多个行业中应用的重要活性物质都是疏水性的,如食品中的抗氧化剂和风味物质、医药中的难溶性药物等,但因其疏水性,在水溶液中难溶,且易受光、氧、温度影响而氧化、降解,稳定性差,严重阻碍了它们在食品、医药、化妆品等行业的应用。
油脂体是油料作物中储存脂肪的细胞器,由磷脂单分子层-蛋白膜包裹三酰基甘油组成。因其天然的水包油结构,在功能性物质递送方面极具潜力。因此,利用油脂体乳液负载疏水性活性物质成为研究热点。近年来,相关研究在油脂体结构修饰、包埋方法探究、包埋工艺优化等方面取得成果,为实际应用提供了技术支撑。
中国农业大学食品科学与营养工程学院的杨瑶、傅娆、李茉*等综述该领域进展,介绍油脂体组成、结构、性质与包埋效果的关系,概述疏水性活性物质性质及递送体系局限,总结常用包埋方法优缺点,探讨油脂体乳液稳定性和包埋效果的影响因素。旨在为油脂体包埋机制的探究、油脂体高效负载体系的构建提供研究思路,对于提高活性物质的稳定性、利用率及生物可及性意义重大,有望为其在多领域的实际应用奠定坚实的理论基础。
油脂体广泛存在于大豆、花生和油菜等油料作物中,它是由磷脂-蛋白膜包裹三酰基甘油形成的球形细胞器,直径范围为0.2~2.0 μm。同时,有研究表明,油脂体中还存在生育酚、碳水化合物、黄酮类化合物等营养物质。油脂体内部由三酰基甘油组成,它是由3 个羟基和3 个脂肪酸分子酯化形成的中性脂质,在种子萌发和幼苗生长期间可用作能量和碳源。油脂体外部由磷脂单分子层和蛋白质组成,磷脂主要包括卵磷脂、磷脂酰乙醇胺及磷脂酰胆碱等成分,其一端为疏水的长羟基链,伸入三酰基甘油内部,另一端亲水端,朝向外侧。研究表明,磷脂层的厚度约为2.5 nm,其面积约占油脂体膜的80%。蛋白质可分为外源蛋白和内源蛋白,外源蛋白主要包括贮藏蛋白、脂氧合酶、磷脂酶D和内源性蛋白酶等,内源蛋白主要包括油体蛋白、油体钙蛋白以及甾醇蛋白等,其中油体蛋白占油脂体内源蛋白总量的80%~90%,分子质量范围为15~26 kDa,作为膜蛋白含有3 个结构域,分别为N端、C端和中间疏水区。研究表明,油脂体膜上大约五分之二的蛋白形成约11 nm长的疏水发夹结构,锚定在磷脂的酰基部分和三酰基甘油中,其余五分之三的油脂体蛋白覆盖在膜上或者向外突出。目前,研究者们已经从20多种植物原料中提取出油脂体,包括大豆、花生、芝麻、油菜籽、亚麻籽等,提取出的油脂体可用于形成天然的水包油乳液,不需要再添加另外的乳化剂,并且油脂体的提取过程较为环保,环境友好。提取天然油脂体的方法主要包括水代法、双螺杆挤压提取法、超声辅助提取法和酶辅助提取法等,其中水代法为最常见的提取方法。值得注意的是,油脂体的结构组成常因原料来源或提取方式的差异而有所不同,主要表现为中性脂质、磷脂及蛋白质相对含量的变化。同时,提取工艺中的洗涤条件(如洗涤次数、洗涤剂种类等)也是影响油脂体表面蛋白质种类的重要因素。通常,根据所含蛋白质种类的差异,油脂体可分为粗油脂体(含外源蛋白与内源蛋白)和纯油脂体(仅含内源蛋白)。目前,很多疏水性活性物质如姜黄素、β-胡萝卜素和虾青素等,能够起到抗癌、抗氧化等作用,但是同时存在着味苦、不稳定、易降解等缺点。在已有的研究中,大多采用乳液、水凝胶、脂质体和微胶囊等递送体系保护疏水性活性物质,油脂体因其安全、天然的水包油型结构,具备作为疏水性活性物质递送体系的应用潜力。因此,近年来有不少研究开始利用油脂体包埋不同活性物质,以达到保护、提高其稳定性和生物可及性的目的。