佘明漢，鄭麗麗，艾斌凌，楊 旸，鄭曉燕，校 導(dǎo)，蔣志國(guó)，盛占武,*

（1.海南大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，海南 ?？?570228；2.中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院?？趯?shí)驗(yàn)站，?？谑邢憬渡飳W(xué)實(shí)驗(yàn)室，海南 海口 571101）

多酚是一類豐富存在于水果、蔬菜、綠茶和其他天然植物產(chǎn)品中的化學(xué)物質(zhì)。阿魏酸（(E)-3-(4-羥基-3-甲氧基苯基)丙-2-烯酸）因其結(jié)構(gòu)中苯環(huán)上含有不飽和側(cè)鏈、酚核、羥基和甲氧基，具有較強(qiáng)的生物活性，如抗氧化性、預(yù)防糖尿病、抗癌、神經(jīng)保護(hù)和肺保護(hù)作用等。因此，阿魏酸在醫(yī)藥、食品領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用前景。然而，由于阿魏酸穩(wěn)定性差和生物利用度低，使其應(yīng)用受到限制。針對(duì)上述問題，科學(xué)家們?cè)O(shè)計(jì)構(gòu)筑了多種傳遞系統(tǒng)提高其穩(wěn)定性和生物利用度，如天然多酚基涂層、納米粒子、納米膠囊和水凝膠等，多酚通過鄰苯二酚和/或鄰苯三酚等活性基團(tuán)與蛋白大分子非共價(jià)結(jié)合形成的多酚-蛋白水凝膠，表現(xiàn)出良好的熱穩(wěn)定性、生物降解性、機(jī)械性能和組織黏附性而廣泛受到關(guān)注。Yu Xiaoyue等利用表沒食子兒茶素沒食子酸酯和膠原蛋白纖維通過一系列非共價(jià)鍵交聯(lián)制備的水凝膠，提高了表沒食子兒茶素沒食子酸酯的熱穩(wěn)定性。Zhong Yejun等利用熱誘導(dǎo)乳清蛋白與葛根素通過氫鍵和疏水作用形成的水凝膠具有良好機(jī)械性能，有效保護(hù)葛根素的活性。然而，目前多酚-蛋白水凝膠存在負(fù)載率不高、載體蛋白對(duì)環(huán)境敏感、易被胃蛋白酶酶解消化等缺點(diǎn)，導(dǎo)致多酚的生物利用率低，阻礙了其高效利用和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。因此，開發(fā)天然、高效、穩(wěn)定的遞送體系，提升多酚的負(fù)載率、穩(wěn)定性及生物利用率是目前的研究重點(diǎn)。

淀粉樣纖維是蛋白質(zhì)（如牛奶蛋白、雞蛋蛋白、大豆蛋白）在低pH值（2～3）、低鹽、加熱（80～90 ℃）條件下形成的一種納米長(zhǎng)絲狀蛋白，具有極大的長(zhǎng)徑比、很強(qiáng)的剛性和豐富的表面官能團(tuán)，常被用于制備冷凝水凝膠的前體，具有更佳的水凝膠強(qiáng)度和斷裂性能、保水能力和透明度以及更低的臨界凝膠濃度，廣泛用于高性能和功能化食品體系的構(gòu)筑。多酚類小分子化合物能夠通過疏水作用、π-π鍵共軛作用、氫鍵作用吸附到淀粉樣纖維的表面，驅(qū)動(dòng)納米原纖維超分子自組裝形成水凝膠，顯著提高多酚化合物的負(fù)載能力和穩(wěn)定性。將蛋白轉(zhuǎn)化為淀粉樣纖維后，蛋白結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，其結(jié)合能力明顯增強(qiáng)，親和常數(shù)顯著增加。因此蛋白質(zhì)纖維化對(duì)負(fù)載、保護(hù)和傳遞多酚具有極大潛能。

