食品级蛋白质的纳米纤维：形成机制、递送系统和应用评估
导 读
2022年10月6日，东北农业大学滕飞副教授（通讯作者）、李良教授（通讯作者）以及麻省大学肖航（通讯作者）等联合在国际Top期刊Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety（Q1，IF: 15.786）（点击查询最新即时IF和分区）发表题为“Nanofibrils of food-grade proteins: Formation mechanism, delivery systems, and application evaluation”的综述性论文，2022年11月24日被选为封面论文（点击查看该刊投稿指南）。
由于高纵横比、优良的机械特性以及表面蛋白质上各种可调节的官能团，食品级蛋白质纳米纤维在食品科学领域引起了极大的研究兴趣。原纤维化被称为肽自组装过程，被认为是食品级蛋白质的共同属性。将食品级蛋白质转化为纳米纤维是一种有前途的策略，可以拓宽其功能和应用，例如改善凝胶和乳化性能，特别是用于构建生物活性化合物的各种递送系统。蛋白质来源和加工条件对纳米纤维的大小、结构和形态有很大影响，导致功能上的极大差异。借助此功能，可以将纳米纤维设计成四种不同的递送系统，包括凝胶、微胶囊、乳液和复合物。通过多种交联方法构建基于纳米纤维的凝胶可以赋予凝胶特殊的网络结构，从而有效地捕获生物活性化合物和额外的机械行为。由于多种内在因素的影响，纳米纤维在界面处的吸附行为非常复杂，这使得形成稳定的基于纳米纤维的乳液体系具有挑战性。基于静电相互作用，使用纳米纤维和多糖制备的微胶囊和复合物具有组合的功能特性，从而使释放行为可调，封装效率更高。基于纳米纤维的生物活性化合物递送系统是一种潜在的解决方案，可增强其在胃肠道中的吸收，提高其生物利用度，并将其递送至靶器官。尽管食品级蛋白质纳米纤维对人类的毒性未知，但进一步的研究有助于拓宽纳米纤维在递送系统中的应用。
结论及展望
在过去十年中，食品级蛋白质纳米纤维（FGPNs ）在蛋白质资源的合理开发方面引起了相当大的研究兴趣，因为原纤维化可以赋予食品级蛋白质优异的功能特性。多种动物蛋白和植物蛋白已被证实在酸性条件和变性温度下转化为纳米纤维，这意味着原纤维化是食品级蛋白质的共同特性。
对于真正的食品加工来说，我们更应该关注的是食品级蛋白质的原纤维化，它具有中性的pH值和合适的加热温度。当务之急是开发更安全的诱导原纤维化的方法，而不使用有毒试剂。此外，使用物理、化学和生物处理来修饰蛋白质可能会开辟一条改善纳米纤维功能特性的途径。这种可调节的功能和有序的结构使 FGPNs 成为生物活性化合物（BCs）的有效递送系统，以提高其生物利用度。事实上，由于 BCs 和 FGPNs 在递送系统中的相互作用以及 BCs 从基于纳米纤维的载体的释放行为尚不清楚，因此沿着这些方向进行的研究应该得到更多的关注。更重要的是，基于FGPNs的环境响应型递送系统的开发和利用仍然有限，导致缺乏合适的载体来面对复杂的人体内部环境。
使用 FGPN 设计新颖的递送系统的研究应在不久的将来推进，而安全问题也不容忽视。尽管 FGPNs 在体内的毒性尚不清楚，但个人身体状态的差异会导致 FGPNs 的消化和吸收显得扑朔迷离，增加潜在的健康风险。因此，评估 FGPNs 与食品系统的相容性，使用体内动物模型对纳米纤维的毒性进行详细评估，并建立科学的安全评估体系，将消除人们对 FGPNs 安全性的担忧。
图文赏析
图1 纳米原纤维中 β 链和 β 折叠的取向
图2 通过透射电镜获得纳米纤维的形态。
图3 基于食品级蛋白质纳米纤维的多重递送系统
图4 影响食品级蛋白质纳米纤维基乳液稳定性的各种因素示意图
图5 FGPNs消化和吸收的可能示意图 (a) 和检查 FGPNs 健康影响的可能监管工作流程 (b)
原文链接
https://doi.org/10.1111/1541-4337.13082
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