学术动态

导读

2024年7月18日，我院吴伟教授团队在食品领域国际期刊《Food Research International》（Q1, IF₂₀₂₄=7.0）在线发表题为“Proteinoxidation affected the encapsulation properties of rice bran protein fibril-high internal phase Pickering emulsions: enhanced stability and bioaccessibilityof β-carotene”的研究性论文。我院2021级博士生赵萌萌为第一作者，通讯作者为稻谷及副产物深加工国家工程研究中心吴伟教授。

β-胡萝卜素（β-carotene，CE）是一种典型的脂溶性生物活性成分，具有抗氧化、抗炎、抗肿瘤等功能。然而，CE的水溶性差、生物利用度低，且在光、热、紫外光等作用下易降解，这限制了其作为营养功能成分在食品工业中的应用。高内相Pickering乳液（High internal phase Pickering emulsions，HIPPEs）由于其优异的稳定性、高油相和可调节的粘弹性而具有优越的负载CE的潜力。目前，蛋白纤维聚集体（Protein fibrilaggregates，PFA）因其安全、高纵横比和丰富的官能团而被广泛应用于乳液的稳定。PFA结构的变化导致乳化性能的差异，进而影响乳液的包封性能。PFA结构受蛋白质来源、天然蛋白质结构和酸热时间等因素的影响。因此，在分析PFA基乳液的负载性能时，需要考虑特定的蛋白质来源和储存条件。

米糠蛋白（Ricebranprotein，RBP）是一种高消化率(>90%)且低致敏性的优质植物蛋白。然而，由于内源性脂肪酶的高活性，米糠（Ricebran，RB）在储存和运输过程中不可避免地发生酸败，导致RBP氧化，进而影响RBP的结构。在之前的研究中，我们发现RB酸败诱导的蛋白质氧化和酸热时间同时改变了米糠蛋白纤维（Ricebranproteinfibril，RBPF）的结构并影响了RBPF-HIPPEs的稳定性。然而，RBPF-HIPPEs作为递送系统的潜力尚未得到研究，这对于RBPF-HIPPEs作为功能性食品应用的发展至关重要。因此，为提高CE的稳定性和生物利用度，构建了负载CE的RBPF-HIPPEs。从不同贮藏时间（0~10 天）的米糠中提取不同氧化程度的米糠蛋白，通过酸加热（90℃，2~12 h）制备RBPF以稳定HIPPEs，并研究了米糠酸败诱导的蛋白质氧化对RBPF-HIPPEs 负载性能的影响。结果发现，适度氧化和适度酸热处理增强了CE-HIPPEs的稳定性和流变特性，从而提高了CE的稳定性和生物可及性。这项研究为利用蛋白质纤维聚集体基HIPPEs递送生物活性物质提供了新的视角。

研究亮点

l  构建了一种新的可高效稳定CE的RBPF-HIPPEs递送系统。

l  适度氧化提高了CE在RBPF-HIPPEs中的生物可及性。

l  适度酸热增强了CE在RBPF-HIPPEs中的生物可及性。

研究结论

本研究构建了具有优异稳定性和高效CE负载性能的RBPF-HIPPEs。适度氧化和适度酸热通过改善RBPF的结构特征，提高了CE-HIPPEs的稳定性和流变性能，进一步增强了CE 的稳定性和生物可及性。与过度氧化和过度酸热相比，适度氧化和适度酸热降低了CE-HIPPEs 的液滴尺寸，提高了CE-HIPPEs的ζ-电位、流变学特性和脂质氧化稳定性，并使 RBPF-HIPPEs中的CE表现出更好的储存稳定性、热稳定性和紫外线稳定性。总之，RBPF-HIPPEs 对CE具有理想的封装效果和保护作用，可用于制备食品和饮料行业中含有不同营养成分的功能食品。此外，CE-HIPPEs因其优异的流变特性，在用作食品3D打印油墨方面具有巨大潜力。这项研究为通过调节蛋白质氧化程度来增强乳液中类胡萝卜素的保护作用奠定了理论基础，有利于拓展RBPF-HIPPEs在功能食品和饮料中输送生物活性化合物的潜力。未来，CE-HIPPEs 作为动物脂肪替代物在肉类系统配方中的潜在应用值得关注。

图文赏析

RB贮藏时间影响RBPFA-HIPPEs稳定性的机理示意图