基于淀粉-壳聚糖-柠檬酸复合水凝胶珠的姜黄素递送系统构建及其流变特性与体外消化行为研究

本研究针对姜黄素(CUR)溶解性差、生物利用度低等问题，开发了柠檬酸(CA)交联淀粉-壳聚糖(CS)复合水凝胶珠(CA/CS-SEB)。通过表征乳液流变特性、凝胶珠质地及水分分布，发现CA/CS-SEB具有最优的封装效率(86.50±0.25%)和缓释性能(肠道释放率17.03±0.77%)，为功能性食品递送系统设计提供了新策略。

　　

姜黄素作为从姜黄中提取的多酚类化合物，因其卓越的抗氧化、抗炎和抗癌活性备受关注。然而，这种明星成分却面临着溶解性差、胃肠环境不稳定和生物利用度低三大难题——其水溶性不足0.1 μg/mL，口服生物利用度仅1%。传统解决方案如乳液、微胶囊等虽有一定效果，但存在机械强度不足、控释性能欠佳等缺陷。在此背景下，淀粉基乳液凝胶珠因其三维网络结构固定乳滴的特性崭露头角，但现有研究多局限于天然淀粉体系。

为突破这一瓶颈，Ping Shi团队创新性地将目光投向双重交联改性淀粉系统。研究人员前期工作已证实，壳聚糖(CS)与柠檬酸(CA)双重改性可显著增强淀粉的抗酶解能力。基于此，本研究提出大胆假设：这种复合交联结构能否成为生物活性物质的理想封装平台？通过构建"淀粉-壳聚糖-柠檬酸"三位一体的递送系统，能否实现姜黄素的高效封装和精准递送？这项发表在《Carbohydrate Polymer Technologies and Applications》的研究，为功能性成分递送提供了全新解决方案。

研究采用四大关键技术：首先通过CA/CS双重交联制备改性淀粉乳液，采用激光粒度仪和zeta电位分析仪表征乳液稳定性；其次利用旋转流变仪测定频率扫描和剪切流变特性；第三通过低场核磁共振(LF-NMR)解析凝胶珠水分分布；最后建立体外模拟胃肠消化模型，结合紫外分光光度法测定姜黄素释放动力学。所有实验均设置天然淀粉(SE)、单一改性(CS-SE/CA-SE)和双重改性(CA/CS-SE)的对照体系。

【3.1 淀粉基乳液的表观形态与粒径分布】

光学显微镜显示，CA/CS-SE乳液滴呈均匀圆形，粒径分布最窄(D₅₀=12.62±0.03μm)，zeta电位达-37.47mV，显著优于天然淀粉乳液的-34.77mV。这证实双重交联可有效抑制液滴聚并，这与CS的阳离子特性和CA的酯化交联作用密切相关。

【3.2 流变学行为】

频率扫描显示所有淀粉乳液均呈现G'>G''的类凝胶特性，但CA/CS-SE的模量差值最小，说明交联网络限制了淀粉膨胀。剪切流变测试中，CA/CS-SE初始粘度较天然淀粉降低23%，展现出更显著的剪切稀化行为，这种特性有利于加工过程中的输送和灌装。

【3.4 质地特性】

质地分析仪检测发现，CA/CS-SEB的硬度(1.89±0.13N)和粘附性(0.60±0.05N)显著低于天然淀粉珠，而弹性(0.73±0.02N)和咀嚼性(0.44±0.04N)最高。这种"低硬高弹"的特性特别适合吞咽障碍人群，体现了材料设计的临床适用性。

【3.5 水分分布】

LF-NMR揭示CA/CS-SEB的自由水比例(A₂₃)比天然淀粉珠降低17%，T₂₃弛豫时间从192.03ms缩短至155.79ms，表明交联网络能更强束缚水分子。这种紧密结构为活性物质提供了更稳定的微环境。

【3.6-3.8 功能性能】

在核心性能指标上，CA/CS-SEB-CUR展现出三重优势：封装效率达86.50±0.25%，ABTS⁺·清除率提升38%，肠道阶段累积释放率最低(17.03±0.77%)。特别是其独特的"胃部延迟-肠道缓释"特性，完美契合姜黄素在肠道吸收的生理需求。

这项研究的意义不仅在于开发了性能优异的递送系统，更开创了淀粉基材料设计的新思路。通过CA/CS双重交联策略，首次实现了对淀粉凝胶"机械强度-控释性能-消化耐受性"的协同调控。尽管酸性条件下的结构稳定性仍需优化，但该工作为结肠靶向递送系统的设计提供了重要理论依据，也为其他疏水性活性成分的递送开辟了新途径。未来研究可聚焦于交联度精确调控和体内药效学评价，推动该技术向临床应用转化。