近日，西華大學食品與生物工程學院 “食品營養與安全”團隊陳祥貴教授課題組在國際生物領域期刊International Journal of Biological Macromolecules（Q1，IF: 8.2）發表題為“Enhancing the stability of natural anthocyanins against environmental stressors through encapsulation with synthetic peptide-based gels”的研究論文。食品與生物工程學院講師李文君博士為論文的第一作者，食品與生物工程學院研究生林李芳洲為該論文第二作者，食品與生物工程學院楊文宇副教授為通訊作者。

 花青素(Anthocyanins, ANS)是多種水果和植物中的天然生物活性色素，大量研究表明，花青素具有抗氧化、抗高脂血癥、抗糖尿病和抗癌潛力。廣泛應用于食品、醫藥、保健食品中，具有巨大的研究價值。然而，花青素對各種環境因素非常敏感，如溫度、pH值和金屬離子等可能會大大降低其生物活性，并影響產品的外觀，如顏色和透明度。例如，在食品工業中，花青素在產品加工和儲存過程中可能難以抵抗物理或化學因素引起的降解，嚴重限制了其應用。

 多年來，人們一直致力于提高花青素的穩定性，從而開發了各種方法，如?；揎椇凸采?。上述基于化學修飾的穩定方法改變了原始花青素的化學性質，這可能會降低其生物活性，增加其生物相容性風險。多肽凝膠作為一種生物內源性分子，在包封和穩定具有生物活性的天然產物(如花青素)方面取得了顯著成就?？紤]到天然多肽復雜的形態和多樣的生化活性，研究設計并合成了4個序列為NH2-MAAAAAA (NM)、Fmoc-MAAAAAA (FM)、Fmoc-MMAAAAAA (FMM)和NH2-MMAAAAAA (NMM)的新型多肽分子。所有這些新型肽分子都能在室溫下快速形成凝膠并有效提高花青素在各種環境因素（包括：高溫、pH、金屬離子等）脅迫下的穩定性。

 本文的主要研究結果與亮點如下：1. 設計并合成了四個新型多肽分子，四個多肽分子均能在室溫下快速形成凝膠，通過掃描電子顯微鏡（SEM）、原子力顯微鏡（AFM）、圓二色譜儀（CD）和流變儀確定多肽凝膠的結構和性能，通過溶血實驗和MTT實驗證明多肽凝膠擁有良好的生物相容性。2. 借助熒光顯微鏡可以看出花青素被成功附載并均勻分布在多肽凝膠內，通過傅里葉變換紅外光譜（FTIR）分析可看出附載花青素的多肽凝膠在1052 cm-1處的C-O-C拉伸振動吸收峰顯著增強，表明花青素成功附著在肽基凝膠上。3. 借助熱重分析（TGA）及多種環境因素（溫度、pH、金屬離子等）脅迫下的花青素穩定性實驗均表明，設計的多肽凝膠可有效提高天然花青素在多種環境下的穩定性，并保持良好的DPPH清除活性，增強了其在食品、生物等領域的應用潛力。

Fig. 1. Schematic presentation illustrating the exceptional potential of the novel peptide-based gels in enhancing the stability of anthocyanin against a range of environmental stressors.

Fig. 2. Micromorphology characterization of four novel peptide-based gels. (A, B) AFM and SEM image of NM peptide hydrogel. (C, D) AFM and SEM image of NMM peptide-based gel. (E, F) AFM and SEM image of FM peptide hydrogel. (G, H) AFM and SEM image of FMM peptide-based gel.

Fig. 3. Rheological characterization of peptide gels at room temperature. (A-D) Storage modulus G’ and loss modulus G’’ of four peptide-based gels, (A) NM gel; (B) NMM gel; (C) FM gel; (D) FMM gel.

Fig. 4. Cell toxicity evaluation of four novel peptide hydrogels. (A) MTT cell viability analysis of peptide-based gels with HEK-293T cells. (B) Hemolysis analysis of peptide-based gels with fresh mouse blood cells. Both the MTT assay and hemolysis analysis showed the high biocompatibility of four novel peptide-based gels. The results were analyzed using one-way analysis of variance (ANOVA). The levels of statistical significance were presented as ns (no significance), and *** p< 0.001.

Fig. 5. Inverted fluorescent microscopic imaging of the distribution of anthocyanin in novel peptide-based gels. (A, B) NM-anthocyanins gel. (C, D) NMM-anthocyanins gel.(E, F) FM-anthocyanin gel. (G, H) FMM-anthocyanin gel. The imaging of all peptide-anthocyanin gels showed a significantly uniform and strong fluorescence from anthocyanin.

Fig. 7. The systematic evaluation of anthocyanins stability improved by novel peptide-based gels under various environmental stressors. (A) Stability evaluation under high-temperature stress (80℃ for 3h). (B) Stability evaluation under metallic ion (Cu2+) condition stress (10mM and 50mM). (C) Stability evaluation under varying pH levels (pH 1.0, 4.0, 7.0 and 10.0). (D) Storage stability evaluation at room temperature for 25days. (E) Evaluation of antioxidant activity following high-temperature stress (50℃ for 72h). The Free group is the meaning of anthocyanin solutions that have not been stabilized by peptide hydrogels (as blanks). The results were analyzed using one-way analysis of variance (ANOVA).The levels of statistical significance were presented as ns (no significance), * p< 0.05, ** p< 0.01, and *** p< 0.001.

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作者簡介：

李文君，博士，西華大學食品與生物工程學院講師，主要研究方向為食品功能因子、食品安全檢測、多肽化學生物學等。參與國家自然科學基金2項、四川省自然科學基金1項；以第一作者在Chinese Chem. Lett., Mater. Horiz.，Chem. Commun.，Cancer Res.，Bioconjugate Chem.等期刊發表研究論文10篇，授權國家發明專利1項。

林李芳洲，西華大學食品與生物工程學院2021級碩士研究生，研究方向多肽化學生物學和天然活性產物的應用。已投遞3篇高水平文章（中科院一區），其中，1篇已發表、2篇正在返修。

楊文宇，博士，西華大學食品與生物工程學院副教授，碩士生導師，主要研究方向為藥食兩用中藥活性成分開發，先后主持科技部“科技人員服務企業行動”項目、四川省科技廳重點研發項目等科研項目10余項，獲授權國家發明專利7項，四川省科技進步二等獎1項、三等獎1項。

陳祥貴，博士，西華大學食品與生物工程學院教授，長期從事食品營養與安全的教學與科研工作，先后主持國家自然科學基金等國家項目4項、省部級項目15項及企業委托項目30余項，發表學術論文100余篇，其中SCI論文40余篇，獲省級科技成果獎4項、教學成果獎2項。目前兼任四川省委省政府決策咨詢委員會委員、四川省專家評議（審）委員會成員、四川省食品安全學會副理事長、四川省營養學會副理事長、四川省食品安全專家委員委員，四川省食品科學與工程類教學指導委員會副主任委員。先后獲國務院政府特殊津貼專家、四川省有突出貢獻的優秀專家、四川省教書育人名師、四川省勞動模范等榮譽。