自组装几丁质纳米晶须稳定皮克林乳液和抗肥胖作用研究

With the rapid development of China's economy, the growth of obesity population has become a serious concern for public health in this country. Inhibition of lipid digestion in fat-rich foods is one of the most important methods to control obesity. Based on the state-of-the-art knowledge in the colloidal aspects of lipid digestion and absorption, we are conducting this project to investigate the inhibition of lipid digestion and control of obesity by interfacial absorption of self-assembled chitin whiskers in preventing the physical interaction of lipases and substrates. The dissolution mechanism of crystalline chitin in phosphoric acid will be firstly elucidated to understand the dissolution kinetics and optimize the dissolution parameters. Then an ultrasound aided two-step self-assembly method (phosphoric acid dissolution / non-solvent dilution) will be used to synthesize chitin whiskers with controlled diameter and aspect ratio. After that, a Pickering emulsion will be prepared with chitin whiskers to elucidate the mechanism of stabilization/destabilization and the effects of influencing factors. Lastly, a two-step enzymatic digestion model to simulate the gastrointestinal tract events will be used to unveil the structure-function relationship of chitin whiskers in the inhibition of lipid digestion, followed by an animal feeding study with fat-rich foods to confirm their anti-obesity effects. The research findings of this project will have important implications in thoroughly understanding the colloidal mechanism of lipid digestion and absorption, designing of novel nanoscopic products to prevent obesity, and promoting the added-value of agricultural commodities and by-products.

肥胖的流行是我国经济快速发展后面临的一个严重公共健康问题。抑制高脂饮食中脂肪的消化吸收是减少肥胖的重要途径之一。本项目拟从脂肪消化吸收的胶体化学理论出发，通过在乳状液油水界面吸附自组装几丁质纳米晶须，阻碍脂肪酶和底物的相互作用，抑制脂肪消化，取得抗肥胖效果。项目研究内容包括（1）研究磷酸溶解几丁质的机理和动力学，并优化溶解条件；（2）通过声化学辅助磷酸溶解 - 非溶剂稀释方法自组装制备具有可控直径和长宽比的几丁质纳米晶须并表征；（3）从皮克林乳液（Pickering Emulsion）角度研究几丁质纳米晶须稳定乳状液的机理和影响因素；（4）通过体外模拟胃肠两步消化模型研究几丁质纳米晶须抑制脂肪消化的构效关系，并通过高脂饮食喂养动物实验验证其体内抗肥胖作用。项目研究成果对于丰富脂肪消化吸收的胶体化学理论，开辟一条以固体纳米颗粒为武器的抗肥胖新途径，提高我国农副产品转化的附加值均具有重要意义。

背景：肥胖的流行是我国经济快速发展后面临的一个严重公共健康问题。抑制高脂饮食中脂肪的消化吸收是减少肥胖的重要途径之一。本项目从脂肪消化吸收的胶体化学过程出发，研究可控自组装方法制备几丁质纳米晶须，并研究其在油水界面吸附稳定乳状液的机理和影响因素，以及其抑制脂肪消化的能力和抗肥胖作用。..主要研究内容： 1、磷酸溶解几丁质的合适条件和副反应。2、几丁质纳米晶须的自组装制备和结构表征。 3、几丁质纳米晶须稳定乳液的机理和影响因素。4、体外模拟消化实验研究几丁质纳米晶须抑制脂肪消化的能力。5、动物实验验证几丁质纳米晶须的抗肥胖作用。..重要结果和关键数据：.1、确定了磷酸溶解几丁质的合适条件及副反应发生的条件：温度升高有利于几丁质的溶解，但是温度高于75℃时有副反应发生。5℃、25℃和50℃均可作为磷酸溶解几丁质的温度。 .2、 确定了温度对几丁质纳米晶须产量、微观结构以及理化性质的影响：50℃制备几丁质纳米晶须的产量较低，且纳米晶须聚集成球状， 5℃和25℃制备几丁质纳米晶须产量高， 晶须呈纤维状，其中5℃制备的纳米晶须聚集程度最低。制备过程中，原始几丁质的α晶型没有发生变化，结晶度显著下降，磷元素取代度小于1.00%，脱乙酰度略有下降。.3、 明确了几丁质纳米晶须稳定乳液的机理和影响因素：明确了皮克林乳液机制在几丁质纳米晶须稳定乳液中起重要作用， 温度5℃-50℃， 离子强度和pH值对乳液稳定性影响不大。.4、证实了几丁质纳米晶须抑制脂肪消化的能力：几丁质纳米晶须在单独应用情况下，以及有小分子表面活性剂存在下， 对脂肪酶解消化均有抑制作用。.5、动物实验证明摄入几丁质纳米晶须有利于对抗高脂食物引起的血脂水平和胆固醇水平升高，几丁质纳米晶须的抗肥胖作用显著。..科学意义：本项目研究成果对于丰富脂肪消化吸收的胶体化学理论，开辟以固体纳米颗粒为武器的抗肥胖新途径，提高我国农副产品转化的附加值均具有重要意义。