感官强度高、反应性高且易受环境因素影响，给配方设计带来了特殊挑战（Chidike Ezeorba等人，2024）。
为了解决这些问题，封装技术，尤其是脂质体封装，已成为保护敏感生物活性物质并改善其在食品系统中功能的有效策略（J. Aguilar-Toalá等人，2022）。脂质体（NLs）是由脂质双层组成的纳米级囊泡，能够将亲水化合物包裹在水性核心中，将亲脂分子包裹在双层内（Akbarzadeh等人，2013）。它们的优良特性，如生物相容性、低毒性和靶向及持续释放能力，使其成为肽递送的理想选择（Safaeian Laein等人，2024）。将生物活性肽封装在纳米脂质体内可以显著提高其抗胃肠道降解的能力，并改善其生物利用度和释放控制（Khorasani等人，2018）。
然而，脂质体本身容易受到多种不稳定因素的影响，包括聚集、氧化降解、封装化合物的泄漏以及对pH值、离子强度和温度等环境条件的敏感性（Esposto等人，2021）。为了解决这些问题，使用生物聚合物涂层进行表面修饰被证明是一种有效的增强物理和化学稳定性的策略。壳聚糖是一种阳离子多糖，因其黏附性、耐酶性和提高zeta电位及分散稳定性的能力而被广泛使用（Mura等人，2022）。此外，将壳聚糖与海藻酸盐、明胶和卡拉胶等带相反电荷的生物聚合物结合使用，可以形成具有增强结构完整性和靶向释放能力的多层系统（Cong等人，2023；Mura等人，2022）。最近的研究表明，用生物聚合物双层涂层可以优化纳米脂质体的胃肠道稳定性和释放性能。例如，Jang等人（2024）开发的壳聚糖-海藻酸盐双层涂层纳米脂质体载有姜黄素，在胃部条件下显著降低了释放速率，促进了肠道释放，并使口服生物利用度提高了约109倍。类似地，Gomaa等人（2017）报告称，果胶和乳清蛋白的双层涂层在模拟胃肠道环境中增强了抗菌肽的保护作用，优于单层涂层系统。然而，这些系统主要涉及疏水性多酚或动物来源的肽，未能解决大蒜衍生肽等高反应性、富含硫的肽的配方问题。
尽管生物聚合物涂层脂质体在多种生物活性物质的递送中得到广泛应用，但大蒜衍生肽的封装仍大多未被探索。这一空白既是一个挑战也是一个机会，因为大蒜肽需要能够同时提高稳定性、掩盖感官缺陷并保持生物活性的递送系统。为此，本研究旨在开发并评估基于纳米脂质体的递送系统，以增强大蒜肽的稳定性和生物活性。具体研究了单层（壳聚糖涂层）和双层（壳聚糖-海藻酸盐双层涂层）纳米脂质体，并对其物理化学特性、生物活性、胃肠道稳定性和储存性能进行了比较。这项工作旨在推进植物基肽递送策略，并支持其在功能性食品和营养保健品中的应用。
材料
本研究使用来自伊朗哈马丹地区当地生产的大红蒜（Allium sativum L），其蛋白质提取方法采用我们团队之前报道的方法（Akbarbaglu等人，2023，Akbarbaglu等人，2023）。具体步骤包括：新鲜蒜瓣去皮、冷冻干燥、磨成粉末并脱脂后进行蛋白质提取。所得的蛋白质分离物（以下简称天然大蒜蛋白GP）未经酶解处理，直接用于后续分析。
氨基酸组成
天然大蒜蛋白是指从蒜瓣中提取的非水解蛋白质分离物，作为所有后续分析中水解和分级样品的基线参考。天然大蒜蛋白、水解产物及肽片段的氨基酸组成在总氨基酸含量（Total AA）和个别氨基酸方面存在显著差异（表1）。总氨基酸含量范围为689.6至719.2 mg/g（干样）。
结论
总之，本研究成功开发了载有大蒜肽的纳米脂质体（NLs），并通过双层生物聚合物涂层（壳聚糖和海藻酸盐）对其进行了稳定处理，从而提高了其在环境和胃肠道压力下的功能性和稳定性。值得注意的是，3 KDa大小的大蒜肽片段表现出最高的生物活性，并在双层涂层纳米脂质体内得到了最有效的保护。优化的纳米载体展现了良好的物理化学性质。
CRediT作者贡献声明
扎赫拉·阿克巴尔巴格卢（Zahra Akbarbaglu）： 监督、软件开发、方法学设计、数据分析。李永辉（Yonghui Li）： 文章撰写、审稿与编辑、数据分析。纳尔吉斯·马兹卢米（Narges Mazloomi）： 文章撰写、审稿与编辑、监督。卡沙亚尔·萨拉班迪（Khashayar Sarabandi）： 文章撰写、审稿与编辑、监督、项目管理、数据分析、概念构思。阿特娜·拉梅扎尼（Atena Ramezani）： 方法学设计、实验研究。罗珊娜克·佐尔卡德里（Roshanak Zolqadri）： 文章初稿撰写、方法学设计、实验研究
未引用参考文献
Han, 2021; Louis等人，2023.
利益冲突声明
作者声明没有已知的可能影响本文研究的利益冲突或个人关系。
意义声明
本研究解决了大蒜衍生生物活性肽的一个关键转化障碍——它们在复杂食品基质中的内在不稳定性和有限的递送性，通过开发并严格表征多层涂层纳米脂质体显著提高了肽的保护性、功能性和释放控制性。通过选择一种具有抗氧化、ACE抑制和抗菌活性的强效3 KDa大蒜肽片段，并实现高包封效率，本研究取得了重要进展。
致谢
本研究得到了伊朗马赞德兰医科大学植物与畜牧业产品研究中心的一个研究项目（项目编号：20318；批准编号：IR.MAZUMS.REC.1403.188）的支持。
