CEJ（IF13.2）|| 福州大學汪少蕓教授/袁毅副教授團隊和華南理工大學李冰教授團隊一區Top雜志發文

近日，福州大學汪少蕓教授團隊在

Chemical Engineering Journal

主要內容

潰瘍性結腸炎（ulcerative colitis，UC）是累及直腸與結腸的慢性炎癥性腸病，不僅帶來沉重經濟與心理負擔，還會增加結腸癌風險，且因病因復雜，現有藥物治療、手術、糞便微生物移植等手段雖能緩解癥狀，卻存在肝腎毒性、術后并發癥、感染等風險。

研究顯示，膳食干預可通過膳食纖維、多酚、功能性油脂等生物活性物質調節腸道菌群、修復黏膜屏障、增強免疫功能以緩解UC，其中魚油（含二十碳五烯酸和二十二碳六烯酸，可抗炎、維持菌群平衡，但易氧化、刺激腸道且溶解度差，需乳液遞送）與姜黃素（具抗炎、抗氧化等特性，可輔助UC治療）聯用療效更佳。不過，膳食干預受個體偏好與食物可及性限制，且二者存在低溶解度、低生物利用度、代謝快等問題，需理想遞送系統實現共負載與結腸（尤其炎癥部位）靶向釋放。現有脂質體、聚合物納米顆粒等遞送系統雖能提升生物利用度，但不適用于膳食補充劑，且難同時負載功能性脂質與小分子物質。Pickering乳液由于穩定性高、抗環境脅迫，已應用于食品，能同時遞送多種生物活性物質且具結腸靶向潛力。

蟲膠納米顆粒（shellac nanoparticles，SNPs）可負載姜黃素、響應結腸pH且帶負電，易結合炎癥部位，但疏水性強；殼聚糖（chitosan，CS）可修飾SNPs提升親水性、增強乳液穩定性且在小腸凝膠化延緩消化。基于此，研究開發雙靶向、響應胃腸道環境的食品級Pickering乳液，以CLSNPs（載姜黃素SNPs）與CS穩定魚油，為UC膳食干預提供新策略。

本研究成功研發出一種雙靶向、響應胃腸道環境的食品級Pickering乳液。該乳液以負載姜黃素（curcumin，Cur）的紫膠納米顆粒（curcumin-loaded shellac nanoparticles，CLSNPs）結合CS穩定魚油，在模擬胃液中保持穩定，在模擬小腸液中形成乳液凝膠以避免提前消化，到達結腸后被腸道微生物群降解，實現魚油和CLSNPs的受控釋放。CLSNPs的負電荷使其能選擇性結合帶正電的炎癥部位，增強姜黃素的治療作用，魚油則有助于恢復腸道菌群平衡。在葡聚糖硫酸鈉誘導的UC小鼠模型中，該乳液系統在腸道屏障修復、免疫調節和腸道菌群調控方面效果顯著，有望成為輔助甚至替代傳統UC療法的膳食干預手段。

圖片賞析

A.平均粒徑；B.粒徑分布；C.多分散指數；D. Zeta電位；E.外觀；F.掃描電子顯微鏡圖像（放大倍數50000 倍）；G.傅里葉變換紅外光譜；H. X射線衍射圖譜；I.姜黃素在CLSNPs中的載藥率；J.姜黃素在CLSNPs中的載藥效率；K）對ABTS??自由基的清除能力；L.對DPPH?自由基的清除能力（注：“X-CLSNPs”中“X”代表姜黃素在蟲膠納米顆粒中的質量百分比；各統計圖表中不同字母表示組間存在顯著差異（P＜0.05））。

圖1 SNPs與CLSNPs的理化性質

A.平均粒徑；B.粒徑分布；C.多分散指數PDI；D. Zeta電位；E.掃描電子顯微鏡圖像（放大倍數40000倍）；F. SNPs與殼聚糖修飾SNPs的三相接觸角；G. SNPs與SNPs@CS穩定的Pickering乳液光學顯微鏡圖像（放大倍數400倍）及照片（注：各統計圖表中不同字母表示組間存在顯著差異（P＜0.05））。

