综述：溶菌酶作为生物活性物质的蛋白质载体：递送系统及与肠道环境相互作用的进展

《TRENDS IN FOOD SCIENCE & TECHNOLOGY》：Lysozyme as a protein-based carrier for bioactives: advances in delivery systems and gut environment interactions

乳糖酶作为食品级蛋白递送系统，通过静电复合和界面组装形成纳米至微米级结构，其理化特性可调控营养活性成分的胃肠道释放与生物利用度。研究揭示pH梯度、胆盐、消化酶及微生物群等因素可诱导乳糖酶复合体结构重排，进而影响载体-黏液层相互作用及营养素靶向递送。当前挑战包括系统稳定性、加工条件适应性及安全性评估不足，未来需通过多界面工程和动态结构调控实现精准递送。

　　

作者：余婷、郑玉忠、黄永平、马园、Gra?yna Neunert、曹杰、傅星

中国湖北省武汉市华中农业大学食品科学与技术学院国家蛋品加工研发中心，邮编430070

摘要：

背景

食品和营养产品中的生物活性化合物由于加工过程中的压力以及在胃肠道传输过程中的过早降解或非特异性释放，其肠道生物利用度通常较低。因此，需要食品级蛋白质载体来保护这些不稳定的活性成分，并实现可控的、适应特定部位的释放。溶菌酶（EC 3.2.1.17）具有二硫键稳定的结构和强阳离子性质，最近作为基于蛋白质的递送系统的功能构建模块受到了关注，同时仍保留其内在的生物活性。

范围与方法

本文系统地研究了基于溶菌酶的蛋白质递送系统，重点探讨了胃肠道环境因素如何诱导结构重塑，进而调节载药稳定性、释放行为和肠道生物利用度。通过整合电荷驱动复合物、共聚物、纳米颗粒和微颗粒、Pickering乳液、水凝胶、纤维状或管状组装体以及薄膜基系统的证据，本文阐明了组装途径和界面组织的差异如何导致不同的递送结果。特别强调了pH值梯度、离子强度、消化酶、胆盐、黏液相互作用以及微生物群相关效应在重塑溶菌酶组装体、调节载体-黏液相互作用以及最终决定肠道滞留、运输和生物活性暴露方面的作用。基于此，提出了多糖/蛋白质共组装、界面工程、自组装调控以及化学或酶修饰等策略，作为定向优化胃肠道递送性能的合理方法。

主要发现与结论

证据表明，溶菌酶通过静电复合、界面稳定和自组装实现了多种递送结构，从而增强了生物活性成分的保护并支持可控的肠道释放。重要的是，胃肠道因素会主动重塑溶菌酶组装体，而与黏液层的相互作用则关键决定了其滞留、渗透和生物利用度，这代表了当前设计的一个新焦点。仍存在的挑战包括胃肠道降解、在不同食品基质和加工条件下的性能变异性、致敏性和监管限制，以及缺乏定量评估框架。总体而言，溶菌酶是一种有前景的、可设计的蛋白质载体，适用于功能性食品中的肠道递送。

