五加属植物（Panax Quinquefolium L.）多糖-蛋白质共轭纳米粒子稳定的Pickering乳液：结构特性、体外消化稳定性及其在HepG2细胞中的抗氧化保护作用

《Food and Bioproducts Processing》：Panax Quinquefolium L. polysaccharide-protein conjugated nanoparticle stabilized pickering emulsion: Structural characteristics, in vitro digestive stability, and its antioxidant protective effect in HepG2 cells

　　开发人参多糖-豌豆蛋白共价结合纳米颗粒作为新型Pickering乳剂，制备稳定油包水乳液，优化稳定性达60%油相质量分数，证实其抗氧化活性及提高姜黄素生物利用度，为功能食品和药物载体设计提供新策略。

　　该研究聚焦于开发一种基于美国西洋参多糖（PPQ）与豌豆蛋白分离物（PPI）的共价复合纳米颗粒，作为新型Pickering乳化剂用于制备O/W型乳液。Pickering乳液是一种由固体颗粒稳定剂形成的乳液体系，其稳定性依赖于颗粒在油水界面的吸附作用。这种乳液体系在食品、医药和化妆品等领域具有广泛的应用前景，尤其在提高活性成分的生物利用度和稳定性方面表现突出。

PPQ是从美国西洋参根部提取的酸性异多糖，具有多种生物活性，如免疫调节、抗炎、抗氧化和抗肿瘤等。研究表明，PPQ能够有效中和自由基，降低氧化应激引起的细胞损伤，展现出治疗氧化应激相关疾病的应用潜力。此外，PPQ还被证实可以增强人参皂苷Rb1的降血糖作用，其机制涉及调节肠道菌群和促进粪便β-葡萄糖苷酶活性。然而，PPQ作为大分子阴离子化合物，在肠道中受到肠粘液屏障的强烈静电排斥，导致其生物利用度较低。因此，如何提高PPQ的生物可及性，成为研究的重要方向。

研究采用可控的美拉德反应技术，将PPQ与PPI形成共价复合物（PPQIc），从而增强其在油水界面的吸附能力。美拉德反应是一种非酶促褐变反应，通常发生在还原糖和氨基酸之间，其过程可以产生具有特殊理化性质的共价键。这种反应方式被认为是一种绿色且安全的共价连接方法，避免了使用化学交联剂所带来的潜在毒性问题。通过扫描电子显微镜（SEM）和傅里叶变换红外光谱（FT-IR）分析，研究团队确认了PPQ与PPI之间形成了稳定的共价连接，并且该连接的糖基化程度达到了44.87%。这一结果表明，美拉德反应成功地将PPQ与PPI结合，从而赋予其新的功能特性。

PPQIc纳米颗粒作为Pickering乳化剂，能够有效稳定O/W型乳液。研究发现，在60%的油相质量分数下（PPQIcEs-6），乳液表现出最佳的稳定性。此时，乳液中的液滴分布均匀，平均粒径为10.8±0.14微米，且具有较高的Zeta电位（-27.70 mV）。Zeta电位的绝对值越高，意味着颗粒表面的电荷密度越大，从而增强了颗粒之间的静电排斥作用，提高了乳液的稳定性。此外，PPQIcEs-6在不同实验条件下（如pH值、离子强度、温度和储存）均表现出良好的稳定性，这为其在实际应用中的可靠性提供了有力支持。

从流变学的角度来看，PPQIcEs表现出剪切变稀行为和粘弹性凝胶特性。剪切变稀行为意味着在受到外力作用时，乳液的粘度会降低，从而更容易被加工和使用。粘弹性凝胶特性则表明该乳液体系具有一定的结构强度，能够抵抗外界的物理扰动，维持乳液的形态和稳定性。这些特性使得PPQIcEs在食品、医药和化妆品等领域的应用更具优势。

在生物活性方面，PPQIcEs展现出优异的DPPH自由基清除能力和α-淀粉酶抑制活性。DPPH是一种常用的自由基清除剂，用于评估物质的抗氧化能力。PPQIcEs的高自由基清除活性表明其能够有效中和自由基，保护细胞免受氧化损伤。α-淀粉酶是一种消化酶，其抑制活性有助于控制碳水化合物的消化速率，从而可能对血糖调节产生积极影响。这些生物活性的增强，使得PPQIcEs在功能性食品和药物载体的设计中具有重要意义。