本研究將蛋白質(zhì)纖維化改性形成淀粉樣纖維后與阿魏酸結(jié)合形成水凝膠，通過單因素試驗(yàn)優(yōu)化蛋白質(zhì)量濃度、多酚添加量和反應(yīng)pH值，以阿魏酸負(fù)載率為指標(biāo)優(yōu)化最佳制備條件，并考察水凝膠體系中阿魏酸在不同環(huán)境下的光、熱穩(wěn)定性。利用紅外光譜、X射線衍射、掃描電鏡表征其結(jié)構(gòu)，通過內(nèi)源熒光光譜、流變儀等探究水凝膠中蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)變化和凝膠性能，并采用體外模擬消化系統(tǒng)研究阿魏酸在淀粉樣纖維水凝膠體系中的緩釋性能和生物利用度。以期為多酚-蛋白水凝膠體系的構(gòu)建提供新思路，為淀粉樣纖維負(fù)載多酚提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

溶菌酶（BR，20 000 U/mg） 上海源葉生物科技有限公司；阿魏酸（純度≥99%） 上海阿拉丁生化科技股份有限公司；二甲基亞砜、濃鹽酸 西隴化工股份有限公司；甲醇、甲酸、乙腈（均為色譜純） 美國(guó)Sigma公司。

1.2 儀器與設(shè)備

F-7000型熒光分光光度計(jì) 日本日立公司；UPLC I-Class型超高效液相色譜儀 美國(guó)Waters公司；RTOP-500Y智能光控制箱 浙江拓普云農(nóng)科技公司；HAAKE RS600流變儀（配置溫控循環(huán)系統(tǒng)） 德國(guó)Thermo Scientific公司；Vetex70傅里葉變換紅外光譜儀 德國(guó)布魯克公司。

1.3 方法

1.3.1 淀粉樣纖維的制備

按照Hu Bing等的方法稍作修改，利用超純水配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的蛋清溶菌酶液。透析（7 000 Da）3 d去除雜質(zhì)，每天更換一次水浴。透析后的溶菌酶液倒入錐形瓶中通過超純水稀釋成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%的初始蛋白液，利用HCl（6 mol/L）調(diào)節(jié)pH值至2，放入恒溫水浴攪拌器中，在90 ℃條件下通攪拌速率10 r/min處理8 h得到淀粉樣纖維初始液，冷卻到室溫，放入-20 ℃冷凍24 h，再進(jìn)行冷凍干燥，得到淀粉樣纖維粉末，4 ℃條件下保存?zhèn)溆谩?/p>

1.3.2 阿魏酸-淀粉樣纖維水凝膠制備

配制不同pH值Bis-Tris（10 mmol/L）緩沖溶液，加入0.5%二甲基亞砜（dimethyl sulfoxide，DMSO），將一定量的阿魏酸加入其中，待完全溶解后加入1.3.1節(jié)淀粉樣纖維粉末，置于45 ℃恒溫培養(yǎng)箱中孵化15 h，形成阿魏酸-淀粉樣纖維水凝膠。

1.3.3 阿魏酸的負(fù)載率

參照Alavi等的方法，將水凝膠樣品置于10 倍體積（V）的無水乙醇中超聲2 min，通過超高效液相色譜測(cè)量溶液中阿魏酸質(zhì)量濃度（C），按式（1）計(jì)算負(fù)載率：

式中：W為水凝膠質(zhì)量/g。

阿魏酸的色譜條件參照Ndolo等的方法，略有修改。BEH C色譜柱（2.1 mm×50 mm，1.7 μm）；流動(dòng)相：0.2%甲醇乙腈-0.1%甲酸（30∶70，V/V）；檢測(cè)波長(zhǎng)324 nm；流速0.3 mL/min；進(jìn)樣量5 μL。

1.3.4 單因素試驗(yàn)

按上述方法制備阿魏酸-淀粉樣纖維水凝膠，調(diào)節(jié)pH值（4、4.5、5、5.5、6）、阿魏酸添加量（0.4%、0.5%、0.6%、0.7%、0.8%）和淀粉樣纖維添加量（50、60、70、80、90 g/L）3 個(gè)因素的變化對(duì)負(fù)載率的影響。

