北京工商大学赵磊教授和赵亮副教授：黑米花色苷纳米颗粒的制备、表征和对肠道屏障功能保护作用
International Journal of Biological Macromolecules
●2024年4月10日，北京工商大学、北京市食品添加剂工程技术研究中心—食品营养与功能评价团队赵磊教授和赵亮副教授在《International Journal of Biological Macromolecules》上发表了题为《Black rice anthocyanins nanoparticles based on bovine serum albumin and hyaluronic acid: Preparation, characterization, absorption and intestinal barrier function protection in Caco-2 monolayers》的研究文章。
黑米花色苷（BRA）是一种天然多酚色素，具有抗炎、抗癌、抗氧化和保护肠道屏障功能等多种生物活性。然而，花色苷的不稳定性和低生物利用度是限制其应用的棘手问题。为了克服花色苷所面临的上述缺点，人们开发了用于封装花色苷的纳米载体。牛血清白蛋白（BSA）和透明质酸（HA）是很有前景的花色苷载体。
该团队使用HA、氧化透明质酸（OHA）和BSA制备了BRA纳米粒（NPs），HA-BSA-BRA NPs和OHA-BSA-BRA NPs。制备的NPs形状呈球形，平均粒径小且均匀，稳定性好。体外胃肠道释放实验表明，HA/OHA-BSA-BRA NPs 能减缓花色苷在胃肠道环境中的释放，有助于使更多的花色苷进入结肠。此外，与游离BRA相比，制备的两种BRA NPs对LPS损伤的Caco-2 细胞单层的TEER值和紧密连接蛋白的表达都有更好的保护作用。
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成果介绍
背景
黑米花色苷（BRA）主要由矢车菊素-3-O-葡萄糖苷（C3G）组成，约占总花色苷的88%，是黑米种皮中重要的天然色素。花色苷具有多种生理活性，如抗炎、抗癌、抗氧化和保护神经等，使其在食品、医药、化妆品等领域的发展潜力巨大。此外，研究结果表明口服富含花色苷的植物粗提物可以改善小鼠的炎症性肠病。然而，天然花色苷不稳定，易受自身结构和外界环境的影响而降解，对光、温度、pH、金属离子、氧化剂等因素较敏感，极大地限制了其应用范围，使其在食品工业中仍面临着巨大的挑战。纳米技术是使花色苷作为核心材料，提高其稳定性和生物利用度的一种有效解决方案。基于前期的研究，研究团队推测制备HA/OHA-BSA-BRA NPs 能减缓BRA在胃肠道环境中的释放，从而使更多的BRA进入结肠，提高BRA的生物活性，对LPS诱导的肠黏膜屏障损伤起到保护作用。
研究方法及结论
研究采用去溶剂法结合多糖涂层成功制备了HA/OHA-BSA-BRA NPs。通过DLS法、FTIR、XRD和TEM对制备的HA/OHA-BSA-BRA NPs进行表征，探究结构变化，发现制备的HA/OHA-BSA-BRA NPs平均粒径小且均匀，稳定性好。FTIR结果显示BRA已被HA/OHA-BSA纳米粒载体所包裹。XRD结果显示该纳米粒的结晶度比游离花色苷显著提高。TEM观察到HA/OHA-BSA-BRA NPs形态均呈类球状，粒径均匀且圆润。其次，通过模拟胃肠缓释，证明制备的HA/OHA-BSA-BRA NPs可以有效减缓BRA在胃肠道环境中的释放。最后，采用Caco-2细胞单层实验构建体外肠黏膜屏障模型，探究BRA NPs对LPS诱导损伤的肠粘膜屏障的保护作用，发现制备的HA/OHA-BSA-BRA NPs处理的Caco-2细胞单层的TEER值和紧密连接蛋白的表达均显著增加，可预防肠道炎症，起到保护作用。
● 创新性/应用前景
本研究采用去溶剂法结合多糖涂层成功制备了HA/OHA-BSA-BRA NPs。制备的纳米粒呈球形形态，平均粒径均匀，稳定性好。体外胃肠道释放实验表明，制备的纳米粒可以减缓胃肠道环境中花色苷的释放。此外，HA/OHA-BSA-BRA NPs对Caco-2细胞无毒、易于吸收，对LPS诱导的肠黏膜屏障损伤具有有效的保护作用。综上所述，该团队研究结果表明，制备的纳米粒可以显著提高花色苷的生物活性，HA/OHA包被的BSA NPs可作为一种很有前途的载体系统，在营养和功能食品领域传递花色苷。
参考文献
https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2024.131325
专家/团队介绍
赵磊，博士，教授，硕士生导师。毕业于中国农业大学食品科学与营养工程学院食品科学专业。2010年至今任教于北京工商大学食品与健康学院，获得全国商业科技进步奖一等奖1项，入选2017年北京市属高校青年拔尖人才，兼任北京食品学会理事和青年工作委员会副主任委员。主要从事食品功能评价及开发、食品营养与代谢调控、食品副产物深度开发与高值化利用、AI驱动的健康食品开发等方面的科研与教学工作。主持国家自然科学基金青年科学基金项目、北京市自然科学基金面上项目、北京市教育委员会科技计划面上项目、北京市属高校青年拔尖人才项目，并承担多项企事业单位委托项目。在国内外重要期刊发表学术论文100余篇，其中以第一作者及通讯作者发表SCI论文40余篇，授权国家发明专利5项，出版学术专著1部。
赵亮，博士，北京工商大学食品与健康学院副教授，硕士生导师。毕业于中国农业大学食品科学与营养工程学院。入选北京市科协2021-2023年青年人才托举工程。主要研究方向为农产品加工与功能食品开发、饮酒与健康、食品功能因子稳态化与精准递送等。主持并完成中国博士后科学基金特别资助项目、北京市博士后科研活动经费资助项目、多项企业横向课题等项目。在国内外重要期刊发表学术论文40余篇，其中以第一作者及通讯作者发表SCI论文30余篇。
撰稿人：
张铭昕，北京工商大学食品与健康学院2022级食品工程（生物与医药）专业硕士研究生，研究方向为食品蛋白的改性及产品研发。以第一作者（含学生排名第一）身份发表SCI 2篇。
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