例如Chen Wei等使用米糠油脂体包埋叶黄素酯,包埋率达到94%,紫外光照射96 h后叶黄素酯的保留率最高(37%),半衰期延长至58.89 h,并且在体外消化中表现出较高的游离脂肪酸释放(32%)和叶黄素酯生物可及性(40.17%)。基于油脂体本身的结构和特性,可被用于疏水性活性物质的包埋,如姜黄素、类胡萝卜素、香气物质、表皮生长因子和精油类物质等。油脂体包埋活性物质能够起到较好的保护作用,显著提升稳定性。在生物利用度方面,疏水性活性物质难溶于水,导致其吸收和利用受限,油脂体与生物膜结构相似,可促进活性物质在体内的吸收和转运,大幅提高生物利用度。但是部分活性物质可能仍无法被有效包埋,造成资源浪费,同时制备成本较高,限制了大规模生产和应用。
2.1 姜黄素
姜黄素又称姜黄色素、酸性黄,是从姜科植物姜黄、莪术、芥末、咖哩、郁金等根茎中提取的一种天然酚类物质,其分子式为C21H20O6,结构式如图1a所示,相对分子质量为368.37,熔点为183 ℃,味稍苦、呈结晶状,是植物界中少有的二酮色素,可用作天然食品添加剂。

作为一种亲脂性生物活性物质,姜黄素具有抗炎、抗菌、镇痛和抗癌等功效,能够抑制细胞的生长周期进程,诱导细胞凋亡并阻止癌细胞的增殖,因此可以减少肿瘤生长和转移,并对放疗和化疗引起的炎症有明显缓解作用。然而,姜黄素具有半衰期短、生物利用度低、溶解度低和化学性质不稳定等缺点,这导致其在医药及食品上的应用受到限制。基于上述问题,有不少研究都将目标聚焦于姜黄素的增溶技术,主要包括固体分散技术、脂质体技术、包合技术、多重包埋微胶囊技术、乳液凝胶技术等。同时,目前已有研究开始利用大豆、米糠、油茶、油菜等作物的油脂体乳液负载姜黄素,经油脂体包埋后,姜黄素的生物可及性得到了较好的改善。如Huang Ziwei等的研究发现,采用油茶油脂体包埋姜黄素,当姜黄素质量分数为1%时包埋率最大(83.53%),粒径最大(2.17 μm),在NaCl浓度100~500 mmol/L,pH 3、5~9,30~90 ℃条件下显示出良好的稳定性,游离脂肪酸的缓释率达到77.46%,并且姜黄素的生物可及性在模拟肠消化阶段期间持续增加,最终达到81.51%。Zhu Jianyu等的研究中,使用大豆油脂体包埋姜黄素,包埋率达到88.27%,负载率为0.044%,电位为—25.71 mV,较为稳定,并且在经过体外消化过程后,姜黄素生物可及性为57.72%,游离脂肪酸的缓释率达到87.24%。 2.2 类胡萝卜素
类胡萝卜素是自然界中常见的一类天然色素,是由异戊二烯单元组成的共轭双键长链结构。根据是否含有氧原子,分为胡萝卜素和叶黄素两大类。胡萝卜素只含碳氢元素,具有共轭双键组成的长链结构,是典型的不饱和烃,如α-胡萝卜素、β-胡萝卜素(图1b)和番茄红素等;叶黄素的分子结构中含有氧原子,包括羟基、羰基、羧基等官能团,其种类繁多,如虾青素(图1c)、叶黄素、玉米黄质等。类胡萝卜素具有极强的抗氧化性,可以抑制肿瘤生长、增强免疫力、抵抗紫外线损伤等,因此它被广泛应用于食品、保健品和化妆品中。然而,类胡萝卜素结构中的双键易受氧化剂、光和热的影响,导致其本身稳定性不高,易氧化、见光易分解。并且天然存在的类胡萝卜素为亲脂性,难溶于水,因此难以直接添加到食品体系中,且不易被人体吸收,生物利用度低。