胃肠道pH值变化诱导牛奶消化肽、EGCG、壳聚糖自组装及其吸收增效机制研究

Protein, polyphenols and polysaccharides are important functional food components, which can form supramolecular physical structures through their interactions during digestion. These physical structures have significant effects on the digestion and absorption of food, which determines the way in which nutrients and bioactives are delivered and absorbed to the body. In previous in vitro digestion studies, we found that the sharp change of pH environment from stomach to the duodenum induced the interactions among the caseinophosphopeptides (CPP), tea EGCG and chitosan (CS), forming the self-assembly of nano-complexes (100 nm), which were stable in intestinal environment. We found that the intestinal absorption rate of EGCG loading in the CPP-EGCG-CS nano-complexes was significantly higher than that of corresponding free EGCG. Furthermore, the concentration of EGCG in blood of the test mice after intragastric administration of the CPP-EGCG-CS nano-complexes was higher than that of free EGCG. Based on previous results, the present project will further study the self-assembly mechanism among CPP, tea EGCG and CS systematically to get the nano-complexes with different physicochemical properties (particle size and surface charge). The enhancement mechanism of the CPP-EGCG-CS nano-complexes with different physicochemical properties on EGCG’s absorption in small intestine as well as the structure-activity relationship will be studied. The intestinal absorption mechanisms of the nano-complexes themselves will be investigated using in vitro intestinal mucus model, intestinal cell membrane model and in-situ animal intestinal assays. The implementation of this project will be helpful for better understanding the relationship between the food physical structures during digestion and their absorption.

蛋白质、多酚和多糖是重要的功能性食品组分，在消化过程中能够相互作用，形成超分子结构。这些物理结构对食品的消化和吸收有重要的影响。体外模拟消化研究中，我们发现从胃到十二指肠间剧烈变化的pH环境诱导了酪蛋白磷酸肽(CPP)、茶叶表没食子儿茶素没食子酸酯（EGCG）和壳聚糖(CS)相互作用，自组装形成了肠道环境中稳定的纳米复合物（100nm）。CPP-EGCG-CS纳米复合物中EGCG的小肠吸收速率、在预实验灌胃小鼠血液中的浓度均显著地高于游离的EGCG。在此基础上，本课题拟系统地研究CPP、EGCG、CS的自组装机制，形成具有不同尺寸大小和表面电位的纳米复合物；研究CPP-EGCG-CS纳米复合物对EGCG小肠吸收的增效机制和构效关系；应用体外粘液层模型、肠道细胞膜模型和动物在体肠道模型研究纳米复合物自身的吸收机制。本研究对于探索消化过程中食物的物理结构与其吸收之间的关系具有一定的学术价值。

食品组分在人体胃肠道的消化吸收、生物利用率与其生理功能密切相关。本项目系统地研究了食品多糖、多肽（蛋白质）、多酚在模拟胃肠消化中的相互作用，表征了所形成复合物的理化性质、微观结构和生物活性，阐明了复合物发挥健康功能的机制，以第一作者/通讯作者在ACS Nano（5年IF14.82）， Chemical Engineering Journal（5年IF 6.496）等发表SCI论文6篇。(1)系统地表征了壳聚糖、茶多酚EGCG、酪蛋白磷酸肽在模拟胃肠消化液中的相互作用，不同条件下所形成的纳米复合物的形貌、尺寸大小、表面电位等，纳米复合物的抗氧化活性，纳米复合物中多酚在模拟胃肠液的释放动力学、在实验老鼠血液中的药代动力学；发现了纳米复合物具有抑制细胞氧化损伤的功能；揭示了纳米复合物主要通过增强对NF-κB信号通路的激活抑制作用，增强EGCG的抗炎症作用。(2)将廉价的食物酚酸接枝到壳聚糖上，系统地表征了酚酸接枝壳聚糖、茶多酚EGCG、酪蛋白磷酸肽在模拟胃肠消化液中的相互作用，不同条件下所形成的抗氧化纳米复合物的形貌、尺寸大小、表面电位等，抗氧化纳米复合物中多酚在模拟胃肠液中的释放动力学；发现酚酸接枝纳米复合物能够显著地增强EGCG在模拟肠液环境中的稳定性。(3)系统地研究了多酚与食品球蛋白自组装淀粉样纤维的相互作用，首次发现多酚驱动复合超分子的自组装，形成水凝胶；系统地表征复合水凝胶的形成与理化性质；测定了多酚与球蛋白多肽淀粉样纤维的结合常数；表征了复合物的微观结构；发现复合水凝胶通过诱导微生物细胞凝聚、破坏细胞膜结构，实现对食源性致病菌的广谱抗菌作用。(4)以黄原胶和卡拉胶为中、高电荷密度的阴离子多糖代表，研究发现胃酸环境诱导阴离子多糖与大豆蛋白质非共价交联，形成胃内凝胶。发现胃内凝胶的内部网络结构具有抵抗蛋白酶消化的作用，有望延长胃排空、增强饱腹感。(5)发现天然食品交联剂—京尼平与壳聚糖相互作用，形成了尺寸大小和亲疏水性均可调节的多糖微胶。发现多糖微胶在很低浓度下，能够稳定O/W型高内相乳液，形成稳定的多糖三维立体多孔网状结构；系统地阐明了多糖微胶结构特征与其乳化功能的构效关系。