基于光催化诱导自组装大豆肽纳米颗粒的Pickering乳液稳定机制及其输送载体的构建

To improve the stability and bioavailability of hydrophobic bioactive substances might play a key role in the development of new functional food. Though food proteins nanoparticle-stabilized Pickering emulsions have great prospect in the encapsulation and delivery of bioactive substances, but little progress has been achieved to date towards the development of food-grade Pickering emulsion. Therefore, soy peptides conjugates obtained by photocatalysis can self-assemble to form uniform and wettability-controllable nanoparticles by regulating the UV visible light in this study, and then the food-grade Pickering emulsion is formed from soy peptide based nanoparticles and oil fractions by high-pressure/ultrasonic homogenization and act as the hydrophobic bioactive substances delivery carrier. The focus of this study center around the self-assembly of soy peptides conjugates. The influence of photocatalytic condition, conjugates concentration and ion strength on the self-assembly of soy peptides conjugates are studied in this study. The effect of morphology, solubility and charge of soy peptide based nanoparticles on the stability of Pickering emulsion is further investigated. The assembly and migration behaviour of soy peptide based nanoparticles on the water-oil interface are expounded emphatically. The model of Pickering emulsion droplet coalescence and drainage is constructed. The mechanism of emulsion stabilization is also put forward. Finally, the pathway of the above Pickering emulsion as small intestine-specific hydrophobic bioactive substances delivery system is explored. The research result expands the theoretic basis and technical support for food science from the perspective of photocatalysis technique. The research further points out future research direction of health food.

提高疏水性活性物质的稳定性及生物效价对研发新型功能性食品具关键作用。蛋白纳米粒子及其稳定的 Pickering 乳液在作为活性包埋及输送载体方面具有巨大的应用前景，然而至今仍进展不大。本项目创新设计光催化大豆肽接枝物，在纳米尺度上耦合，通过调控紫外-可见光，自组装形成均一、润湿度可控的大豆肽纳米颗粒，再与油相混合均质得到食品级乳液。重点围绕光催化技术对大豆肽接枝物的自组装作用展开，研究光催化条件、接枝物浓度及离子强度等因素对大豆肽纳米颗粒自组装过程的影响，深入探讨纳米颗粒的形貌、溶解性和电荷对乳液稳定性的影响，重点阐述大豆肽纳米粒子在油水界面上的聚集、组装和迁移行为，构建乳液液滴合并与排水模型，阐明大豆肽纳米粒子稳定乳液的机理，进而探索此类乳液作为疏水性活性物质的包埋及小肠靶向控释载体的作用途径。该研究将从光催化学科角度拓展食品科学的理论与技术外延，为发展新型保健食品提供新的方向

构建大豆蛋白（肽）纳米粒子及其稳定的Pickering乳液输送体系是改善脂溶性活性物质的稳定性及生物效价的一个重要途径。本课题首次采用光催化技术较为系统研究大豆蛋白（肽）基复合胶体作为天然乳化剂的能力，构建不同微结构及控释特性的复合胶体及乳液体系，深入探讨了复合分子间相互作用对油水界面吸附特性、乳液稳定性的影响，评价了复合体系微结构调控与脂溶性活性物质输送特性的关联性。具体研究内容如下：（1）利用光催化技术制备大豆蛋白/果胶/茶多酚三元复合物颗粒，创新提出通过光催化时间调控复合凝胶颗粒的粒度、结构和三者之间亲和能力，形成层层自组装结构，从而获得良好的环境稳定性与抗氧化性。（2）首次发现光催化作用可以通过氢键、疏水作用以及π–π堆积效应促使大豆蛋白肽与单宁酸的交联，成功地制备大豆蛋白肽和单宁酸的非共价胶体复合物开发为一种功能性配料应用于疏水活性物质胶体颗粒输送体系。（3）光催化技术使大豆蛋白自组装形成纳米颗粒，具有较高的界面蛋白吸附量和较厚的界面膜，可作为皮克林乳液稳定剂。（4）大豆蛋白与蜜丝果胶在光催化作用共价自组装形成单分散、小颗粒的复合纳米颗粒，可以稳定地吸附在油水界面，具有良好的环境稳定性，表明光催化蛋白/多糖复合可用于发展新型功能性食品配料。（5）首次探讨酚酸类型对蛋白-多糖-多酚复合界面的影响机制，发现酚酸可以改变分子间相互作用，通过分子间相互协同作用有利于提高乳液的稳定性，实现了对脂溶性活性物质的高效荷载和调控释放。（6）研究了不同加工条件对大豆肽-葡聚糖-阿魏酸三元复合颗粒的物化特性与微结构的影响，并以此三元复合物作为界面稳定剂，证实了超高压处理的三元复合物即可作为界面稳定剂，又可作为输送载体。在本课题的基础上，本项目增添了光催化大豆蛋白（多糖）基抗菌膜的制备与抑菌机制评价，拓展了光催化技术在食品工业中的应用。研究结果以期对天然、绿色的功能性食品配料的开发提供了理论指导。