针对类胡萝卜素不稳定的缺点,传统方法常利用乳液、纳米颗粒、脂质体等构建负载体系提高其稳定性。有研究表明,亚麻籽油、大豆油等油脂的存在可以提高类胡萝卜素的生物利用度,而这些作物种子内部的油脂体作为天然的油脂储存器,是构建类胡萝卜素功能性食品的理想递送系统。近年来,有研究采用花生油脂体乳液负载虾青素,结果显示相较于对照组,该体系在黑暗条件下贮藏14 d,虾青素的保留率从62.8%显著提高至70.9%。Tian Yan等在研究中对比了椰子、大豆和花生油脂体对β-胡萝卜素的包埋效果,发现椰子油脂体的效果最好,在贮藏第6天时β-胡萝卜素的保留率为87.00%。Zhang Shan等采用温热搅拌和超声协同作用的方法,使用油茶油脂体包埋β-胡萝卜素,发现经过30 d保存后,β-胡萝卜素的包埋率仍保持在84.06%。 2.3 香气物质
香气物质是分子质量较低的有机分子,具有很强的挥发性,同时对空气、热、光和湿度都非常敏感。香味化合物从基质中的挥发能力与多种相互作用因素有关,主要包括基质的质量转移速率、香味化合物本身的物理化学参数和各种热力学参数(饱和蒸汽压、溶解度和活度系数等)。在预测脂质对乳液包埋香气物质的影响时,很多研究都认为风味挥发物和油相的物理参数(如疏水性、挥发性等)是最重要的因素。Fisk等在使用葵花籽油脂体包埋香味物质的研究中,发现油脂体的包埋有利于保持香味物质的持久性,使用喷雾干燥的方法将D-柠檬烯作为香味物质包埋到葵花籽油脂体中,D-柠檬烯保留率为24%~27%,脂质的保留率为89%~93%,而采用改性淀粉作为对照包埋D-柠檬烯的保留率虽然较高(可达到55%~59%),但脂质的保留率较低,为48%~50%。 2.4 药用物质——表皮生长因子(hEGF)
除营养物质和香气物质外,油脂体还被用作药物的运载体系,例如hEGF和人类成纤维细胞生长因子10(hFGF 10)的运载。目前油脂体负载药物的研究中,大多先通过基因工程技术向种子中插入药物的相关基因,使其在植物原料油脂体中进行表达,实现负载药物的目的。Qiang Weidong等在研究中使用已插入hEGF-hEGF基因的红花种子提取油脂体,发现转基因后油脂体粒径显著减小,更有利于皮肤的吸收,hEGF的表达量为80.43 ng/μL,可有效促进大鼠皮肤再生,加速创面愈合。Kong Jie等在研究中使用已插入hFGF-10基因的红花种子提取油脂体,发现转基因处理后的油脂体是均匀的球形结构,并且能够更快地渗透到毛囊中,通过小鼠模型验证其能显著促进毛发的生长,通过毛囊的形态学分析证实与正常小鼠的毛发相似,并且毒性分析证明SOB-hFGF10是一种相对安全、无毒的药物。 2.5 精油类物质
精油类物质是一类从植物的花、叶、茎、根或果实中,通过水蒸气蒸馏法、挤压法、冷浸法或溶剂提取法提炼萃取的挥发性芳香物质。大多为无色或淡黄色的透明液体,具有特殊的浓郁香气,挥发性强。一般不溶于水,而易溶于有机溶剂,如乙醇、乙醚等。精油类物质虽然具有多种有益特性和广泛的应用潜力,但在实际应用中也面临一些限制。其稳定性较差,易挥发、易氧化、对光敏感,并且溶解性不佳,生物利用率低。因此现有研究多采用微胶囊、纳米乳液和脂质体等体系对其进行负载。中华全国供销合作总社南京野生植物综合利用研究所的专利中利用富含不饱和脂肪酸的天然植物种子油脂体包埋植物精油制备了粉末油脂产品,发现紫苏油脂体包埋青花椒精油的包埋率为98.2%,油茶油脂体包埋百里香精油的包埋率为98.9%。