FSHW | 牛蒡多糖-齐墩果酸-熊果酸纳米颗粒的制备、结构表征及抗炎活性评价

Introduction

熊果酸（UA）和齐墩果酸（OA）为具有代表性五环三萜类化合物同分异构体，天然植物中两者往往同时存在。前期研究主要集中于提取物和单体组分的研究，但对于二者之间存在协同作用的研究鲜见报道。UA和OA水溶性差，生物利用度低，限制了其在食品及药品行业的应用，构建UA和OA的递送系统可以有效的提高其生物利用度。多糖具有资源丰富、安全无毒、加工成本低以及生物可降解性等特点，其分子链上有大量的活性基团，如羟基、羧基、氨基等，易进行化学修饰，被认为是递送系统中重要的载体材料。

山东农业大学食品科学与工程学院郑振佳副教授等 基于斑马鱼抗炎模型，通过抗炎活性确定UA和OA存在协同抗炎作用，利用牛蒡多糖（ALP）为载体合成纳米颗粒（ALP-OA/UA）以同时装载UA和OA提高其生物利用率，通过粒径、电位、FTIR、热重、XRD、透射电子显微镜以及扫描电镜对纳米颗粒进行表征并采用斑马鱼模型研究其抗炎活性。

Results and Discussion

不同比例的萜酸抗炎活性评价

CuSO 4 能引起斑马鱼急性炎症，以巨噬细胞向神经的快速迁移为突出特征，加入抗炎药会导致巨噬细胞重新返回，由此评估UA和OA的抗炎活性。不同比例的萜酸混合物均具有抗炎活性，与单独使用OA（巨噬细胞迁移数量减少41.67%）及单独使用UA（巨噬细胞迁移数量减少38.07%）相比，OA和UA比为1:1时，巨噬细胞迁移数量最大减少51.14%（P<0.05），抗炎效果最好。

图1 齐墩果酸和熊果酸不同比例对CuSO4诱导的斑马鱼炎症反应中巨噬细胞迁移统计图

多糖及纳米颗粒表征

红外光谱中显示OA及UA被成功复合，制备纳米颗粒平均粒径为199.1 nm，ALP-OA/UA的XRD图表明OA和UA的性质从晶体结构变为无定形的结构，高效液相色谱分析结果显示牛蒡多糖可以显著提高OA和UA的水溶性。

图2 多糖及纳米颗粒FTIR谱图(A)；X射线衍射图(B)；粒度分布图（C）；HPLC图谱（D）

多糖及纳米颗粒抗炎活性评价

ALP-OA/UA组抗炎效果均高于ALP不同浓度组，且与模型组具有显著性差异，10、100和200 μg/mL浓度的ALP和ALP-OA/UA纳米颗粒均表现出剂量依赖性的抗炎活性。

图3 多糖及纳米颗粒对CuSO4诱导的斑马鱼炎症反应中巨噬细胞迁移统计图

炎症细胞因子测定

与空白对照组相比，模型组NF-kB2、TNF-α、IL-1β和IL-8的表达水平增加了1-4倍（P<0.001）。ALP和ALP-OA/UA组四种因子的表达量显著下调，纳米颗粒的NF-kB2的表达量较多糖下降5.24%-31.15%，TNF-α的表达量较多糖下降15.64%-26.91%。结果表明ALP和ALP-OA/UA可以通过抑制炎症细胞因子表达以减轻硫酸铜诱导的炎症。

图4 四种炎症因子表达水平

Conclusion

结果表明，两种三萜酸的抗炎活性具有协同作用，1:1抗炎效果优于二者单独使用。制备的ALP-OA/UA纳米颗粒能有效提高OA和UA的水溶性和分散性，可以通过影响NF-κB2、TNF-α、IL-1β和IL-8等改善CuSO4引起的斑马鱼炎症。