1.3.5 穩(wěn)定性

根據(jù)Yan Jun等的方法，測(cè)試其光穩(wěn)定性。將1.3.4節(jié)負(fù)載率最高的水凝膠樣品置于透明的培養(yǎng)皿中共5 組3 平行，放入智能光控制箱。25 ℃在光強(qiáng)0.35 W/m條件下照射，分別以特定的時(shí)刻（0、30、60、90、120 min）采集樣品，按照1.3.3節(jié)的方法測(cè)試樣品中阿魏酸的含量。根據(jù)Chen Shuai等的方法，測(cè)試水凝膠樣品中阿魏酸的熱穩(wěn)定性。將1.3.4節(jié)負(fù)載率最高的水凝膠樣品在30、40、60、70、80 ℃和90 ℃水浴中培養(yǎng)共42 組3 平行，分別在0、1、2、3、5、9 h和13 h時(shí)取樣測(cè)試樣品中阿魏酸含量。按式（2）、（3）計(jì)算降解速率常數(shù)（k）和半衰期（t），同時(shí)將阿魏酸單體（0.3%）作為對(duì)照組。

式中：C為阿魏酸的初始質(zhì)量濃度/（mg/mL）；C為t時(shí)的質(zhì)量濃度/（mg/mL）。

1.3.6 紅外光譜

利用傅里葉變換紅外光譜儀測(cè)定溶菌酶、淀粉樣纖維以及水凝膠樣品，將5 mg樣品與95 mg KBr研磨混合壓制成薄層，在4 000～400 cm的波數(shù)范圍內(nèi)分析，以4 cm的分辨率掃描64 次。

1.3.7 內(nèi)源熒光光譜

根據(jù)Chen Hao等的方法，考察蛋白纖維化前后三級(jí)結(jié)構(gòu)的變化。將溶菌酶、淀粉樣纖維及水凝膠樣品分別溶解于pH值為5的Bis-Tris（0.5% DMSO）溶液，最終質(zhì)量濃度為70 g/L。用熒光分光光度計(jì)測(cè)定其內(nèi)源熒光，激發(fā)波長(zhǎng)為280 nm，發(fā)射波長(zhǎng)為300～600 nm。狹縫寬度為10 nm。用pH 5.0的Bis-Tris緩沖液作為空白組。

1.3.8 掃描電鏡

根據(jù)Yan Wenjia等的方法，將水凝膠樣品在離子濺射機(jī)中鍍金。用臺(tái)式顯微鏡在5 kV加速電壓下觀察樣品的微觀結(jié)構(gòu)。

1.3.9 X射線衍射

根據(jù)Jin Bei等的方法，用X射線衍射儀測(cè)試水凝膠樣品的X射線衍射圖譜。采用單色X射線束，Cu Kα輻射（λ=0.154 nm），采集5～50°范圍內(nèi)2θ數(shù)據(jù)。

1.3.10 凝膠性能

根據(jù)Hou Junjie等的方法，稍作修改。使用配備平行板（d=27.83 mm，1 mm間隙）和溫度控制的循環(huán)系統(tǒng)的流變儀進(jìn)行低振幅動(dòng)態(tài)振蕩測(cè)量。在凝膠過程中，以1 Hz的頻率和0.5%的應(yīng)變連續(xù)記錄儲(chǔ)能模量（G’）和損耗模量（G’）。測(cè)量溫度為45 ℃，啟動(dòng)后13 h持續(xù)測(cè)量6 h。利用硅油覆蓋樣品的邊緣，以避免在測(cè)量過程中水分蒸發(fā)。時(shí)間掃描流 變分析評(píng)估凝膠動(dòng)力學(xué)。

1.3.11 溶脹性能

根據(jù)Yan Wenjia等的方法進(jìn)行溶脹能力測(cè)試，稍作修改。將水凝膠樣品放入濾布袋中（400 目濾布），將袋子在室溫下完全浸泡在含0.02%疊氮化鈉的500 mL蒸餾水中，定時(shí)更換蒸餾水，每1 h稱量水凝膠樣品的質(zhì)量，直至水凝膠質(zhì)量無明顯變化。溶脹率按式（4）計(jì)算：