获得的粉末油脂具有杀菌、抗氧化等多重功效,可作为一种功能性乳化添加剂应用于食品、饲料、日化等领域。在目前已有的研究中,油脂体包埋的方法主要包括pH值驱动法、超声法、高压均质法以及多技术联合处理法等。由于姜黄素在碱性溶液中有较好的溶解性,因此pH值驱动法大多用于姜黄素的包埋。搅拌法、超声法和均质法大多用于类胡萝卜素的包埋。不同包埋方法的原理不同,并且各具优劣。在部分研究里,单一的包埋方法难以达成理想效果,有研究采用多技术联合处理法进行包埋,取得了较为出色的包埋成效。
3.1 pH值驱动法
pH值驱动法适用于包埋在强碱溶液中可溶解的疏水活性小分子,即通过调节pH值的变化改变疏水活性小分子的溶解度,将其包封于递送载体内部。整个过程没有额外的能量输入,具有绿色、无溶剂、低能耗、易放大等优点。Pan Kang等2014年在自组装酪蛋白纳米颗粒包埋姜黄素的研究中第一次应用了pH值驱动法,姜黄素在酪蛋白纳米颗粒中的包埋率达到86.80%。pH值驱动法的实验步骤通常是将姜黄素溶解于碱性溶液(pH值为12左右)中,加入到递送载体后,再将pH值调节至7左右,其原理是姜黄素溶解在碱性溶液时,其羟基被逐渐电离,羟基的氧原子带负电荷,有利于溶解。而这种现象是可逆的,当pH值降低时羟基上带负电荷的氧原子会与氢离子结合,再次被质子化。在此过程中,姜黄素的溶解性逐渐降低,形成姜黄素晶体以逃离极性水环境。此时,当环境中存在其他疏水物质时,姜黄素会在疏水作用力的驱动下进入疏水区域,以此来实现递送的目的。如Yuan Yongkai等研究发现,pH值从12调至7的过程中,姜黄素可进入酪蛋白酸钠的疏水区域,实现紧密结合,包埋率可达到90%。pH值驱动法也常被应用于油脂体包埋活性物质的研究中,尤其是姜黄素的包埋递送。Zheng Bingjing等在研究中使用此方法,以大豆油脂体负载姜黄素,发现其包埋率达到94%。 3.2 超声法
超声处理是一种非热加工技术,可独立应用或与其他方法结合,在食品加工中的应用广泛,主要用于干燥、结晶、提取、微生物灭活、乳化和包埋等过程。超声波应用到油脂体乳液包埋中的原理可能是在高强度的声波下,产生空化气泡,气泡在超声波的作用下不断膨胀和收缩,最终破裂。在气泡破裂的瞬间,会释放出巨大的能量,产生强烈的高温高压环境,导致油脂体外层的蛋白质和磷脂的结构之间发生破裂,使活性物质得以进入到油脂体疏水性较强的内部。并且在处理过程中,超声波带来的空化效应和湍流效应能够促进油脂体界面蛋白的重构,增强界面蛋白与磷脂之间的相互作用,促进界面蛋白恢复到原来的状态。此外,目前已有的研究结果表明,超声处理会导致油脂体膜上蛋白质的二级结构发生变化,主要表现在α-螺旋的含量减少和β-折叠的含量增加。在目前使用超声法将疏水性活性物质包埋在油脂体乳液的研究中,实现了较好的包埋效果。在Sun Yufan等的研究中使用大豆油脂体通过超声处理包埋姜黄素,包埋率达到93.5%,粒径为484.7 nm,Zeta电位为—33.8 mV,经过体外消化后姜黄素的生物可及性达到67.42%。Zhang Shan等研究中使用亚麻籽油脂体包埋β-胡萝卜素,在优化的最佳超声条件下,β-胡萝卜素的包埋率达到96.88%,并且在4 ℃条件下经过30 d保存后,保留率仍保持在84.06%。研究结果表明,适温超声可以诱导亚麻籽油脂体膜的转化,并极大地促进β-胡萝卜素进入到油脂体。