茶多酚蛋白自组装水凝胶可精准调控肠道健康

分子加工精确调节营养机制。南京农业大学供应图

如何实现“未来食品”对营养和健康的精确调控是科学家们共同关心的话题。最近，南京农业大学食品科学与技术学院的胡兵教授团队构建了一种新的食品分子加工策略，该策略有望准确调节肠道健康。3月24日，相关研究成果正式发表在《美国化学学会纳米》杂志上。

肠道菌群与人类健康密切相关。目前，已证实常见的肠道炎症反应与菌群有关，从而刺激特定细菌的异常增殖。科学家们发现，食用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。然而，膳食植物化合物在现有运输载体中溶解性差、生物利用度低和负载量低的问题严重限制了它们在食品加工领域中的应用及其功能的进一步开发。

通信作者胡兵介绍，该成果基于蛋白质诱导茶多酚分子堆积的天然超分子形成和自组装机制，揭示了其软物质结构在多尺度上的演化规律，提出了小分子活性物质(药物)高效包埋、增溶、稳定和口服肠道给药的新方法。该食品软物质能够准确靶向和调节菌群，促进肠道健康。

该小组发现天然茶多酚的小分子具有自组装特性。通过冷冻透射电镜观察和小角X射线散射分析，在10-9米的微观世界中，茶多酚小分子像雪花一样飘落，附着在食物蛋白淀粉样纤维表面，不断堆积形成“核壳”超分子纳米线结构，然后自组装成食物水凝胶。

淀粉样纤维是处于有序聚集状态的纳米线性结构的统称。它有20-30微米的长度，2-8纳米的直径和一个手性螺旋。该团队加工食物蛋白质，使其自组装成这种灵活的生物胶体。

胡兵告诉《中国科学报》，加工过程大大增加了水凝胶中多酚的负载量，满足了生产要求，也增强了多酚的稳定性。

他们在动物实验中观察到，水凝胶从小鼠的胃进入小肠，最终进入大肠，并可能在结肠中停留很长时间。该食品超分子软物质能很好地缓解小鼠结肠炎症反应，明显改善相应的肠道菌群失调，抑制炎症反应刺激的微生物细菌的异常增殖。动物长期毒性试验结果表明，食用这种食品软物质无毒副作用，可提高体内抗氧化水平。

以前的研究认为多酚可以抑制蛋白质淀粉样纤维的形成，或者切断或破坏已经形成的淀粉样纤维。南京农业大学的最新发现表明，二者并非不相容，而是可以结合使用。蛋白淀粉样纤维可作为多酚的附着载体，二者结合可形成水凝胶高级结构。

相关论文信息:https://doi.org/10.1021/acsnano.9b09125