通信作者简介

郑振佳，博士，山东农业大学食品科学与工程学院副教授，硕士生导师，研究方向为果蔬加工与天然产物化学。山东省重点扶持区域引进急需紧缺人才，中国食品科学技术学会青年工作委员会委员，《食品工业科技》青年编委。主持国家重点研发计划子课题、山东省重点扶持区域引进急需紧缺人才项目和山东省自然科学基金等13项；主持阿卡波糖、菊苣酸和大豆苷等9项国家标准的研制；主持获中国商业联合会科学技术奖二等奖、中国食品工业协会科学技术奖二等奖和烟台市科技进步二等奖等4项。以第一或通讯作者在Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety、Journal of Agricultural and Food Chemistry、Food Chemistry等杂志发表论文40余篇。

Creating burdock polysaccharide-oleanolic acid-ursolic acid nanoparticles to deliver enhanced anti-inflammatory effects: fabrication, structural characterization and property evaluation

Shanshan Zhu a,1 , Zhichang Qiu a, 1 , Xuguang Qiao a , Geoffrey I.N. Waterhouse b , Wenqing Zhu a , Wenting Zhao c, Qiuxia He d,*, Zhenjia Zheng a,*

a Key Laboratory of Food Processing Technology and Quality Control of Shandong Higher Education Institutes, College of Food Science and Engineering, Shandong Agricultural University, Tai’an 271018, China

b The School of Chemical Sciences, The University of Auckland, Auckland 1025, New Zealand

c Institute of Agri-food Processing and Nutrition, Vegetable Research Center, Beijing Academy of Agriculture and Forestry Sciences, Beijing 100097, China

d Biology Institute, Qilu University of Technology (Shandong Academy of Sciences), Jinan 250103, China

1 These authors contributed equally to this work.

*Corresponding author.

Abstract

This study explored the potential of polysaccharides from Actium lappa (ALPs) as natural wall materials for producing ALP-based nanoparticles to deliver poorly water-soluble oleanolic acid (OA) and ursolic acid (UA). Encapsulating OA+UA with ALPs (ALP:OA+UA, 50:1; OA:UA, 1:1) changed the crystalline nature to a more amorphous state through hydrogen bonding and involving O–H/C–O/O–C–O groups. ALP-OA/UA nanoparticles had a particle size and zeta potential (in water) of 199.1 nm/–7.15 mV, with a narrow unimodal size distribution, and excellent pH, salt solution, temperature and storage stability. Compared with ALPs, ALP-OA/UA nanoparticles showed enhanced anti-inflammatory activity (especially at a dose of 100 μg/mL) in a CuSO4-induced zebrafish inflammation model via down-regulating the NF-κB signalling pathway and gene expression of associated transcription factors and cytokines (TNF-α, IL-1β and IL-8). Therefore, ALP-based nanoparticles are natural and anti-inflammatory carriers for hydrophobic bioactive molecules.

Reference:

ZHU S S, QIU Z C, QIAO X G, et al. Creating burdock polysaccharide-oleanolic acid-ursolic acid nanoparticles to deliver enhanced anti-inflammatory effects: fabrication, structural characterization and property evaluation[J]. Food Science and Human Wellness, 2023, 12(2): 454-466. DOI:10.1016/j.fshw.2022.07.047.

翻译/编辑：梁安琪；责任编辑：张睿梅

Food Science of Animal Products（ISSN: 2958-4124, e-ISSN : 2958-3780）是一本国际同行评议、开放获取的期刊，由北京食品科学研究院、中国肉类食品综合研究中心主办，中国食品杂志社《食品科学》编辑团队运营，属于食品科学与技术学科，旨在报道动物源食品领域最新研究成果，涉及肉、水产、乳、蛋、动物内脏、食用昆虫等原料，研究内容包括食物原料品质、加工特性，营养成分、活性物质与人类健康的关系，产品风味及感官特性，加工或烹饪中有害物质的控制，产品保鲜、贮藏与包装，微生物及发酵，非法药物残留及食品安全检测，真实性鉴别，细胞培育肉，法规标准等。

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