通过目前已有的研究结果表明,超声功率、超声时间、探针直径和温度等都是影响油脂体包埋效果的关键参数。Zhang Shan等在利用亚麻籽油脂体包埋β-胡萝卜素的研究中,对比了不同超声功率和时间对于包埋效果与油脂体结构的影响。研究发现,包埋率会随着超声功率的增加(0~300 W)而逐渐增加(约8%~70%)。随着超声时间的延长(0~21 min),包埋率呈现出先升高后降低的趋势,在7 min时达到最大值99.48%。此外,超声波波及的区域大小可能会对包埋效果产生影响,因此探针直径也是影响超声效果的重要因素。通常,较小直径的探针产生较大的空化效应,但是区域较为狭窄,而较大直径的探针将能量分布到更宽的区域,在包埋过程中选择合适的探针也尤其重要。值得注意的是,采用超声技术通常会产生“过度处理”的问题,如随着超声时间过长或功率过大,导致体系温度升高进而引起乳液液滴粒径增加,乳液体系的稳定性下降。因此,针对不同来源的油脂体与活性物质,需选择合适的超声处理参数才能达到较好的包埋效果,同时保证体系的稳定性。 3.3 高压均质法
高压均质法是一种非热加工技术,它的压力一般在200 MPa以下,其处理步骤首先是通过搅拌、剪切等处理形成粗乳状液,然后再经过高压均质进行处理。高压均质过程产生的剪切应力、湍流效应和空化效应等会改变油脂体的微观结构,并且能够减小乳液的颗粒尺寸,提高乳液稳定性,避免出现乳状液分层和聚结的现象。目前,高压均质技术主要用于乳制品、饮料、制药和化妆品行业。近年来,一些研究中将高压均质技术应用于油脂体乳液包埋活性物质,包埋效果较好,乳液的稳定性也有所提高。Chen Wei等采用高压均质(50 MPa,3 个循环)的方法用米糠油脂体包埋叶黄素酯,发现米糠油脂体的粒径从2 μm减小到264.48 nm,并且叶黄素酯的包埋率达到94%,并且与未包埋的对照组相比,乳液的稳定性明显提高。杨旭凤在大豆油脂体包埋姜黄素的研究中,采用高压均质(60 MPa,3 个循环)技术,发现乳液粒径较小,姜黄素的包埋率达到92.8%,生物利用率达到53.45%,脂肪酸释放率达到60.5%。此外,高压均质过程中的压力大小和循环次数是影响乳液稳定性的主要因素。Kuhn等在研究亚麻籽油-乳清分离蛋白乳液时设置了不同的均质压力(20~100 MPa)和循环次数(1~7 次),发现当均质次数增加到3 次时,水包油乳液的平均液滴尺寸明显减小。并且在20 MPa时乳液呈现出单峰分布,而在压力增加到80 MPa时出现双峰分布,表明液滴聚结。压力的增大和循环次数的增加会导致高分子质量蛋白质(>200 kDa)的形成,乳液的黏度增加。乳液粒径的减小降低了乳状液分层速度,提高了乳液的稳定性。 3.4 多技术联合处理
通常情况下,在油脂体包埋活性物质的过程中会选择搅拌法、pH值驱动法、超声法或高压均质法。但通过实验结果可以发现,单一的包埋处理并不能得到较好的包埋效果,因此现在有研究将目光聚集在多种技术联合处理提高包埋效果。Zhang Shan等在亚麻籽油脂体包埋β-胡萝卜素的实验中发现,相比于仅进行温热搅拌的处理组,温热搅拌联合超声处理组的乳液更加均匀,粒径更小,稳定性更好,且包埋率达到96.88%。Zhu Jianyu等在利用大豆油脂体包埋姜黄素研究中发现,经过pH值驱动包埋后,未超声处理组的包埋率仅为68.96%,而加入超声处理后包埋率达到88.27%。并且,圆二色光谱分析表明,在经过pH值驱动处理后再进行超声处理,可使蛋白质表面结构展开,进一步提高了蛋白质的稳定性。Farooq等在使用超声处理将姜黄素包埋至油茶油脂体后,调节pH值将壳聚糖加入乳液中形成双层乳液,包埋率达到92.18%。这些实验结果均表明,恰当的多技术联合处理作为包埋技术能够显著提高包埋效果。 4.1 包埋效果与稳定性的影响因素
