文章题目：pH-sensitive chitosan/sodium alginate/calcium chloride hydrogel beads for potential oral delivery of rice bran bioactive peptides

发表期刊：Food chemistry

影响因子：8.5

通讯单位：中南林业科技大学、中南大学、康涅狄格大学

        在当今的食品科学与生物技术领域，生物活性肽的应用备受关注。其中，米糠活性肽（RBAP）虽具有显著的抗氧化等生物活性，但因其在胃肠道中易受酸性环境和酶降解影响，导致生物利用度较低，限制了其实际应用。中南林业科技大学、中南大学、康涅狄格大学合作发表了一份通过构建水凝胶递送系统改善RBAP性能的成果。

        该研究聚焦于利用壳聚糖（CS）和海藻酸钠（SA）通过离子凝胶化制备的 pH 响应性水凝胶珠，旨在实现RBAP的高效递送与功能增强。研究团队系统探究了SA、CS、Ca²⁺离子浓度及pH等制备参数对水凝胶理化性质的影响，并深入研究了水凝胶珠的释放行为、形态结构、包封效率等关键指标。

        在水凝胶珠的制备方面，研究人员以牛血清白蛋白（BSA）为模型，通过对多个因素的考察，确定了最优制备条件：受体溶液pH 5、SA浓度2%、CaCl₂浓度1.5%、CS 浓度0.5%。制备的 CS/SA/Ca²⁺水凝胶微球表现出最佳性能，其对RBAP的最大负载量可达405.77±1.71 mg/g，包封率95.28%。通过扫描电子显微镜（SEM）观察发现，水凝胶珠呈近球形，表面有褶皱，而负载RBAP后的水凝胶珠表面结构更为粗糙，这归因于RBAP肽的氨基与SA的羧酸盐基团之间的强静电相互作用。能量色散光谱（EDS）和傅里叶变换红外光谱（FTIR）分析表明，RBAP成功被物理包封于水凝胶珠中，且各元素在其中均匀分布。

图1  CS/SA/Ca²⁺水凝胶珠的合成过程

图2 SEM表征

        水凝胶珠的稳定性和溶胀行为对其应用至关重要。在模拟胃液（SGF）和肠液（SIF）环境中，水凝胶珠表现出良好的稳定性，在SGF中能有效保护包封的活性物质，在SIF中则可实现控释体外释放实验显示，RBAP在pH 1.2的SGF中释放缓慢，2 小时累积释放率为 30.8±1.59%，而在pH 7.4的SIF中释放加快，4小时累积释放率达69.0±2.89%，充分证明了水凝胶珠对RBAP的pH响应性释放特性，使其在口服递送方面极具潜力。

图3 模拟胃液（SGF，左）和模拟肠液（SIF，右）中水凝胶珠的累积释放速率

        细胞毒性实验表明，在0.05-1.0 mg/mL浓度范围内，CS/SA/Ca²⁺/RBAP 水凝胶珠对HUVECs无毒性，确保了其生物相容性。抗氧化活性研究中，通过ABTS、FRAP和ORAC等实验发现，与未包封的RBAP及其胃消化产物相比，CS/SA/Ca²⁺/RBAP 水凝胶珠的完全消化产物在对ABTS、FRAP和ORAC的自由基清楚能力分别提高了3.7、7.5 和1.2倍，说明水凝胶珠不仅能增强RBAP的胃肠道稳定性，还能有效保留其抗氧化活性。

图4  ABTS、FRAP和Oracle的体外抗氧化能力测定

        在细胞氧化应激实验中，以 H₂O₂诱导的 HUVECs 氧化损伤为模型，结果显示 CS/SA/Ca²⁺/RBAP 水凝胶珠可显著减轻氧化损伤，降低细胞内活性氧（ROS）水平，增强细胞总抗氧化能力，进一步证明了其在保护细胞免受氧化应激方面的积极作用。

图5 细胞氧化状态测定

        总结：本研究成功制备的 pH 响应性 CS/SA/Ca²⁺水凝胶珠为 RBAP 及其他水溶性短链生物活性肽的口服递送提供了一种极具前景的策略。通过优化制备条件，实现了对 RBAP 的高效包封与 pH 响应性释放，有效保护其免受胃肠道降解，并维持和增强了其抗氧化功能。这一研究成果为功能性食品的开发提供了重要的理论依据和技术支持，有望推动生物活性肽在食品和医药领域的广泛应用，为相关产业的发展注入新的活力。未来，可进一步深入研究该递送系统在体内的吸收、分布、代谢等过程，以及拓展其应用于其他生物活性物质的可行性，不断完善和拓展这一技术的应用潜力。

        原文链接：https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2024.142618

作者：汪浩

审核：李全才、邵萌

编辑：郭青云

 如有侵权，请联系删除