岩藻黄素皮克林乳液的封装以提高稳定性和生物可及性用于炎症性肠病的预防

Encapsulation of fucoxanthin in pickering emulsion with improved stability and bioaccessibility for inflammatory bowel disease prevention.

作者信息Bowen Jiao, Nanting Zhu, Decheng Bi, Lijun Yao, Yan Wu, Beiwei Zhu, Xu Xu
PMID40995201
发布时间2025-09-07
DOI10.1016/j.fochx.2025.103013

实验完整度

包含体外乳液稳定性表征、模拟消化实验、细胞摄取实验、小鼠体内分布实验及DSS诱导结肠炎模型预防实验,涉及体外和体内两个独立证据层级,并有功能验证和机制验证。

主要模型

Caco-2细胞 BALB/c小鼠DSS诱导结肠炎模型 G-SPI-COS/FUC皮克林乳液

重点核对

FUC浓度:250 μg/20 g/天,灌胃给药7天 DSS诱导浓度:4% DSS水溶液,自由饮用7天 动物模型:6周龄雄性BALB/c小鼠,每组6只 乳液粒径:G-SPI-COS/FUC乳液平均粒径约2.49 μm 体外消化:INFOGEST静态模拟消化模型

摘要

岩藻黄素(FUC)是一种具有多种生物活性的脂溶性类胡萝卜素,作为炎症性肠病(IBD)的预防剂显示出前景。然而,FUC固有的不稳定性和低水溶性限制了其在功能性食品配方和制药应用中的应用。在本研究中,使用京尼平交联的大豆分离蛋白(SPI)-壳寡糖(COS)纳米颗粒作为稳定剂,开发了具有高包封效率和小粒径的FUC负载皮克林乳液(G-SPI-COS/FUC乳液)。G-SPI-COS/FUC乳液在不同pH值、离子强度和储存条件下表现出优异的稳定性。体外消化实验表明,G-SPI-COS/FUC乳液控制了FUC的释放,并增强了其肠道吸收和生物利用度。此外,与游离FUC和由天然SPI稳定的FUC负载皮克林乳液相比,G-SPI-COS/FUC乳液在预防葡聚糖硫酸钠(DSS)诱导的结肠炎方面更有效。这些发现表明,G-SPI-COS/FUC乳液可作为FUC的有前景的递送系统,为IBD的预防提供了一种新方法。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
本研究旨在解决FUC稳定性差、生物利用度低的问题,并探究京尼平交联SPI-COS纳米颗粒稳定的皮克林乳液是否能增强FUC的稳定性和生物可及性,从而有效预防炎症性肠病。
核心机制
G-SPI-COS/FUC乳液通过京尼平交联形成的稳定纳米颗粒界面层,增强了乳液的pH、离子和储存稳定性,控制了FUC在消化过程中的释放,并通过形成混合胶束促进FUC在肠道的吸收,从而增强其预防结肠炎的效果。
主要证据
体外消化实验显示G-SPI-COS/FUC乳液中FUC的生物利用度显著高于SPI/FUC乳液和SPI-COS/FUC乳液;Caco-2细胞摄取实验显示FUC摄取率提高;DSS诱导结肠炎小鼠模型中,G-SPI-COS/FUC乳液显著降低DAI评分、抑制体重下降和结肠缩短,并降低IL-6和TNF-α水平。
研究意义
该递送系统为FUC在功能性食品中的应用和IBD的预防提供了新策略,并可扩展到其他疏水性生物活性物质的递送。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

制备负载FUC的皮克林乳液

构建由京尼平交联SPI-COS纳米颗粒稳定的FUC负载皮克林乳液,并与天然SPI和物理混合SPI-COS稳定的乳液比较。

将京尼平交联SPI-COS纳米颗粒分散于水中作为水相,FUC溶于大豆油作为油相,混合后高速均质(13000 rpm,1 min)制备G-SPI-COS/FUC乳液;同样方法制备SPI/FUC和SPI-COS/FUC乳液作为对照。

2

评价乳液理化性质和稳定性

评估不同稳定剂对FUC负载皮克林乳液的包封效率、粒径、pH稳定性、离子稳定性和储存稳定性的影响。

测定乳液的包封效率(EE)和平均粒径;在pH 2-9、NaCl浓度100-1000 mM条件下储存7天后测定粒径和FUC保留率;在4°C避光或光照条件下储存28天,每周测定粒径和FUC保留率。

