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《食品工业科技》客座主编专栏:中国海洋大学刘尊英教授|壳聚糖包覆荷叶碱脂质体的理化表征及其体内降脂作用

《食品工业科技》客座主编专栏:中国海洋大学刘尊英教授|壳聚糖包覆荷叶碱脂质体的理化表征及其体内降脂作用 食品工业科技编辑部
2024-05-30
3
导读:本论文介绍了用薄膜分散法和 pH 梯度法制备壳聚糖包覆荷叶碱脂质体,对其粒径、电位分布、包封率、微观形态和体外释放曲线进行测定,并探究其对肥胖小鼠的降脂作用。


导读


2023年4月,中国海洋大学刘尊英教授课题组在国家综合性科技期刊《食品工业科技》发表题为《壳聚糖包覆荷叶碱脂质体的理化表征及其体内降脂作用》的论文。中国海洋大学刘尊英教授为通讯作者,中国海洋大学王荣荣学生为第一作者。论文得到了山东省重点研发计划(2019GNC106064)的资助。


图片来源于图司机


本论文全面介绍了壳聚糖包覆荷叶碱脂质体的理化性质和体内降脂作用。研究采用薄膜分散法pH 梯度法制备壳聚糖包覆荷叶碱脂质体(CS-LP),测定其粒径、电位和包封率,考察其体外释放特性,并进一步探究CS-LP对高脂饮食(HFD)小鼠肥胖的调控作用,以及为提升荷叶碱的生物利用度和高效开发荷叶食药同源资源提供科学依据。


实验方法



文章亮点


1

CS-LP 的粒径、电位和包封率


表1 不同脂质体的粒径、电位和包封率


空载脂质体的粒径为127.50±1.57nm,Zeta电位为−13.4± 2.37mV。壳聚糖包覆荷叶碱脂质体的粒径进一步增加,分别比空载脂质体和荷叶碱脂质体增加了98.85%和13.48%,同时其Zeta电位增加,粒子更加稳定。壳聚糖包覆后,脂质体对荷叶碱的包封率提高了11.14%。


2

CS-LP 的形态观察


图1 不同脂质体透射电镜图

注:(a)空载脂质体;(b)荷叶碱脂质体;(c)壳聚糖包覆荷叶碱脂质体。


荷叶碱封装后脂质体粒径增大。壳聚糖的包覆作用使得脂质体的外膜层数和厚度增加,进一步证明壳聚糖吸附在脂质体表面,使其粒径增加。


3

CS-LP 的红外光谱分析


图2 不同脂质体的红外光谱图

注:CS:壳聚糖;CS-LP:壳聚糖包覆荷叶碱脂质体;LP:荷叶碱脂质体;E-LP:空载脂质体;NUC:荷叶碱。


荷叶碱1450~1600范围内的苯环框架振动特征吸收峰在荷叶碱脂质体中消失,表明脂质体成功包埋荷叶碱。脂质体中2925和2965分别为内部疏水性CH2的非对称和对称振动吸收峰,包覆后峰未发生明显偏移,表明壳聚糖修饰于脂质体表面,未对脂质体内部结构产生影响。


4

CS-LP 的体外释放特性


图3 体外消化过程中 LP 和 CS-LP 的体外释放曲线(a)和平均粒径变化(b)


粒径变化主要出现在SIF消化阶段,两种脂质体粒径均呈现先上升后下降的趋势。


5

CS-LP 对小鼠体重和内脏器脂肪堆积的影响

图4 CS-LP 对小鼠体重和脏器脂肪堆积的影响


HFD组的附睾脂肪和肾脏重量显著高于ND组(P<0.05),经过11周CS-LP和奥利司他灌胃,CS-LP组附睾脂肪重量显著低于HFD组(P<0.005)(图 4b、图 4c 和图 4d),表明灌胃120 mg/kg/dCS-LP可以有效减轻由于高脂饮食带来的体重和附睾脂肪的增加,其效果与灌胃 60mg/kg/d 的奥利司他效果相当。


6

CS-LP 对小鼠血脂水平的影响


图5 CS-LP 对小鼠血脂水平的影响


与ND组相比,11周的高脂饮食喂养会导致小鼠TG、TC、LDL-c 水平显著增加(P<0.05)。通过灌胃CS-LP 可以减轻由于高脂饮食引起的TG、LDL-c 显著升高(P<0.05)。虽然 HFD 组和CS-LP组TC含量相当,通过分析LDL-c的水平可以看出CS-LP能够通过改变血清中不同种类胆固醇的含量以此达到降脂的效果。


