Abstract This research evaluated the potential of zein-caseinate composite nanoparticles (zein-CAS NPs) as a carrier for water-insoluble bioactive food factors using curcumin (CUR) as a probe compound, and assessed its in-vitro impact using the cultured Caco-2 cells. CUR-loaded zein-CAS NPs were synthesized using a low-energy liquid-liquid dispersion method, and the obtained nanoparticles had a spherical shape with an average diameter of 187.16 nm, a narrow size distribution (polydispersity index of 0.13) and a negative surface charge of −36.43 mV. High encapsulation efficiency of CUR at 95.55% and a desirable re-dispersibility in water were also achieved, and the encapsulated CUR was in an amorphous form, as examined by differential scanning calorimetry analysis. Fourier transform infrared analysis revealed that hydrogen bonding and hydrophobic attraction were the major interactions between CUR and the zein-CAS NPs. The in-vitro release profile showed a sustained release of CUR in simulated gastric and intestinal fluids up to 72 h at 37 °C, without any burst effect. Furthermore, compared with free CUR, CUR-loaded zein-CAS NPs improved the stability of CUR against UV irradiation and thermal treatment. The cellular studies showed that, compared with free CUR, CUR-loaded zein-CAS NPs with the same CUR concentration exhibited greater bioavailability. These data suggested a possible utilization of zein-CAS NPs in improving water solubility, shelf stability, bioavailability and activity of lipophilic bioactive food factors.

中文翻译：

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使用姜黄素作为探针化合物的玉米蛋白-酪蛋白酸盐复合纳米颗粒用于生物活性递送

摘要 本研究以姜黄素 (CUR) 作为探针化合物评估了玉米醇溶蛋白-酪蛋白酸盐复合纳米粒子 (zein-CAS NPs) 作为水不溶性生物活性食物因子载体的潜力，并使用培养的 Caco- 2个细胞。使用低能液-液分散法合成载有 CUR 的玉米醇溶蛋白-CAS 纳米粒子，所得纳米粒子呈球形，平均直径为 187.16 nm，粒径分布窄（多分散指数为 0.13），表面呈负值-36.43 mV 的电荷。还实现了 95.55% 的 CUR 高封装效率和理想的水中再分散性，并且通过差示扫描量热法分析，封装的 CUR 呈无定形形式。傅里叶变换红外分析表明氢键和疏水吸引力是 CUR 和玉米醇溶蛋白-CAS NPs 之间的主要相互作用。体外释放曲线显示 CUR 在模拟胃液和肠液中在 37°C 下持续释放长达 72 小时，没有任何爆发效应。此外，与游离 CUR 相比，负载 CUR 的玉米醇溶蛋白-CAS NPs 提高了 CUR 对紫外线照射和热处理的稳定性。细胞研究表明，与游离 CUR 相比，具有相同 CUR 浓度的 CUR 负载玉米醇溶蛋白-CAS NPs 表现出更高的生物利用度。这些数据表明玉米醇溶蛋白-CAS NPs 在改善水溶性、货架稳定性、生物利用度和亲脂性生物活性食品因子的活性方面的可能用途。体外释放曲线显示 CUR 在模拟胃液和肠液中在 37°C 下持续释放长达 72 小时，没有任何爆发效应。此外，与游离 CUR 相比，负载 CUR 的玉米醇溶蛋白-CAS NPs 提高了 CUR 对紫外线照射和热处理的稳定性。细胞研究表明，与游离 CUR 相比，具有相同 CUR 浓度的 CUR 负载玉米醇溶蛋白-CAS NPs 表现出更高的生物利用度。这些数据表明玉米醇溶蛋白-CAS NPs 在改善水溶性、货架稳定性、生物利用度和亲脂性生物活性食品因子的活性方面的可能用途。体外释放曲线显示 CUR 在模拟胃液和肠液中在 37°C 下持续释放长达 72 小时，没有任何爆发效应。此外，与游离 CUR 相比，负载 CUR 的玉米醇溶蛋白-CAS NPs 提高了 CUR 对紫外线照射和热处理的稳定性。细胞研究表明，与游离 CUR 相比，具有相同 CUR 浓度的 CUR 负载玉米醇溶蛋白-CAS NPs 表现出更高的生物利用度。这些数据表明玉米醇溶蛋白-CAS NPs 在改善水溶性、货架稳定性、生物利用度和亲脂性生物活性食品因子的活性方面的可能用途。负载 CUR 的玉米醇溶蛋白-CAS NPs 提高了 CUR 对紫外线照射和热处理的稳定性。细胞研究表明，与游离 CUR 相比，具有相同 CUR 浓度的 CUR 负载玉米醇溶蛋白-CAS NPs 表现出更高的生物利用度。这些数据表明玉米醇溶蛋白-CAS NPs 在改善水溶性、货架稳定性、生物利用度和亲脂性生物活性食品因子的活性方面的可能用途。负载 CUR 的玉米醇溶蛋白-CAS NPs 提高了 CUR 对紫外线照射和热处理的稳定性。细胞研究表明，与游离 CUR 相比，具有相同 CUR 浓度的 CUR 负载玉米醇溶蛋白-CAS NPs 表现出更高的生物利用度。这些数据表明玉米醇溶蛋白-CAS NPs 在改善水溶性、货架稳定性、生物利用度和亲脂性生物活性食品因子的活性方面的可能用途。