油脂体负载疏水性活性物质的包埋效果和包埋后乳液的稳定性可能和油脂体中蛋白质和磷脂含量、乳液中油相和水相的相对浓度等因素有关,当前的研究结果显示(表2),不同原料、不同提取方法和不同提取条件都会影响最终油脂体的组成,而油脂体中磷脂和蛋白质含量与其包埋率之间存在一定的关系。Zhang Shan等研究发现,油菜油脂体的磷脂和蛋白质含量显著高于亚麻籽油脂体和油茶油脂体,其对姜黄素的包埋率也远高于亚麻籽和油茶油脂体,经Pearson相关分析后,发现上述3 种油脂体的姜黄素包埋率均与膜蛋白含量之间存在强相关性,相关系数为0.984(P<0.01),说明膜蛋白含量越高,包埋姜黄素的效果越好,同时还发现具有高蛋白质含量和高姜黄素负载量的油菜籽油脂体经包埋后界面蛋白质的构象重排程度较高。Sun Yufan等在大豆油脂体包埋姜黄素的研究中发现,姜黄素主要通过疏水相互作用与油体蛋白相结合,并且乳液的稳定性与吸附在油滴表面上的外源蛋白的量呈现正相关。不同来源的油脂体蛋白,其氨基酸组成和空间结构可能存在差异,这会对蛋白质在油水界面的吸附能力以及所形成界面膜的紧密程度产生影响。若油脂体的蛋白质含量较高,且其结构更利于界面吸附,就能形成更稳定的乳液,对疏水性活性物质的包埋效果更好。磷脂作为油脂体膜的重要组成部分,当不饱和脂肪酸链含量较高时,可赋予界面膜更为出色的流动性与弹性,使其能够更好地抵御外界环境变化对乳液的破坏。适宜的磷脂组成能够增强油脂体对疏水性活性物质的包埋能力,有效避免活性物质与外界环境接触,从而防止其降解。


在目前已有的研究中,活性物质主要通过直接添加、溶于油、碱性溶液或者有机试剂等方式加入到油脂体乳液中。活性物质在油相中的浓度、乳液中油相和水相的比例也会对包埋效果造成影响。Sun Yufan等在大豆油脂体包埋姜黄素的研究中发现随着姜黄素在大豆油中添加量的增加(1%~30%),包埋率先升高后降低,叶黄素在大豆油中添加量为10%时包埋率达到最大,为93.5%。杨旭凤在大豆油脂体包埋姜黄素的研究中同样也发现,随着油相体积分数(5%~20%)的增加,包埋率呈现出先升高后降低的趋势(油相为10%时包埋率达到最大,为92.8%),乳液粒径逐渐增大,过量的油相无法被乳化体系包裹起来,容易通过介质流动扩散形成大的油滴。Wang Han等使用米糠油脂体包埋姜黄素的研究中,同样对比了不同油脂体体积分数(水相体积分数)对于包埋效果的影响,结果发现3%油脂体的乳液平均粒度最小且最稳定;当油脂体体积分数为1.5%时,包埋率达到最大。
4.2 改善油脂体包埋效果的有效方法