式中：W為水凝膠吸水溶脹后的質(zhì)量/g；W為水凝膠的初始質(zhì)量/g。

1.3.12 體外模擬消化

結(jié)合Chen Shuai和Yan Wenjia等方法進(jìn)行體外模擬消化實(shí)驗(yàn)，并稍加改動(dòng)。與9 倍體積的模擬胃液（SGF，主要成分為3.2 mg/mL胃蛋白酶和2.0 mg/mL NaCl）混合，用1.0 mol/L鹽酸調(diào)節(jié)pH值至1.2。置于水浴振蕩器（37.0 ℃、100 r/min），分別在30、60 min采集上清液，測(cè)試阿魏酸含量。將水凝膠樣品取出置于9 倍體積的模擬腸液中（SIF，主要成分為2.0 mg/mL胰酶、12.0 mg/mL膽鹽、8.8 mg/mL NaCl、6.8 mg/mL KHPO溶液），用1.0 mol/L氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH值至7.5。在水浴振蕩器（37 ℃，100 r/min）中進(jìn)一步消化，并在30、60、90 min和120 min采集上清液，測(cè)試阿魏酸含量。

1.4 數(shù)據(jù)處理

每組實(shí)驗(yàn)3 次重復(fù)，采用Origin 8.0和Heml等軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析及作圖處理，采用SPSS 17.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果

圖1 單因素對(duì)負(fù)載率的影響Fig. 1 Effect of each independent variable on loading rate of ferulic acid

多酚的添加量、蛋白濃度及反應(yīng)pH值是影響多酚-蛋白結(jié)合能力的重要因素，直接影響到多酚的負(fù)載率、水凝膠的形成及其結(jié)構(gòu)和性能。從圖1可以看出，隨著阿魏酸添加量、淀粉樣纖維添加量、pH值的增加，負(fù)載率出現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)。當(dāng)阿魏酸添加量為0.6%、淀粉樣纖維質(zhì)量濃度為70 g/L、pH值為5時(shí)，負(fù)載率達(dá)到峰值6.99%。據(jù)報(bào)道，多酚可以沉積在淀粉樣纖維納米絲的表面溝槽中，并驅(qū)動(dòng)其小分子自組裝形成三維網(wǎng)絡(luò)。阿魏酸添加量過低、淀粉樣纖維添加量過高會(huì)導(dǎo)致大量淀粉樣纖維相互絡(luò)合形成聚合體，結(jié)合位點(diǎn)被阻擋，與阿魏酸的結(jié)合能力下降。相反，阿魏酸添加量過高、淀粉樣纖維添加量過低時(shí)，結(jié)合位點(diǎn)出現(xiàn)飽和，導(dǎo)致淀粉樣蛋白聚集能力下降，無法有效負(fù)載多酚小分子。由于pH值達(dá)到6.5時(shí)為淀粉樣纖維的等電點(diǎn)，高于等電點(diǎn)水凝膠無法形成，所以本實(shí)驗(yàn)選取pH 4～6的范圍。從圖1c可以看出，pH值為5時(shí)負(fù)載率最高，偏高pH值的負(fù)載率普遍高于偏低的pH值。這可能由于多酚小分子在較低pH值環(huán)境中更加穩(wěn)定，形成水凝膠所需的多酚量越少，導(dǎo)致負(fù)載率降低。

2.2 穩(wěn)定性結(jié)果

2.2.1 熱穩(wěn)定性

圖2 水凝膠樣品中阿魏酸的熱降解動(dòng)力學(xué)（a～g）和光降解動(dòng)力學(xué)（h）Fig. 2 Thermal degradation and photodegradation kinetics of ferulic acid-loaded hydrogel at different temperatures

表1 不同溫度下負(fù)載前后阿魏酸的熱降解參數(shù)Table 1 Thermal degradation parameters of ferulic acid and ferulic acid-loaded hydrogel at different temperatures

對(duì)水凝膠樣品進(jìn)行熱降解動(dòng)力學(xué)分析并與阿魏酸單體做對(duì)比，通過圖2看出供試樣品和阿魏酸單體的降解過程遵循一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)（R＞0.99）。如表1所示，半衰期（t）隨著溫度的升高而降低，消除常數(shù)（k）隨著溫度的升高而升高，t值越低、k值越高代表降解速率越快。說明阿魏酸的熱穩(wěn)定性隨著溫度的升高而降低。與阿魏酸單體相比，在90 ℃條件下樣品的t值升高221.17%、k值降低68.85%。說明水凝膠有效降低了阿魏酸的降解速度，提升其熱穩(wěn)定性。

