以铁蛋白-壳聚糖为载体的茶多酚缓释体系的构建机制及缓释作用研究

Tea polyphenols have attracted great interest in the food industry, due to their multiple potential health benefits to humans. However, they would lose their functional properties and show low bioavailability due to the unstable structure, environmental interference, and gastrointestinal digestion, limiting their application in food industry. The reversible assembly of the ferritin nanocage and the ferritin-chitosan interaction provide a new idea for solving this problem. Firstly, ferritin-tea polyphenol embedding complex is prepared by using the reversible assembly property of soybean seed ferritin. Then, the ferritin- tea polyphenol embedding complex will be interacted with polycationic chitosan, resulting in the ferritin-tea polyphenol-chitosan composite. The forming mechanism of tea polyphenol carrier based on ferritin-chitosan system and the stability of the tea polyphenol will be investigated by studies of the ferritin structure changes, polymerization degree of chitosan and tea polyphenol at three levels. At last, the stability and release kinetics of the tea polyphenol in gastrointestinal track will be evaluated in vitro model, and the relationship between the structure of ferritin-tea polyphenol-chitosan composite and the controlled release mechanism of tea polyphenol will be emphasized. In this project, characteristics of the ferritin and chitosan are applied for the encapsulation and stabilization of tea polyphenol, the results can provide an effective proposal for improving the stability and bioavailability of food nutritional factors.

茶多酚具有多种有益人体健康的功效，但是由于其本身结构、环境条件和摄入人体后消化道的影响，导致其理化性质不稳定及低生物利用度，影响了茶多酚的保健效果及在食品工业中的应用。天然豆科类铁蛋白的自组装特性以及铁蛋白-壳聚糖相互作用为解决这一难题提供了新的思路。首先，本项目利用空壳状大豆铁蛋白的自组装特性装载茶多酚，制备铁蛋白-茶多酚装载复合物。其次，利用铁蛋白-壳聚糖相互作用，构建铁蛋白-茶多酚-壳聚糖复合物，探索以铁蛋白-壳聚糖为载体的茶多酚缓释体系的构建机制及对茶多酚稳定性的影响。最后，采用体外消化模型研究复合物中茶多酚的肠胃稳定性和释放性质，探究铁蛋白-茶多酚-壳聚糖多组分结构对茶多酚肠胃缓释的影响，揭示缓释机理。本课题将铁蛋白和壳聚糖的功能特性应用于茶多酚的装载和稳态化，研究成果将为解决食品中多酚类物质的稳定性和低生物利用度难题提供理论指导。

食源多酚化合物，如茶多酚等，具有良好的生理活性功能，在食品、营养领域具有非常好的应用前景。然而，由于多酚化合物具有活泼的酚羟基结构，其容易受到加工及储藏条件影响导致稳定性的降低和生物活性的下降。并且，多酚类物质摄入人体后在胃肠道中容易引起快速释放，吸收效果差，不利于其生物利用度的发挥。.将多酚化合物载体化是一种提高其稳定性及实现其胃肠道缓释的新的思路。本项目首先利用豆科植物铁蛋白（ferritin）（大豆、红豆、或重组铁蛋白）的球形结构和可逆自组装性质包埋茶多酚，将茶多酚载体化；在此结构基础上，利用铁蛋白-壳聚糖之间的分子相互作用，构建了铁蛋白-茶多酚-壳聚糖复合物。利用透射电镜、动态光散射、圆二色谱、荧光光谱等手段，对铁蛋白-茶多酚-壳聚糖复合物的结构进行分析，探究了壳聚糖及茶多酚两组分对铁蛋白结构的影响，阐明了基于铁蛋白自组装特性及铁蛋白-壳聚糖相互作用的复合物构建机制。研究发现铁蛋白的纳米球形形态没有发生显著变化，维持了球形结构，尺寸为12 nm。构建了模拟体外储藏模型，研究了壳聚糖-铁蛋白结构对茶多酚稳定性的影响，发现铁蛋白-壳聚糖外壳对茶多酚的载体化能够显著提高茶多酚的储藏稳定性。建立体外模拟胃肠消化模型，研究了复合物中茶多酚的肠胃稳定性及释放性能，发现铁蛋白-壳聚糖对茶多酚具有显著的稳态化作用，并且茶多酚的胃肠释放具有明显的缓释效果。研究了铁蛋白-茶多酚-壳聚糖的抗胃肠消化能力，相较于单体铁蛋白，复合物的抗胃蛋白酶及胰蛋白酶消化能力显著增强，进而揭示了铁蛋白-茶多酚-壳聚糖复合物多层次结构促进茶多酚缓释的机理。.本项目将球形空壳状铁蛋白和壳聚糖的功能特性应用于茶多酚的装载和缓释化研究，为解决食品中多酚类物质的低稳定性和低生物利用度难题提供参考及指导。