Food Research International│高载量肌原纤维蛋白-木犀草素复合物的绿色制备及胃肠道消化特性研究

政务   科学   2024-08-06 12:01   江苏  

南京农业大学Zhenyang Wu等在Food Research International期刊上发表了《Gastrointestinal digestion behavior and bioavailability of greenly prepared highly loaded myofibrillar-luteolin vehicle》实验文章(通讯作者:Xue Zhao)。



背 景


肝脏是脂质吸收和分解代谢的关键器官。如今越来越多的高脂饮食导致肝细胞中脂质的过度积累,同时发生氧化应激,表现为弥漫性脂肪变性,并最终诱发许多慢性疾病,如高脂血症、2 型糖尿病、心血管疾病和非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)。维持高脂肉制品营养价值并降低健康风险的有效方法是添加天然活性物质,从而赋予传统肉制品新的功能活性,例如抗氧化、抗炎,并消除高脂肪摄入带来的负面影响。近年研究中,没食子酸、儿茶素和姜黄素等酚类化合物负载于肌原纤维蛋白(MP)中以构建微凝胶、纳米颗粒和其他复合物作为运输载体进入人体,实现了较好的生物可及性。


摘 要


本研究采用高压均质技术(High-pressure homogenization, HPH)和高压微流化技术(High-pressure microfluidization, HPM)非共价构建高负载MP-Lut复合物,在优化黄酮类化合物(Lut)在蛋白质载体中包封效率的同时,避免对有机助溶剂(二甲基亚砜、乙醇等)的依赖。经过对HPH / HPM处理后接枝效率的比较,选用HPH作为本试验的处理方式(15,000 psi,2 次)。比较复合物的体外消化行为和抗氧化活性,并与乙醇辅助组进行比较。在胃肠道消化过程中,热处理后复合物的MP消化率达到70.56%以上,明显高于纯蛋白的MP消化率。Lut包裹在含乙醇和无乙醇样品中的释放曲线均符合Hixson-Crowell释放动力学模型(R2分别为0.92和0.94),总酚含量分别降低≥ 62.62 %和≥ 40.02 %。消化产物的体外抗氧化活性(DPPH、ABTS 和 Fe2+)显著提高,分别为23.89 %、159.69 %、351.12 %(乙醇组)和13.43 %、125.48 %、213.95 %(非乙醇组)。3 mg/mL的冻干消化产物可显著减轻HepG2细胞的脂质积聚和氧化应激,胞内甘油三酯和丙二醛含量在消化产物干预后分别下降了57.62 %和67.74 %。


研究成果


1

经HPH/HPM处理后不同含量Lut(10、30、60、90和120 μmol/g蛋白质)对MP包封效率的影响. Con:乙醇溶剂辅助溶解但不经HPH处理的MP-Lut复合物。

HPH/HPM两种高压均质处理基本无差异,均能显著提升Lut包封效率。

2

先前关于蛋白质大分子包封或接枝酚类化合物的相关研究。

本试验结果相较先前研究包封效率提升显著。


3

MP-Lut复合物在储存7天视觉外观及包封效率的变化。

样品在热处理前后保持稳定;经过7天储存,样品在前5天无明显视觉外观变化。


4

(A)、(B)和(C)MP-Lut复合物在不同热处理条件下的体外消化率,(D)使用或不

使用乙醇助溶的MP消化率和(E)总消化率的比较。 

蛋白的整体消化率曲线在SGF和SIF 2个阶段均呈现先急剧上升后趋于稳定的趋势;Lut的存在增强了MP在消化过程中热处理后的蛋白消化率;乙醇组和无乙醇组的蛋白消化率存在显著差异(P < 0.05),但均高于对照组。


5

(A)MP-Lut 复合物中 Lut 的释放曲线:Mt/M∞随时间t的变化。选择不同的动力学释放模型来拟合实验数据:(B)零阶模型:Mt/M0=kt,(C)Ritger和Peppas 模型:Mt/M0=ktn,(D)一阶模型:ln(1-Mt/M0)=-kt,(E)Higuchi 模型:(Mt/M0=kt1/2),(F)Hixson-Crowell 模型:[(1-Mt/M0)1/3=-kt].

