非淀粉多糖/蛋白质乳液凝胶传递体系的构建及调控机制

Emulsion-filled gel is an ideal carrier for multiple nutrients. Polysaccharide was often used to inhibit flocculation and aggregation of protein gel. Non-starch polysaccharide might contribute the biological performance through regulating the delivery of nutrients due to indigestion. According to our previous studies, the formation of intramolecular and intermolecular crosslinking products could be produced by enzyme using protein and non-starch polysaccharides, such as sugar beet pectin and corn fibre gum with higher phenolic acids content, and the resulted gel is considered as interpenetrating type gel network. Furthermore, covalent cross-linking obviously improved the stability of gel with enhanced resistance against heat and pH. However, the mechanism about gel structure and delivery characteristics controlled by NSP is still not clear. The aim of present project is to elucidate the change in microstructure of emulsion-filled protein gel caused by adding NSP in order to embed hydrophobic and hydrophilic nutrients, and to reveal the mechanism of gel physical chemistry degradation through simulated gastrointestinal conditions. The correlation of gel degradation, delivery of nutrients and bioavailability will also be evaluated in order to clarify the critical information, way and mechanism of regulation on gel function by structure design. These studies will provide theoretical guidance for building a novel carrier for supplying multiple nutrients.

乳液凝胶是脂溶性、水溶性复合营养素的理想载体。多糖填充能改善传统蛋白质凝胶絮凝聚集问题，其中，部分非淀粉多糖（NSP）因其不被消化的生物学特性，可以用于食品结构化设计调控功能因子释放。我们前期研究发现：甜菜果胶、谷物阿拉伯木聚糖酚酸含量高，在生物酶作用下能与蛋白质共价交联产生分子内和分子间共价物，形成互穿式网络凝胶结构；蛋白质/多糖交联明显改善了凝胶耐热、耐pH等稳定性。但目前为止，NSP/蛋白质共价交联及乳液填充是如何影响乳液凝胶结构和传递特性尚不清楚。本项目将在分析凝胶构建影响因素基础上，构建同时承载脂溶性和水溶性功能因子的乳液凝胶传递体系;研究乳液填充及模式营养物添加对多糖/蛋白质乳液凝胶微结构的影响；聚焦体外消化过程中，凝胶降解的结构变化与模式营养物传递、生物利用率的相关性，以期获得通过结构化设计，调控乳液凝胶功能的关键信息、途径和机制，为构建新型载体补充复合营养素提供理论指导。

本研究制备不同油脂含量，粒径及界面亲和性的乳化颗粒，探究乳化颗粒添加对多糖/蛋白质混合体系分子结构、聚集状态的影响；采用多种方式诱导多糖/大豆分离蛋白混合体系形成凝胶，研究乳化颗粒添加对多糖/蛋白质混合体系凝胶行为及凝胶物化性质的影响；研究模拟消化过程中乳液凝胶的溶胀行为及降解规律。基于乳液凝胶的消化特性，利用构建的乳液凝胶网络荷载脂溶性/水溶性模式营养物，研究该凝胶载体的荷载稳定性、释放可控性等，最终掌握营养物输送的机理及途径。主要的研究结果如下：.1) 以大豆分离蛋白/非消化多糖和吐温-20为乳化剂制备乳液。确定油相为10%，多糖/蛋白质量比为1:2时得到的乳液稳定性最高。吐温-20乳液的填充促进多糖/蛋白质混合体系中蛋白质的疏水性基团暴露同时削弱体系中的氢键相互作用。.2) 采用过氧化物酶催化，结合热处理、酸（GDL）诱导、离子(CaCl2及MgCl2)诱导、酶(MTG)处理等多种方式诱导大豆分离蛋白/非消化多糖复合凝胶形成。揭示了过氧化物酶催化与离子诱导顺序、酶及离子添加量对复合凝胶微观结构、流变学特性及力学特性的影响规律。.3) 大豆分离蛋白乳液的填充使得凝胶的机械特性提高，界面的蛋白与凝胶基质间存在氢键相互作用，为活性乳液填充凝胶。吐温-20乳液填充量为10%时得到的乳液凝胶硬度最高，油滴分布最均匀。乳液的填充使得凝胶的热稳定性变差。.4) 与蛋白质凝胶相比，非消化多糖/蛋白质复合凝胶在胃中溶胀率较小，多糖网络的溶胀、侵蚀和暴露于蛋白酶三者加速了蛋白质在肠道环境中的快速降解。凝胶中的多糖抑制乳化油滴在胃部的“破乳聚凝”过程，促进其在模拟肠消化中被脂肪酶大量有效水解。漆酶-离子双诱导得到的乳液凝胶在模拟消化中蛋白质和脂肪消化率最高。.5) 双诱导乳液凝胶对油水两相模式功能因子均具有很好的包埋效果。漆酶与MTG双诱导乳液凝胶具有最高的包埋率和贮藏稳定性。乳液凝胶释放水溶性营养物与溶胀扩散和基质侵蚀有关，脂溶性营养物的释放规律与体系中的多糖网络强度更密切。