乳铁蛋白是一种重要的乳清功能蛋白，具有多种生物活性。然而，由于它对胃肠道环境敏感，在口服递送过程中其生物活性很容易被破坏，限制了其在功能食品领域的应用。为了提高乳铁蛋白的口服稳定性、保持其生物活性，构建高效的结肠递送体系是一种有效的策略。然而，目前常用的多糖基壁材因其亲水性溶胀特性导致结肠递送效果不理想。提高载体材料的疏水性可改善活性物质的结肠递送效率，但同时也会导致其释放速率慢，影响生物活性的发挥。
近日，华南理工大学吴虹教授团队在期刊《International Journal of Biological Macromolecules》上，发表了最新研究成果“Regulation of the colon-targeted release rate of lactoferrin by constructing hydrophobic ethyl cellulose/pectin composite nanofibrous carrier and its effect on anti-colon cancer activity”。研究者基于乙基纤维素和果胶等聚合物通过乳液同轴静电纺丝技术开发出负载乳铁蛋白的高疏水复合纳米纤维载体（CNC），通过在疏水的乙基纤维素壳层和乳铁蛋白所在的核层之间增加一层由果胶组成的中间层，改变果胶的含量调控载体的微结构，从而调节乳铁蛋白的释放速率。复合载体中乳铁蛋白释放速率越快，其抗结肠癌活性就越高。
首先，通过调控果胶/乙基纤维素W/O壳层乳液中果胶水溶液的粘度和电导率来探究其静电可纺性，建立了可纺性关系图（图1A），并且分别以果胶分散相质量分数为5%、10%、15%和20%的W/O乳液获得了形貌完整、直径均一的纳米纤维（图1B）。然后以上四种不同分散相质量比的W/O乳液为壳层，含有乳铁蛋白的PVA水溶液为核层制备了四种复合纳米纤维5&95 CNC、10&90 CNC、15&85 CNC和20&80 CNC。
图1 复合纳米纤维载体制备条件的优化。
TEM表征结果表明这些复合载体具有纳米纤维核层、分散相颗粒与乙基纤维素呈共连续分布的中间层，及较薄的外壳层（图1C），而且水接触角（>130°）也证明了它们的高疏水性。乳铁蛋白被成功包封进复合纳米纤维中，并与聚合物载体间发生了相互作用。体外胃肠道消化-结肠发酵过程表明乳铁蛋白在上胃肠道（模拟胃液和小肠液）中的释放量 < 5%（图2C），乳铁蛋白被复合纳米纤维载体高效递送至结肠，而复合纳米纤维中果胶的含量显著影响了乳铁蛋白的结肠释放行为（释放量和释放时间）。纳米纤维5&95 CNC、10&90 CNC、15&85 CNC和20&80 CNC在结肠发酵过程中完全释放乳铁蛋白的时间分别为10、7、5和3 h，而且复合纳米纤维的形貌变化与其释放行为密切相关（图2D）。重要的是，MTT分析、荧光观察以及Western blot研究表明乳铁蛋白的结肠释放速率显著影响了其抗结肠癌活性，即释放速率越快，抗结肠癌活性越高（图3）。综上，这些结构可调的复合纳米纤维载体在功能食品领域具有潜在的应用前景。
图2 复合纳米纤维载体的结构表征和乳铁蛋白的释放行为研究。
图3 乳铁蛋白的抗结肠癌活性。
论文链接：
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0141813024002691?via%3Dihub
人物简介：
吴虹，华南理工大学食品科学与工程学院教授、博士生导师。近年来，主要从事食品营养与健康、脂质化学、微生物工程等方面的研究；承担过国家自然科学基金、教育部博士点新教师基金、广东省自然科学基金等项目30余项。已发表SCI论文150余篇，获得国家发明专利20件，出版教材2部，获广东省自然科学二等奖1项。现任华南理工大学食品科学与工程学院食品生物工程研究所副所长、全国白酒标准化技术委员会豉香型白酒分技术委员会委员、广东省生物物理学会理事、美国化学学会会员、中国微生物学会会员，担任Foods编委，Trends in Food Science and Technology, Journal of Agricultural and Food Chemistry, Food Hydrocolloids, Carbohydrate Polymers,《食品科学》等国内外学术期刊的审稿人。