圖2 CS表面修飾對SNPs理化性質的影響

A.乳液制備過程示意圖；B.平均液滴粒徑；C.液滴粒徑分布；D. Zeta電位；E.激光共聚焦掃描顯微鏡圖像（放大倍數2000倍）；F.流變行為；G. Pickering乳液的pH穩定性（顯微鏡圖像放大倍數400 倍）（注：各統計圖表中不同字母表示組間存在顯著差異（P＜0.05）；乳液編號“S5C5-20”等中，“S”代表SNPs分散液，“C”代表CS溶液，數字分別為二者體積比，“20/30”代表魚油占總體系的體積百分比）

圖3 SNPs與CS協同穩定的Pickering乳液制備及表征

A. Pickering乳液（1：S5C5-20、2：S3C7-20、3：S5C5-30、4：S3C7-30）體外模擬消化后游離脂肪酸的釋放量；B. Pickering乳液在體外模擬消化不同階段的微觀形態（放大倍數400 倍）；C. Pickering乳液在不同消化液中的流變行為；D.乳液在不同消化液中的激光共聚焦掃描顯微鏡圖像（上排圖像放大1000 倍，下排圖像放大4000 倍）；E. Pickering乳液在（1）胃、（2）小腸、（3～4）結腸中的潛在存在形態（注：SGF為模擬胃液，SIF為模擬小腸液，SCF為模擬結腸液；各統計圖表中不同字母表示組間存在顯著差異（P＜0.05））。

圖4 Pickering乳液在胃腸道中的潛在變化規律

A.載姜黃素蟲膠納米顆粒在UC小鼠結腸中的富集情況；B.不同干預方式對小鼠體質量的影響；C.不同干預方式對疾病活動指數的影響；D.不同干預方式對小鼠結腸長度的影響；E.不同干預方式下小鼠結腸外觀；F.干預后結腸典型圖像及蘇木精-伊紅染色結果（放大倍數200 倍）；G.干預后結腸典型圖像及過碘酸-雪夫染色結果（放大倍數200 倍）（注：Mes為美沙拉嗪組，CSEs為不含姜黃素的乳液組，L-CCSEs為低劑量載姜黃素乳液組，H-CCSEs為高劑量載姜黃素乳液組；各統計圖表中不同字母表示組間存在顯著差異（P＜0.05））。

圖5不同干預方式對葡聚糖硫酸鈉誘導UC小鼠的緩解效果

A.黏蛋白2、閉合蛋白1、閉合小環蛋白1、zonula occludens-1的免疫組化分析結果；B. claudin-1、occludin、ZO-1的平均光密度值；C. 結腸組織中髓過氧化物酶、丙二醛水平，血清中diamine oxidase水平及糞便中脂質運載蛋白2水平；D.腫瘤壞死因子-α、γ-干擾素、白細胞介素-1β、白細胞介素-10水平；E. 腫瘤壞死因子-α、γ-干擾素、白細胞介素-1β、白細胞介素-10水平的mRNA表達水平（注：所有顯微圖像放大倍數均為200 倍；各統計圖表中不同字母表示組間存在顯著差異（P＜0.05））。

圖6不同干預方式對葡聚糖硫酸鈉誘導UC小鼠免疫調節及腸道屏障修復的影響

A．基于Chao1指數、觀測物種指數、Shannon指數、Simpson指數的Alpha多樣性分析；B.主坐標分析結果；C.門水平下腸道菌群組成；D.科水平下腸道菌群組成；E.屬水平下腸道菌群組成；F. UC小鼠干預前后結腸中存在顯著差異物種的線性判別分析效應量分析（注：LDA閾值設為2；各統計圖表中不同字母表示組間存在顯著差異（P＜0.05））。

圖7載姜黃素乳液干預對葡聚糖硫酸鈉誘導UC小鼠腸道菌群的影響

圖8定制化食品級Pickering乳液緩解UC的潛在機制圖（核心機制標注）抑制炎癥反應（IL-10↑、IFN-γ↓、TNF-α↓、IL-1β↓）；促進緊密連接蛋白表達（occludin↑、claudin-1↑、ZO-1↑）；調節腸道菌群（桿菌↑、乳桿菌↑、雙歧桿菌↑、普雷沃氏菌↑、布勞特氏菌↑、阿克曼氏菌↑）；促進杯狀細胞分泌黏蛋白（MUC黏液蛋白分泌↑）；姜黃素與短鏈脂肪酸在炎癥部位的作用；腸道黏膜層與巨噬細胞的關聯作用