目前在一些研究中,通过油脂体包埋疏水活性物质时仍存在包埋效果较差、乳液较不稳定、活性物质生物利用度低等问题。有研究推测这可能是由于天然油体结构域中疏水结构中心形成的发夹结构,使疏水化合物难以进入油脂体内部,因此现在有很多研究将目光放在重组油脂体上。重组油脂体是指在特定技术条件下,通过人工方式对天然油脂体中的主要成分如油脂、蛋白质、磷脂等进行重新组合与构建,从而形成的具有类似天然油脂体结构和特定功能的人工油脂体。通过超声等技术制备重组油脂体时,改变蛋白和磷脂的比例会导致分子间相互作用发生改变,油脂体细胞膜的界面张力发生变化,从而影响油脂体的粒径大小。当蛋白/磷脂比例适当时,重组油脂体的平均粒径可达到最小,呈现单峰分布,小粒径的油脂体在体系中分散性更好,比表面积大,与外界环境的相互作用更均匀,不易发生聚集,从而提高稳定性,且小粒径也有利于提高包埋效果,能更充分地包裹目标物质。此外,重组油脂体表面的膜蛋白可能带有一定的电荷,使它们之间产生静电排斥力,进一步防止聚集,维持体系的稳定性,保证包埋效果。Sun Yufan等在研究中先从大豆中提取油脂体,再从中分离外源蛋白和内源蛋白,以不同比例的外源和内源蛋白作为水相,加上一定比例的油相,通过先搅拌后超声的方法制备重组油脂体乳液,对比了不同外源和内源蛋白含量的乳液稳定性、界面特性和负载姜黄素后的消化特性。研究发现外源蛋白为40%、内源蛋白为60%时姜黄素的生物利用度达到61.5%,此时乳液可以形成稳定的界面膜,有助于姜黄素在肠道中的靶向释放。Ding Jian等的研究中使用大豆油体蛋白和卵磷脂混合物模拟大豆油脂体的膜组成,发现与大豆分离蛋白/卵磷脂(10∶1)混合乳液相比,大豆油体蛋白/卵磷脂(10∶1)混合乳液的乳化活性指数、乳化稳定性指数更高,对于β-胡萝卜素的包埋率也更高,并且乳液液滴分布更均匀,稳定性更高。并且体外消化实验表明,大豆油体蛋白和卵磷脂混合乳液消化更快,β-胡萝卜素吸收更好,生物可及性更高。Sun Yufan等利用盐酸胍调节大豆油脂体蛋白氢键的断裂和形成,通过油脂体蛋白的解聚和再组装形成姜黄素-油脂体蛋白纳米颗粒,内在蛋白聚集体构成纳米复合物的核心,姜黄素与游离蛋白通过疏水相互作用和氢键结合,形成外壳。重组蛋白颗粒最终姜黄素的包埋率达到81.24%,将姜黄素的生物可及性由14.1%提高到了44.7%。综合上述研究结果,在制备重组油脂体时可以通过精确调整蛋白质和磷脂等成分的比例,改变分子间相互作用,从而精准调控界面蛋白结构,使油脂体具有包埋特定物质的能力,增强油脂体的各个组分与包埋物的相互作用,提高包埋效果。由于天然油脂体膜上的蛋白具有很好的表面活性剂结构,因此在目前的研究中,重组油脂体一般使用从油脂体中提取的蛋白作为蛋白来源,外加磷脂等成分进行组装。重组油脂体的缺点就在于油脂体蛋白和磷脂等原料的质量和来源对重组油脂体的性质影响较大,并且制备工艺较为复杂,实现重组油脂体的规模化生产难度较大。此外,由于天然油脂体包埋后的乳液稳定性较差,目前有研究者开始关注到利用改性手段提高油脂体包埋活性物质后体系稳定性的研究。通过改性处理,可以对油脂体乳液的结构进行优化,从而增强对包埋物质的保护作用。同时,改性处理可以增加油脂体的机械强度,使其在不同的环境条件下更不易发生破裂或聚集。对油脂体表面进行改性,当表面电荷适当增加时,油脂体之间的静电排斥力增大,能有效防止油脂体的聚集,提高稳定性。Farooq等利用静电吸附技术将阿拉伯胶(GA)和壳聚糖(CH)涂覆到负载姜黄素的油茶油脂体上。相比于未改性的处理组(包埋率为63.47%),当进行GA和GA-CH涂层时,姜黄素的包埋率分别增加至83.65%和92.18%,含有GA或GA-CH涂层的乳液具有更高的姜黄素负载能力,这说明致密的界面涂层能够有效减少包埋的姜黄素暴露于外部水性环境,并通过静电作用力将姜黄素更紧密地保护在油脂体内部,GA-CH涂层能够帮助保持乳液液滴的结构完整性和稳定性。