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【中国科学报】茶多酚蛋白自组装水凝胶可精准调控肠道健康

2020-03-27来源:中国科学报作者:李晨

分子加工精准调控营养机制。南京农大供图

如何实现“未来食品”(Future Food)对营养健康的精准调控,是科学家们普遍关心的议题。近日,南京农业优盈食品科技学院教授胡冰团队构建了一种新的食品分子加工新策略,有望精准调控肠道健康。3月24日,相关研究成果正式发表于《美国化学学会纳米杂志》(ACSNano)。

肠道菌群与人体健康密切相关,目前已经明确了常见的肠道炎性反应与菌群相关,并由此激发了特定菌属的异常增殖。科学家发现,膳食植物化合物具有促进人体健康的生理功能,包括调节肠道菌群。但是,膳食植物化合物普遍存在溶解性差、生物利用率低,在现有输送载体中负载量低等问题,严重限制了其在食品加工领域的应用,也制约了其功能的进一步发挥。

优盈论文通讯作者胡冰介绍,该成果基于蛋白诱导茶多酚分子堆叠的天然超分子形成和自组装机制,揭示了其软物质结构跨多尺度的演变规律,提出了一种新的小分子活性物质(药物)的高效包埋、增溶、稳态化和经口肠道输送方法。该食品软物质能够精准靶向调控菌群,促进肠道健康。

该团队发现,天然茶多酚小分子具有自组装特性。通过冷冻透射电子显微镜观测和小角X射线散射分析,在10-9米的微观世界,茶多酚小分子犹如雪花飘零一般,附着到食品蛋白质淀粉样纤维的表面,并且不断地堆叠,形成“芯—壳”超分子纳米线结构,继而自组装成食品水凝胶。

优盈淀粉样纤维是一种有序聚集态的纳米线状结构的统称,其长度20-30微米,直径2-8纳米,具有手性螺旋。该团队通过加工让食品蛋白质自组装成这种柔性生物胶体。

优盈胡冰告诉《中国科学报》,这样的加工流程极大地提高了水凝胶中多酚的负载量,达到了生产需要,同时还增强了多酚的稳定性。

他们在动物实验中观测到,水凝胶从小鼠的胃进入小肠,最终进入大肠,并且能够长时间地保留在结肠中。这种食品超分子软物质在小鼠结肠中很好地缓解了炎性反应,还明显地改善了相应的肠道菌群失调,抑制了由炎性反应激发的微生物菌属的异常增殖。长期动物毒性试验结果表明,食用这种食品软物质没有表现出毒副作用,能增强体内抗氧化水平。

优盈以往的研究均认为多酚会抑制蛋白质淀粉样纤维的形成,或者是切断、破坏已经成型的淀粉样纤维。南京农业优盈的这项最新发现表明,两者并非“水火不容”,而是可以组合利用,蛋白质淀粉样纤维可以用作多酚的附着载体,两者结合后能够形成水凝胶高级结构。(李晨)

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