进一步的细胞实验显示，PPQIcEs能够显著降低HepG2细胞中的氧化损伤和活性氧（ROS）水平。HepG2细胞是一种常用于研究肝脏功能和药物代谢的细胞模型，其氧化损伤水平可以反映物质对细胞的保护作用。实验结果表明，PPQIcEs在体外环境中表现出更强的抗氧化能力，能够有效减少ROS的生成，从而保护细胞免受氧化应激的损害。这一发现为PPQIcEs在抗衰老、抗炎和抗癌等领域的应用提供了理论依据。

在模拟消化实验中，研究团队发现PPQIcEs能够显著提高封装的姜黄素的稳定性和生物可及性。姜黄素是一种广泛应用于食品和医药领域的天然抗氧化剂，但由于其水溶性差、易降解，导致其在实际应用中存在一定的局限性。PPQIcEs通过形成稳定的纳米结构，保护姜黄素免受消化酶和胆盐的破坏，从而提高了其在消化过程中的保留率和生物利用度。这一结果表明，PPQIcEs不仅能够作为有效的乳化剂，还能够作为具有良好保护性能的载体，用于提高活性成分的稳定性。

该研究的创新点在于通过可控的美拉德反应技术，成功制备了PPQ-PPI共价复合纳米颗粒，并将其应用于Pickering乳液的构建。这一方法不仅提高了PPQ的生物利用度，还赋予了其新的功能特性，使其在食品和医药领域具有广阔的应用前景。此外，PPQIcEs的优异稳定性、剪切变稀行为和粘弹性凝胶特性，使其在实际应用中更加可靠和高效。

从应用角度来看，PPQIcEs具有多重优势。首先，其良好的物理稳定性使得其在食品加工和储存过程中不易发生分层或破裂，从而保持产品的感官和营养特性。其次，其增强的生物功能，如抗氧化、抗炎和抑制α-淀粉酶活性，使得其在功能性食品和药物载体的设计中具有重要价值。例如，在功能性食品中，PPQIcEs可以作为天然抗氧化剂的载体，提高其在体内的生物利用度；在药物载体中，PPQIcEs可以用于封装和保护对环境敏感的药物成分，提高其在体内的稳定性和有效性。

此外，PPQIcEs在模拟消化实验中的优异表现，表明其在提高活性成分的生物可及性方面具有显著潜力。这一特性对于设计具有缓释功能的药物载体尤为重要，因为它可以延长活性成分在消化道中的释放时间，从而提高其在体内的吸收效率。同时，PPQIcEs的结构特性使其能够抵抗消化酶和胆盐的破坏，从而减少活性成分的降解，提高其生物利用度。

在实际应用中，PPQIcEs还可以用于开发新型的食品添加剂和功能性配料。由于其来源于天然植物，PPQIcEs被认为是一种安全且环保的材料，符合当前食品工业对天然、无毒和可持续材料的需求。此外，PPQIcEs的多功能性使其能够应用于多种食品体系，如乳制品、饮料和烘焙食品等，为食品工业提供新的解决方案。

该研究不仅为植物源性蛋白-多糖复合乳化剂的设计提供了理论依据，还为开发结合物理稳定性和生物功能性的新型传递系统奠定了技术基础。其研究成果在功能性食品和药物载体领域具有重要的应用价值，同时也有助于推动绿色化学和可持续材料的发展。

从实验设计的角度来看，该研究采用了一系列先进的分析技术，如SEM、FT-IR、流变学分析和细胞实验，以全面评估PPQIcEs的性能。这些技术不仅能够直观地观察纳米颗粒的形态和结构，还能定量分析其理化性质和生物活性。通过这些实验，研究团队能够系统地探讨PPQIcEs在不同环境条件下的稳定性，以及其对活性成分封装和释放行为的影响。

在实际应用中，PPQIcEs的开发可能面临一些挑战。例如，如何优化美拉德反应的条件，以获得最佳的共价连接效果和乳化性能，是进一步研究需要解决的问题。此外，PPQIcEs的规模化生产成本和工艺的复杂性也需要进一步评估，以确保其在实际应用中的经济可行性。同时，尽管PPQIcEs在体外实验中表现出良好的生物活性，但其在体内的实际效果仍需通过动物实验和临床研究来验证。

总体而言，该研究通过创新的材料设计和工艺优化，成功开发了一种具有优异稳定性和生物功能性的Pickering乳液体系。PPQIcEs的应用不仅能够提高活性成分的生物利用度，还可能为功能性食品和药物载体的开发提供新的思路和方法。未来的研究可以进一步探索PPQIcEs在不同食品体系中的应用潜力，以及其在实际产品中的表现，从而推动其在食品和医药领域的商业化进程。