2.2.2 光穩(wěn)定性

阿魏酸光穩(wěn)定性差，與蛋白結(jié)合可提高其光穩(wěn)定性。圖2h表明阿魏酸的降解遵循一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)（R＞0.99）。如表2所示，與阿魏酸單體相比，在光照條件為0.35 W/m環(huán)境中，樣品的t值升高125.00%、k值降低55.56%。說明淀粉樣纖維-阿魏酸水凝膠可阻斷或吸收大部分可見光/不可見光能量，提高了阿魏酸的光穩(wěn)定性。

表2 負(fù)載前后阿魏酸的光降解參數(shù)Table 2 Photodegradation parameters of ferulic acid and ferulic acidloaded hydrogel

2.3 紅外光譜

通過紅外光譜進(jìn)一步分析溶菌酶纖維化前后的結(jié)構(gòu)變化，以及不同多酚添加量對(duì)蛋白二級(jí)結(jié)構(gòu)的影響。酰胺I帶（1 700～1 600 cm）被認(rèn)為是定性和定量評(píng)價(jià)蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)最可靠的指標(biāo)。1 650～1 670、1 600～1 640、1 680～1 685 cm和1 640～1 650 cm處的條帶分別屬于α-螺旋、β-折疊、β-轉(zhuǎn)角和無規(guī)卷曲。通過Peakfit軟件去卷積擬合得到的二級(jí)結(jié)構(gòu)擬合如圖3所示，結(jié)構(gòu)占比如表3所示。溶菌酶纖維化形成淀粉樣纖維后β-折疊占比由15.53%增加到34.99%，α-螺旋占比由21.53%增加到26.33%。研究發(fā)現(xiàn)，酸性條件下多酚優(yōu)先與蛋白中的β-折疊結(jié)合位點(diǎn)相互作用，β-折疊占比增加提高了多酚的結(jié)合穩(wěn)定性；而α-螺旋結(jié)構(gòu)的增加有利于增加水凝膠中分子間排列的緊密程度，從而提高水凝膠的機(jī)械強(qiáng)度和緩釋能力。另外，蛋白纖維化過程暴露出更多的表面結(jié)合位點(diǎn)，多酚可以通過疏水作用、π-π鍵共軛作用、氫鍵作用吸附到淀粉樣纖維的表面，驅(qū)動(dòng)納米原纖維超分子自組裝形成負(fù)載率高、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的水凝膠。因此，蛋白纖維化后對(duì)于負(fù)載多酚更具優(yōu)勢(shì)。從表3可以看出，當(dāng)阿魏酸添加量為0.6%時(shí)，水凝膠中β-折疊和α-螺旋結(jié)構(gòu)占比均達(dá)到最高，這種結(jié)構(gòu)變化有利于負(fù)載多酚，提升多酚的負(fù)載率，這與單因素試驗(yàn)結(jié)果一致。

圖3 蛋白酰胺I帶擬合結(jié)果Fig. 3 Curve fitting of protein amide I bands

表3 溶菌酶、淀粉樣纖維及阿魏酸-淀粉樣纖維水凝膠中蛋白二級(jí)結(jié)構(gòu)Table 3 Secondary structure composition of lysozyme, amyloid fibrils and ferulic acid-amyloid fibril hydrogels

2.4 內(nèi)源熒光光譜

圖4 溶菌酶、淀粉樣纖維及水凝膠樣品的內(nèi)源熒光光譜Fig. 4 Endogenous fluorescence spectra of lysozyme, amyloid fibrils and hydrogel samples

通過分析內(nèi)源性熒光光譜可以觀測(cè)蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)變化。如圖4所示，經(jīng)過纖維化處理后，蛋白的最大發(fā)射波長(zhǎng)出現(xiàn)紅移且熒光強(qiáng)度明顯減弱，說明溶菌酶發(fā)生了展開/重折疊形成了聚集前體狀態(tài)，與之帶來的空間位阻遮擋住了蛋白中色氨酸的熒光信號(hào)，這與以往研究結(jié)果一致。淀粉樣纖維與阿魏酸結(jié)合形成水凝膠后，最大發(fā)射波長(zhǎng)繼續(xù)紅移，熒光強(qiáng)度發(fā)生小幅增強(qiáng)，說明多酚驅(qū)動(dòng)納米絲蛋白相互纏繞形成水凝膠，蛋白中色氨酸的延伸區(qū)暴露在極性更強(qiáng)的環(huán)境（水相）中。水結(jié)合到淀粉樣蛋白-阿魏酸混合物表面可以進(jìn)一步保護(hù)水凝膠中的多酚分子。多酚添加量對(duì)內(nèi)源熒光強(qiáng)度影響較小。