3

体外模拟消化实验

模拟口腔、胃和肠道消化过程,评估乳液在胃肠道中的结构变化和FUC释放特性。

采用INFOGEST静态消化模型,将乳液依次暴露于模拟唾液、胃液和肠液中,通过激光共聚焦显微镜观察结构变化,监测游离脂肪酸(FFA)释放率。

4

体外生物利用度和细胞摄取实验

评估乳液在消化过程中FUC的释放和生物利用度,以及消化后乳液对Caco-2细胞的细胞毒性和细胞摄取效果。

测定消化过程中不同时间点FUC的释放率,计算生物利用度;将消化后乳液与Caco-2细胞共培养,通过CCK-8法检测细胞活力;测定FUC的细胞摄取率。

5

体内分布实验

评估不同乳液在小鼠体内的分布情况,比较其肠道吸收效果。

用尼罗蓝标记纳米颗粒制备荧光标记乳液,经口给予BALB/c小鼠PBS、SPI/FUC乳液和G-SPI-COS/FUC乳液,在6小时后采用活体成像系统观察荧光分布。

6

DSS诱导结肠炎模型预防实验

评估G-SPI-COS/FUC乳液对DSS诱导结肠炎的预防效果,并比较不同治疗组的效果。

小鼠随机分为对照组、DSS组、FUC组、SPI/FUC乳液组和G-SPI-COS/FUC乳液组,连续灌胃给药7天,然后自由饮用4% DSS水溶液一周,记录DAI评分、体重、存活率、脾脏指数、结肠长度,并检测血清中IL-6和TNF-α水平。

7

组织学分析和抗炎效果评价

评估乳液处理对结肠组织病理损伤的改善作用,以及降低炎症因子表达的效果。

对结肠组织进行H&E染色观察组织形态;用ELISA试剂盒检测血清中IL-6和TNF-α水平。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
大豆油----
岩藻黄素Macklin--
京尼平Yuanye--
大豆分离蛋白Yuanye--
壳寡糖Macklin--
胃蛋白酶Aladdin--
胆盐Aladdin--
胰酶Aladdin--
最低必需培养基Gibco--
胎牛血清Gibco--
青霉素Gibco--
链霉素Gibco--
CCK-8试剂Beyotime--
葡聚糖硫酸钠Shanghai Advantage Biological Co., Ltd.--
尼罗蓝----
尼罗红----
尼罗蓝----
ELISA试剂盒Neobioscience--
动态光散射仪(Nano-ZS90)Malvern--
激光共聚焦显微镜(LSM 710)Carl Zeiss--
活体成像系统(Lumina III)PerkinElmer--
显微镜Olympus--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
乳液制备
京尼平交联SPI-COS纳米颗粒的制备方法(参考Jiao et al., 2023),水相中纳米颗粒浓度300 mg/4 mL,油相FUC浓度1 mg/10 mL大豆油,均质条件13000 rpm 1 min。
阅读提示:Materials and methods 2.2和2.3
稳定性测试
pH范围2-9,离子强度(NaCl浓度)100-1000 mM,储存温度4°C,时间7天或28天,光照条件(自然光或暗处)。
阅读提示:Materials and methods 2.5
体外模拟消化
INFOGEST消化模型参数:SSF、SGF(含200 U/mL胃蛋白酶)、SIF(含40 mg/mL胆盐、20 U/mL胰酶),消化时间、pH、温度、转速。
阅读提示:Materials and methods 2.6
细胞实验
Caco-2细胞培养条件(MEM+20% FBS),消化乳液浓度(0.1-0.5 mg/mL),FUC浓度20 μg/mL,处理时间1、2、4 h。
阅读提示:Materials and methods 2.7
动物实验
小鼠品系(BALB/c)、性别(雄性)、年龄(6周龄)、随机分组、每组数量(n=6)、给药剂量(FUC 250 μg/20 g/天)、给药方式(灌胃)、给药时间(7天)、DSS浓度(4%)及饮用时间(7天)。
阅读提示:Materials and methods 2.8和2.9