近日，中国热科院生物所在功能成分递送和食品有害物控制方面取得新进展，研究团队针对天然活性物质生物利用率低、稳定性差的问题，利用活性蛋白质和多糖设计了两层网络互穿缔合的双网络水凝胶稳态化递送系统，明确了其结构特性、组分间的相互作用、负载及缓释多酚能力，在食品加工过程中有害物质的控制方面具有积极作用。

食品基质在高温烹制过程中，蛋白质的游离氨基与还原糖羰基化合物之间发生美拉德反应产生诱人的色泽和独特的风味，同时不可避免地发生糖基化反应并产生晚期糖基化终末产物等有害物质。这些有害物质在体内累积会导致各种慢性疾病并加速衰老，对人类健康造成潜在危害。尤其是肉制品的烹熟过程经历高温蒸、煎、炸或烤，蛋白质与糖类物质发生上述反应，形成一系列复杂的化合物，其中，羧甲基赖氨酸(CML)是蛋白质糖基化反应产物积累的关键信号。因此，合理减少和控制肉制品加工过程中有害物质的产生是食品工业面临的紧迫挑战。 

天然多酚和亲水胶体因其丰富的活性官能团(羧基、羟基和胺基)，通过清除自由基、捕获活性羰基化合物和保护蛋白质糖基化位点，在模拟或真实的食物模型中对晚期糖基化终末产物发挥了抑制作用。然而，高浓度添加才能达到理想的抑制效果，但却影响食品本身颜色、质构和口感，此外，天然多酚等活性物质在光、热条件下不稳定、易失活，限制了其在食品工业中大规模应用。

该研究团队以天然大分子蛋白质(溶菌酶淀粉样纤维，AF)和多糖(壳聚糖，CS)为原料制备双网络水凝胶（DN），同时加载活性多酚小分子（没食子酸，GA），结合天然交联剂京尼平（GP）的物理化学交联作用，实现了功能成分的高效负载和递送，将DN的制备过程简化为一步法，与前期研究成果的两步法相比，大大缩短了制备时间，并且探讨了DN宏观质构、微观结构、交联反应、活性GA的负载与缓释能力以及在牛肉饼食品模型中对CML的抑制作用。结果表明：CS浓度是影响DN结构和性能的关键因素。当壳聚糖浓度为0.7%wt时，DN的结构变得致密，力学性能得到改善，主要是由于GP在蛋白质和多糖之间发生了亲核取代和亲核加成反应。DN对小分子多酚负载能力和负载效率分别比单独AF和CS提高了143.79%和128.21%。牛肉饼中加入DN能有效抑制CML的形成，且呈剂量-效应依赖关系。在3wt% DN下，CML在烤牛肉饼中的抑制率高达73.09%，同时改善了牛肉饼的品质和适口性。这些发现表明，在肉类加工业中，DN具有很大的应用潜力，可用于递送活性物质和抑制CML的形成，是一种安全、健康、简单、实用的策略。

图1.双网络水凝胶体系中各组分的相互作用

图2 .DN的制备过程及CML抑制机制示意图

该成果以《Lysozyme Amyloid Fibril-Chitosan Double Network Hydrogel: Preparation, Characterization, and Application on Inhibition of Nε-(carboxyethyl)lysine》为题发表在《International Journal of Biological Macromolecules》期刊上（中科院大类分区一区，IF=8.2）。中国热科院生物所海南大学联合培养的硕士生田子昂为论文的第一作者，中国热科院生物所郑丽丽副研究员、加工所盛占武研究员为论文的共同通讯作者，中国热科院生物所为论文的第一完成单位。该研究得到了海南省重点研发计划、海南省科技人才创新项目、中央级公益性科研院所基本科研业务费资金资助。 

  文章链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0141813024008146