2.5 水凝膠結(jié)構(gòu)及溶脹性能

圖5 水凝膠掃描電鏡圖Fig. 5 Scanning electron micrographs of hydrogels loaded with different amounts of ferulic acid

如圖5所示，阿魏酸添加量不同導(dǎo)致水凝膠的微觀結(jié)構(gòu)也有所區(qū)別，當(dāng)阿魏酸添加量0.4%時(shí)（圖5a、b），水凝膠表面結(jié)構(gòu)松散、不均勻并存在較大的溝壑和孔洞。阿魏酸的添加量為0.6%時(shí)（圖5c、d），水凝膠表面結(jié)構(gòu)存在有序排列，光滑緊密，無序排列結(jié)構(gòu)也相對(duì)致密，無明顯斷層和孔洞，表面觀察到細(xì)小白色顆粒。阿魏酸添加量為0.8%（圖5e、f），結(jié)構(gòu)均勻緊密，存在少量微孔，但無有序排列，進(jìn)一步放大后（圖5f）可觀察到明顯的不規(guī)則空洞和白色顆粒，白色顆?？赡苁秦?fù)載在淀粉樣纖維表面的阿魏酸經(jīng)過凍干形成的。綜上，0.6%阿魏酸添加量與淀粉樣纖維形成的水凝膠具有規(guī)整、致密的結(jié)構(gòu)，有利于保持水凝膠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。

圖6 水凝膠的X射線衍射（a）、阿魏酸添加量（0.4%～0.6%）的水凝膠形成動(dòng)力學(xué)（b）、阿魏酸添加量（0.7%～0.8%）的水凝膠形成動(dòng)力學(xué)（c）和水凝膠溶脹率（d）Fig. 6 XRD pattern (a), formation kinetics (b, c) and swelling rate (d) of hydrogels loaded with different amounts of ferulic acid

如圖6a所示，在21°處有一個(gè)寬峰，表明樣品為非晶態(tài)。阿魏酸添加量的變化不影響峰位置，但影響峰強(qiáng)度，峰位置代表了結(jié)晶度大小，而峰強(qiáng)度與分子間排列的緊密程度呈正比，這表明阿魏酸添加量的改變不會(huì)改變水凝膠的結(jié)晶度，當(dāng)阿魏酸添加量為0.6%時(shí)峰強(qiáng)度最大，說明此時(shí)形成的水凝膠分子間排列最為緊密。這與紅外光譜、掃描電鏡結(jié)果相互驗(yàn)證。

利用流變法進(jìn)行低振幅振蕩測(cè)量樣品凝膠過程的儲(chǔ)能模量（G’）和損耗模量（G’），當(dāng)G’=G’時(shí)凝膠點(diǎn)出現(xiàn)，樣品進(jìn)入凝膠態(tài)。如圖6b所示，阿魏酸添加量小于0.6%時(shí)，隨著添加量的增大，凝膠點(diǎn)的出現(xiàn)更早，凝膠形成的更快，這時(shí)阿魏酸添加量與水凝膠的形成速率呈正相關(guān)，說明阿魏酸添加量的增加可以加快驅(qū)動(dòng)淀粉樣纖維形成水凝膠。當(dāng)阿魏酸添加量大于0.6%時(shí)，如圖6c所示，G’和G’未出現(xiàn)交叉點(diǎn)，根據(jù)宏觀凝膠已經(jīng)形成推測(cè)開始測(cè)量前已經(jīng)達(dá)到凝膠點(diǎn)。結(jié)合單因素試驗(yàn)結(jié)果，凝膠形成過快不利于負(fù)載率的提高。凝膠體系穩(wěn)定后的G’對(duì)應(yīng)強(qiáng)度順序?yàn)椋?.6%組（1 655.50 Pa）＞0.7%組（1 205.43 Pa）＞0.8%組（551.06 Pa）＞0.5%組（440.88 Pa）＞0.4%組（280.26 Pa），G′越大代表水凝膠機(jī)械強(qiáng)度越大，這與X射線衍射結(jié)果一致。如圖6d所示，0.4%組（186%）＞0.5%組（177%）＞0.8%組（170%）＞0.7%組（166%）＞0.6%組（160%），與流變學(xué)結(jié)果相反，說明水凝膠G’越大，溶脹能力越差。溶脹能力往往與分子間交聯(lián)程度相關(guān)，交聯(lián)程度越高，阻礙了水分子的擴(kuò)散和滲透，溶脹能力減弱，低溶脹率可以延長(zhǎng)活性物質(zhì)的釋放時(shí)間，這說明當(dāng)阿魏酸添加量為0.6%時(shí)，水凝膠具有最低的溶脹率和良好的緩釋潛能。

