低温等离子体诱导玉米醇溶蛋白胶束自组装及其营养递送系统的构建

Zein has become an ideal nutrient carrier as its unique molecular structure and self-assembly property. The large size, poor uniformity and dispersity of zein micelle limited its application in the base materials of delivery system due to its low capacity and poor slow-release effect. In this project, LTP technology was applied to decrease the intermolecular aggregation and size of zein micelle, which could induce zein self-assembly to form the micelles with higher dispersion and uniformity. The micellar behavior, aggregation state, space conformation and the micelle size changes driven by the molecular self-assembly of zein will be illustrated in this study at the molecular level, and the mathematical model between plasma parameters and the micelle size will be established. On this basis, currumin will be used as the core materials to study the influence of LTP treatment on the load delivery and in vitro release of zein-currumin delivery model. This project will clarify the mechanism of self-assembly of zein micelles induced by plasma treatment, and provide theory basis for the application of plasma technology in protein modification.

玉米醇溶蛋白由于其独特的分子结构和自组装特性使其成为营养递送的理想载体。由于玉米醇溶蛋白胶束粒径较大，均匀性及分散性差，当应用其作为营养递送系统基材时限制了营养成分的荷载和缓释效果。本项目利用低温等离子体放电处理降低玉米醇溶蛋白分子聚集度和粒径尺寸，诱导胶束自组装形成均匀性和分散性更高的蛋白质胶束。研究将在分子水平上揭示玉米醇溶蛋白在等离子体场下胶束行为、聚集状态、空间构象及分子自组装驱使下粒径的变化规律，建立等离子体工作参数与胶束粒径之间的数学模型。在此基础上，以姜黄素为模型营养物，研究等离子体处理对玉米醇溶蛋白载荷递送和体外缓释的作用机制。本项目将阐明等离子体诱导下玉米醇溶蛋白胶束自组装的行为机制及作用机理，为等离子体技术应用于蛋白质改性提供理论依据。

针对玉米醇溶蛋白胶束粒径较大，均匀性及分散性差等问题，采用低温等离子体对玉米醇溶蛋白进行改性处理，使等离子体中的高能粒子撞击蛋白胶束表面，降低玉米醇溶蛋白分子聚集度和粒径尺寸，诱导胶束自组装形成均匀性和分散性更高的蛋白质胶束。在分子水平上揭示玉米醇溶蛋白在等离子体场下胶束行为、聚集状态、蛋白多尺度结构的影响机理。在此基础上，以百里香酚为疏水性营养物模型，研究等离子体处理对玉米醇溶蛋白载荷递送和体外缓释的作用机制。研究发现玉米醇溶蛋白胶束粒径随等离子体处理电压及时间的增加显著降低且更为均匀，经过70V等离子体处理后，单个玉米醇溶蛋白胶束由46个降到35个左右的分子聚集。胶束与胶束间的聚集程度也有明显降低，趋向于形成高度分散的链条状或哑铃状的聚集体。分析得出等离子体处理导致玉米醇溶蛋白分子构象进一步紧密，多肽链在空间上进一步卷曲、折叠，并表现出更强的疏水性相互作用，分子趋向于形成更紧密的空间结构。但亚基的完整性在改性中保持较好，一级结构无影响。另外，采用低温等离子体辅助反溶剂法成功构建了玉米醇溶蛋白-百里香酚微胶囊体系。由于等离子体作用增强了蛋白中氢键、二硫键和疏水作用力，使更多的百里香酚与玉米醇溶蛋白交联，包封率显著提高（80.35±5.91%）。最后，经评估发现低温等离子体辅助构建的玉米醇溶蛋白-百里香酚微胶囊不仅具有更高的生物可及性，还表现出良好的抗氧化活性和贮藏稳定性。该项目的研究成果对于提高玉米蛋白的综合利用率以及营养物质的高效递送提供理论基础。