改性油脂体具有广泛的适应性,通过选择不同的改性剂、调整改性工艺等,可使油脂体适应不同的包埋需求和环境条件,在不同的应用场景中都能表现出较好的包埋效果和稳定性。除了提高包埋效果和稳定性外,还能赋予油脂体其他优良的功能特性,如改善油脂体的流变学性质,使其更易于加工和应用。但是改性处理可能会引入安全性问题,并且改性的程度难以控制,需要精确调控改性条件,成本较高。油脂体因其天然的水包油型结构可以作为疏水活性物质的递送载体,提高其环境稳定性与在人体的生物利用率。目前已有研究将疏水性活性物质通过加热搅拌、pH值驱动、超声处理和高压均质等方法包埋进油脂体中,能够起到较好的保护和运输作用。但是在部分研究中疏水性活性物质大部分可能附着在油脂体的蛋白质-磷脂外膜上,并未进入油脂体内部与三酰基甘油结合。此外,油脂体乳液的包埋效果与蛋白质(外源蛋白和内源蛋白)、磷脂和三酰基甘油的含量存在着一定的关系,同时油相和水相的浓度也会影响乳液的包埋能力。针对目前油脂体包埋疏水活性物质存在的问题,未来研究方向可聚焦于:1)采用合适的技术手段,利用人工智能和机器学习优化油脂体包埋体系的设计和性能预测,实现对包埋条件的精确控制,从而提高疏水性活性物质的包埋率和负载量,改善其稳定性。2)深入探究油脂体界面蛋白质(内源蛋白和外源蛋白)、磷脂和三酰基甘油对活性物质包埋效果的分子层面影响机制。借助先进的分析技术,如椭圆偏振显微实时成像分析技术、分子动力学模拟等,解析油脂体的微观结构以及活性物质与油脂体各成分之间的相互作用,为促进疏水性活性物质透过磷脂-蛋白膜进入油脂体内部提供理论依据。3)由于各种疏水性活性物质之间的性质有所差异,还需要积极寻找更多清洁安全、成本低廉且适配性强的原料,以及开发高效便捷、普适性广的包埋方法。从应用前景来看,油脂体包埋疏水性活性物质在食品、化妆品、药品和材料科学领域都有发展空间,但也面临挑战。食品领域法规尚不完善,化妆品领域存在消费者认知问题,药品领域需提供更多安全性和有效性数据,材料科学领域则需优化性能和解决大规模制备问题。并且目前研究多在实验室,向工业化转化面临放大效应、成本控制等难题,且对长期稳定性和安全性研究不足。建议加强产学研合作,建立评估体系,开展跨学科研究,推动油脂体包埋疏水性活性物质的发展。杨瑶, 傅娆, 梅雅欣, 等. 油脂体包埋疏水性活性物质的研究进展[J]. 食品科学, 2025, 46(13): 376-384. DOI:10.7506/spkx1002-6630-20250109-064.
YANG Yao, FU Rao, MEI Yaxin, et al. Research progress on encapsulation of hydrophobic active substances in oil bodies[J]. Food Science, 2025, 46(13): 376-384. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-20250109-064.
实习编辑:甘冬娜;责任编辑:张睿梅。点击下方阅读原文即可查看全文。图片来源于文章原文及摄图网
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