2.6 體外模擬消化

通過體外模擬胃液、腸液考察水凝膠樣品的消化性能，結(jié)果如圖7所示，0～60 min為胃液消化段，60～180 min為腸液消化段。阿魏酸添加量為0.6%時(shí)，在模擬胃液中釋放率最低為25.55%，而阿魏酸的添加量增加至0.8%時(shí)，在胃液中釋放率最大達(dá)41.61%，這可能是因?yàn)槠渲羞^量阿魏酸通過氫鍵結(jié)合在水凝膠表面，在酸性條件下迅速釋放，不利于活性物質(zhì)的保護(hù)。在整個(gè)模擬消化過程中，阿魏酸添加量為0.4%時(shí)，釋放率最高為75.54%，這可能是因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)松散，溶脹率高，腸液體快速的擴(kuò)散至水凝膠內(nèi)部，促進(jìn)活性物質(zhì)的釋放，這與Yan Wenjia等研究結(jié)果相似。而阿魏酸添加量在0.6%時(shí)，在腸液消化過程中釋放率較高，說明水凝膠在胃液中可以有效保護(hù)活性物質(zhì)進(jìn)入腸液后釋放，一方面是由于水凝膠結(jié)構(gòu)致密而穩(wěn)定，抵御胃液的水解和溶脹，另外一方面是由于阿魏酸小分子在較低pH值環(huán)境中更加穩(wěn)定，水的結(jié)合保護(hù)了水凝膠中的活性物質(zhì)，進(jìn)入腸液后pH值升高，阿魏酸小分子開始活躍迅速釋放。淀粉樣纖維-阿魏酸水凝膠具有良好的緩釋能力。

圖7 不同阿魏酸添加量的水凝膠體外模擬消化Fig. 7 Simulated digestion characteristics of hydrogels loaded with different amounts of ferulic acid

3 結(jié) 論

將溶菌酶在酸性（pH 2）、加熱（90 ℃）條件下纖維化改性形成淀粉樣纖維作為蛋白載體，與阿魏酸自組裝制備淀粉樣纖維-阿魏酸水凝膠。當(dāng)pH 5、淀粉樣纖維添加量70 g/L、阿魏酸添加量0.6%時(shí)，阿魏酸的負(fù)載率達(dá)到最大（6.99%），較Hu Bing等研究結(jié)果（4.00%）提高了74.75%。此時(shí)水凝膠具有良好的光熱穩(wěn)定性、規(guī)整、致密的結(jié)構(gòu)和最佳的凝膠性能，在體外模擬消化實(shí)驗(yàn)中表現(xiàn)出最佳的緩釋能力。主要是由于溶菌酶纖維化形成淀粉樣纖維后蛋白結(jié)構(gòu)發(fā)生明顯變化，β-折疊和α-螺旋占比分別增加了125.31%和22.29%，β-折疊的增加有利于結(jié)合多酚小分子形成穩(wěn)定的水凝膠，提高多酚負(fù)載率；α-螺旋的增加有利于增加水凝膠分子間排列的緊密程度，提高水凝膠機(jī)械強(qiáng)度和緩釋能力。綜上所述，淀粉樣纖維是一種極具潛力的蛋白載體，制備方法簡(jiǎn)單，可在多酚的遞送體系構(gòu)建方面發(fā)揮優(yōu)勢(shì)。本研究制備的淀粉樣纖維-阿魏酸水凝膠對(duì)阿魏酸具有良好的負(fù)載和保護(hù)能力，有效提高了阿魏酸的穩(wěn)定性和緩釋能力。