通过HPH构建MP-Lut复合物能够有效避免Lut在SGF 和 SIF的爆发式释放,实现控释和缓释;Lut从MP中的释放更符合基质溶蚀而非扩散机制。


6

(A)乙醇组样品和(B)非乙醇组样品消化前后的 SDS-PAGE。六个泳道分别代表Con、MP-Lut120(H)、HPH+Con、HPH+H、Digest+HPH+Con、Digest+HPH+H.

电泳主要条带的消失验证了MP-Lut复合物的高消化率,乙醇的存在可能会影响消化产物的组成。


7

(A)未消化的MP-Lut复合物,(B)热处理前后的Con基团消化产物,(C)热处理前和热处理后的乙醇组消化产物和(D)热处理后和热处理前的非乙醇组消化产物的粒度分布。

HPH处理显著减小了样品粒径,同时分散体系更加均匀。


8

 MP-Lut 复合物、热处理样品和体外消化物的(A)DPPH 自由基清除能力,(B)ABTS 自由基清除能力和(C)铁还原抗氧化能力。样品的抗氧化能力表示为 Trolox 等效抗氧化能力,单位为 mmol Trolox/mg 蛋白质.

由于Lut的存在,乙醇组和非乙醇组均表现出比单一MPs更高的抗氧化活性;热处理后,乙醇组的抗氧化能力几乎维持在同一水平,而非乙醇组分别显著提高( P < 0.05)了64.28 %、22.89 %和25.52 %。这一趋势与非乙醇组热处理后外观颜色加深的变化一致;经过模拟消化后,所有消化产物均表现出较低的IC50 ( DPPH、ABTS、Fe2+),抗氧化能力与对照组相比均显著提高。


9

(A)表征MP-Lut复合物消化和导入HepG2细胞的过程。(B)MP-Lut复合物消化物对HepG2细胞活力的影响.

随着消化产物浓度的增加,不同组的存活率均有不同程度的下降,但均维持在较高水平(高于80.48 %);高剂量下乙醇组消化物对HepG2细胞的毒性作用最强,可归因于乙醇组中乙醇的残留。


10

MP-Lut复合物消化物冻干粉浓度对HepG2细胞中脂质积聚(油红O染色细胞的图像)的影响,包括(A)诱导组;(B)空白组;(C)乙醇组;(D)非乙醇组,细胞内(E)甘油三酯和(F)丙二醛含量的变化

与空白对照组(下划线)相比,诱导组细胞内TG和MDA水平显著升高。消化产物处理后,不同处理组的结果均显著降低(P < 0. 05),且消化产物对细胞内脂质含量的影响成浓度依赖效应



结 论


(1)HPH处理可在不依赖助溶剂的情况下显著提升包埋效率,处理后样品保持较好的分散性和热稳定性。

(2)乙醇组和非乙醇组MP-Lut复合物在消化过程中的视觉外观和总Lut释放量存在显著差异,这是由于基质的自侵蚀和Lut扩散的差异,结果同样反映在复合物的颗粒聚集大小和释放曲线上。

(3)非乙醇组的包封效率和抗氧化能力几乎与乙醇组一致,而非乙醇组在缓解脂质积累和氧化应激方面表现出更优越的效果,对HepG2细胞的细胞毒性较弱。

原文链接

Wu, Z.; Zhang, W.; Zhao, X.; Xu, X. Gastrointestinal Digestion Behavior and Bioavailability of Greenly Prepared Highly Loaded Myofibrillar-Luteolin Vehicle. Food Research International 2024, 187, 114413.

https://doi.org/10.1016/j.foodres.2024.114413.

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文字:吴振阳

校编:赵   雪

 排版:董梓桐 

 审核:李春保 


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