7

CS-LP 对小鼠脂肪组织的影响


图6 小鼠附睾脂肪组织切片图


在相同显微镜视野下,HFD组与ND组相比,脂肪细胞数量减少,体积增大,CS-LP组和PC组脂肪细胞体积均要小于HFD组。表明给予小鼠CS-LP灌胃可减小其附睾脂肪细胞体积。这一结果也与图4中附睾脂肪的重量相一致。


8

CS-LP 对小鼠肠道菌群的影响


图7 CS-LP 对小鼠肠道微生物群落多样性的影响


由图7可知,与ND组相比,HFD组Shannon指数下降,Simpson指数上升,但差异不显著(P>0.05),CS-LP 组、PC组与HFD组相比,其Shannon 指数均上升,Simpson指数均下降,且CS-LP 组差异显著(P<0.05)。表明,CS-LP和奥利司他处理能够抑制高脂饮食诱导的小鼠肠道菌群多样性的降低,增强菌群多样性。


图8 CS-LP 对小鼠肠道微生物菌落相对丰度的影响

(门水平)

注:a:门水平上的细菌分类谱;

b~e:不同类群粪便中细菌门相对丰度变化。


结果表明,经过CS-LP诱导,小鼠肠道菌群主要门类相对丰度发生显著变化。CS-LP可以使拟杆菌门、弯曲杆菌门和厚壁菌门与拟杆菌门相对丰度的比值恢复到ND组水平。相较于HFD组CS-LP干预组拟杆菌门相对丰度显著上升,弯曲杆菌门和厚壁菌门与拟杆菌门相对丰度的比值显著下降(P<0.05)。


图9 CS-LP 对小鼠肠道微生物菌落相对丰度的影响

(属水平)

注:a:属水平上的细菌分类谱;

b~g:不同类群粪便中细菌属相对丰度变化。


结果表明,经过CS-LP诱导,小鼠肠道菌群主要属类相对丰度发生显著变化(P<0.05)。CS-LP干预相较于 HFD 组Lachnospiraceae_NK4A136_group、OscillospiraccaeRuminococca_ceae的相对丰度显著上升,DubosiellaEubacterium_fissicatena_group的相对丰度下降。能够将植物多糖发酵产生短链脂肪酸的菌群:Lachnospiraceae_NK4A136_groupRuminococcaceae,在预防肥胖和胰岛素抵抗方面发挥积极作用。


总结展望


采用薄膜分散法pH 梯度法制备的壳聚糖包覆荷叶碱脂质体包埋效果好,包埋率高,可达83.46%。透射电镜观察外观平滑,无明显融合现象,且大小相对均一。

壳聚糖的包覆可延缓荷叶碱脂质体活性物质释放。壳聚糖包覆荷叶碱脂质体显著抑制高脂饮食小鼠体重增加,改善小鼠血脂异常,缓解小鼠脂肪组织的增长和积累,并能有效改善高脂饮食引起的小鼠肠道菌群紊乱。

本研究证实壳聚糖包覆荷叶碱脂质体在预防肥胖和调节肠道菌群方面可以起到良好调控作用,有助于改善高脂饮食诱导的肥胖,在降脂配方食品开发领域具有广阔的应用前景。

通讯作者简介

刘尊英,博士,硕士生导师,中国海洋大学食品科学与工程学院教授,毕业于中国农业大学农产品加工及贮藏工程专业,美国俄勒冈州立大学博士后,中国农业工程学会农产品加工与贮藏工程分会会员、美国太平洋渔业协会会员、美国FDA BPCS认证培训员。

长期从事水产品保鲜保活理论与技术、海洋食品加工新技术研究。主持国家自然科学基金2项、国家重点研发计划子课题1项、山东省重大科技创新工程子课题1项、山东省教学改革重点项目2项以及其他省部级及企业横向项目15项;以第一或通讯作者发表研究论文79篇,SCI收录33篇;申请国家发明专利19项,获授权13项;主讲国家级一流本科课程1门、主编国家级规划教材1部、参编教材5部;获省部级科技奖励2项、省级教学成果奖3项、校级教学成果奖6项。荣获中国海洋大学优秀共产党员、优秀班主任及巾帼建功明星等荣誉称号。


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