專家介紹

汪少蕓 二級教授/博士生導師

福州大學生物科學與工程學院 院長

福州大學海洋科學與技術研究院 院長

美國威斯康星大學和美國加州大學戴維斯分校博士后，現擔任二級教授、博士生導師，福州大學生物科學與工程學院院長，福州大學海洋科學與技術研究院院長。入選全國“三八”紅旗手、國家“萬人計劃”科技創新領軍人才、國務院特殊津貼專家、科技部中青年科技創新領軍人才、省A類高層次人才、省高層次創新人才、省科技創新領軍人才。擔任國家“一流專業”負責人、“生物與醫藥”博士點負責人、省協同創新中心主任、省工程研究中心主任。兼任 《Food Biomacromolecules》主編，《Food Frontiers》副主編，《Food Science of Animal Products》科學主編，《Food Science and Human Wellness》《Journal of Future Foods》《食品科學》《食品工業科技》和《福州大學學報》 （自然科學版）編委，《中外食品技術》首批翻譯專家。主持承擔省部級以上及橫向重大重點項目40余項，編寫著作8 部，獲授權發明專利79 件，發表SCI/EI收錄學術論文230 篇，多篇論文獲中國食品學會創新科技論文一等獎和福建省自然科學優秀論文一等獎，入選Elsevier全球前2%頂尖科學家榜單。主持成果獲國際食品功能因子（ICOFF）學術大會獎、中國輕工業聯合會科技進步一等獎、中國石油和化工聯合會科技進步一等獎、中國產學研合作創新成果一等獎、中國食品工業協會科技進步一等獎、中國食品產學研優秀科研成果一等獎、福建省科技進步一等獎、福建省自然科學二等獎、福建省科技進步二等獎（排名均第1）；獲紫金科技創新獎、廈航獎教金獎；獲評寶鋼優秀教師、盧嘉錫優秀導師、中國食品科技學會科技創新-杰出青年、省優秀教師、省最美科技特派員、省優秀科技工作者。

李冰 教授

華南理工大學食品科學與工程學院

工學博士，華南理工大學食品科學與工程學院教授。主要從事食品加工過程組分結構與性能變化規律、食品加工安全理論與控制技術、功能性油脂、天然產物分離純化與功能評價等方面的科研與教學工作。2010年入選教育部“新世紀優秀人才”支持計劃。2001年在愛爾蘭國立大學進修并獲食品工程碩士學位，2004年獲華南理工大學制糖工程專業工學博士學位。受國家留學基金委的資助，作為訪問學者于2010年1月至2010年12月在英國牛津大學（The University of Oxford）開展關于食品加工過程分離純化技術及過程模擬的研究工作，2016年10月—2017年4月以高級訪問學者的身份在美國倫斯勒理工學院（Rensselaer Polytechnic Institute）開展多糖在黃屬病病毒分子識別宿主中作用的研究。已主持并完成3 項國家自然科學基金項目、1 項“十三五”重點研發課題（子課題）、1 項國防科工委預研基金、1 項國家“863”計劃探索項目、1 項科技部國際科技合作項目、3 項廣東省自然科學基金、2 項廣東省工業科技攻關項目、1 項廣東省產學研項目，并參與了多項包括國家自然科學基金重點項目、科技部的科技支撐項目、“863”重點項目在內的國家級、省部級以及與企業合作的科研項目；近5 年來在國內外重要刊物和學術會議上發表了學術論文80余篇，其中被三大索引收錄40 篇；獲得授權國家專利13項，申請國家發明專利10 項；出版專著2 部。曾獲得中國專利優秀獎（2010年）、廣東省專利優秀獎（2009年）、廣東省科學技術獎三等獎（2012年）。

翻譯：張慶芬（實習）；編輯：閻一鳴；責編：張睿梅