引言

食品和营养产品中的生物活性化合物（包括多酚、类胡萝卜素、维生素和生物活性肽）由于在胃肠道传输过程中的过早降解或非特异性释放，其有效的肠道暴露量通常有限（Teimouri等人，2022年）。因此，越来越多的人关注旨在保护生物活性成分并在胃肠道条件下实现可控释放的食品级递送系统（Oehlke等人，2014年）。溶菌酶（EC 3.2.1.17）是一种天然蛋白质功能成分，广泛用于食品系统中的抗菌保存，由于其分子特性，也引起了作为潜在蛋白质载体的兴趣（Yang & Yan，2025年）。溶菌酶通常是一种小的单体球状蛋白质，等电点较高（10–11），具有由多个二硫键稳定的紧凑三维结构。其表面富含正电荷残基，使其在大多数生理和微酸性条件下能够保持净正电荷，并容易与带负电荷的生物聚合物形成静电复合物（Hou等人，2026年）。这些共同的物理化学特性使溶菌酶不仅能够作为抗菌剂，还能作为构建递送结构的功能构建模块（Y. Wang, Zhai等人，2023年）。 近年来，包括乳清蛋白、酪蛋白和玉米醇溶蛋白在内的多种蛋白质载体在乳液、复合颗粒、凝胶网络、多层涂层和包封系统中得到了广泛研究，显示出良好的生物相容性和加工适应性（Yuan等人，2022年；Moosavi-Nasab等人，2023年）。然而，它们作为胃肠道递送载体的性能仍受到内在分子限制的制约。大多数蛋白质对pH值变化非常敏感，导致沿胃肠道梯度的表面电荷和构象发生扰动，以及载体-货物或载体-聚合物复合物的不稳定（Haddadzadegan等人，2022年）。此外，蛋白质骨架通常缺乏对消化酶的抵抗力，导致递送结构发生非特异性水解和过早分解（Talluri等人，2023年）。许多系统还依赖于热诱导变性、疏水结合或pH值触发的聚集来形成结构，这些途径对原材料来源和加工参数非常敏感，组装窗口狭窄且重复性有限（J. Huang等人，2025年）。相比之下，溶菌酶提供了一个独特的设计切入点，因为电荷复合和界面组装可以通过与阴离子多糖或蛋白质的强静电相互作用直接转化为结构贡献，为复合颗粒、Pickering乳液、凝胶网络和多层架构提供了更可设计的相互作用基础（Tarahi等人，2025年）。 基于溶菌酶的递送系统的性能不仅受其组装结构的影响，还受胃肠道环境中动态相互作用的影响（He等人，2019年）。沿胃肠道，pH值梯度调节电荷匹配和复合强度，蛋白水解过程逐渐削弱结构连续性，胆盐以及离子强度的变化会导致竞争性吸附和界面位移（Y. Zhu等人，2022年）。这些因素共同驱动结构松弛、解体或重组，将平台稳定性的差异转化为不同的释放曲线和肠道生物利用度水平（Peng等人，2018年）。同时，与黏液屏障和肠道微生物群的相互作用进一步影响滞留、渗透和局部有效浓度，从而放大了不同递送架构之间的性能差异（Kumar等人，2025年）。此外，溶菌酶还表现出非酶促的抗菌活性，因为也有报道指出非酶促的、与膜相关的机制（Sowa-Jasi?ek等人，2016a）。因此，溶菌酶不仅可以作为载体材料，还可以与微生物和屏障微环境相互作用，从而影响食品应用中的递送结果。 尽管人们对溶菌酶作为食品级递送构建模块的兴趣日益增加，但仍需解决几个关键挑战（Le?nierowski & Yang，2021年）。这些问题包括热稳定性和酸稳定性差，这会损害其在食品加工和胃肠道传输过程中的结构完整性和功能保持性。此外，缺乏系统和跨平台的数据集阻碍了在不同食品基质和实验模型中预测溶菌酶基递送结果的可预测性和普遍性。安全性问题——特别是与致敏性、免疫兼容性和监管合规性相关的问题——也尚未充分融入当前的设计框架。虽然之前的综述探讨了溶菌酶在食品和生物医学领域的性质和应用，但大多数研究仅集中在单一功能或特定系统上，缺乏对其在胃肠道递送中多功能性的全面分析。特别是，关于溶菌酶-生物活性相互作用和胃肠道触发结构重塑如何共同塑造递送性能的综合性研究仍然较少。因此，本文系统地研究了溶菌酶在基于食品的递送系统中的结构组装潜力和调控行为，重点关注其在胃肠道条件下的构象转变、复合策略和界面功能，旨在为功能性食品应用中溶菌酶基平台的合理设计提供可操作的见解。 本文纳入的研究根据以下标准进行选择：除了参考的实验数据外，仅考虑了过去20年内发表的研究，以确保包含最相关和最新的发现。包括了原始研究文章和系统综述，重点研究涉及基于溶菌酶的包封系统、体外消化模型（如INFOGEST或类似协议）以及与其他载体的比较研究。优先选择使用标准化实验条件（例如，控制pH值、酶特异性和消化阶段）的研究，以确保关于溶菌酶在胃肠道条件下性能的可靠数据。那些仅关注溶菌酶作为载体系统而非其抗菌性质或非递送应用的研究被纳入，而缺乏足够关于溶菌酶修饰或其作为递送系统功能性能的数据的研究则被排除。此外，为了保持对外源溶菌酶递送系统的关注，排除了涉及内源性溶菌酶的研究。

溶菌酶作为蛋白质载体的特性

溶菌酶主要作为抗菌剂加入食品配方中，或作为活性成分嵌入食品接触材料和复合基质中，以保护功能性成分并在胃肠道传输过程中实现可控释放（Ozer等人，2016年；S. Chang等人，2023年）。作为食品级蛋白质载体，其材料特性由分子尺度的结构限制和相互作用模式共同决定（Selvasekaran & Chidambaram，2021年）。

溶菌酶在不同递送平台中的应用

尽管溶菌酶作为一种天然抗菌蛋白具有高生物相容性和强抗菌活性，但其体内的生理稳定性仍然有限。它容易被胃酸和消化酶降解，这显著降低了其生物利用度。因此，当单独用作营养递送载体时，溶菌酶常常面临在胃肠道中的降解、释放动力学控制不足和靶向效率低等问题。

外源溶菌酶在胃肠道中的机制效应

加入口服递送系统的外源溶菌酶不仅作为载荷或结构蛋白成分发挥作用，还在宿主-微生物群界面充当生物活性调节剂。其在肠道中的机制效应受暴露形式（游离溶菌酶与载体整合型）、沿黏液-上皮界面的时空可用性以及微环境触发因素（pH值、离子强度、胆盐成分和蛋白水解）的共同影响，这些因素共同决定了其作用。

挑战与未来展望

尽管基于溶菌酶的递送平台——尤其是使用HEWL的平台——在食品和生物医学应用中展示了显著的前景，但在胃肠道条件下的结构可控性、安全性和功能一致性方面仍存在多个挑战。解决这些限制对于将溶菌酶系统从概念框架转化为实际应用中的稳健递送工具至关重要。

结论

溶菌酶作为一种具有内在抗菌和免疫调节活性的生物功能性蛋白质，在构建食品和营养应用的外源递送系统中展现出巨大潜力。其阳离子和两亲性质使其能够实现结构组装和胃肠道环境的主动调节，包括增强黏膜屏障完整性、促进免疫反应和调节肠道微生物群组成。这些多方面的效应...

未引用的参考文献

Huang等人，2025年；Huang等人，2025年；Li等人，2020年；Wang等人，2026年；Wang等人，2024年；Wang等人，2023年；Wang等人，2026年；Yin等人，2022年；Zhang等人，2021年；Zhang等人，2024年。

利益冲突声明

作者声明不存在利益冲突。

作者贡献

余婷：概念化（确定综述主题和框架）、文献检索与整理、正式分析（对综述文献的系统性分析）、撰写初稿（构成综述的核心内容）、数据管理（组织和标准化文献数据） 郑玉忠：撰写与编辑（优化综述的逻辑结构和语言表达）、监督（提供综述的指导）

致谢

本研究得到了四川省食品微生物重点实验室（2025-03）和广东省药用食用资源与保健品功能性物质重点实验室（GPKLFSHP202502）的支持。