醇溶蛋白荷載食品功能組分的研究進(jìn)展

黃 慧，李學(xué)艷，王君文，吳文惠,2，郭銳華,2，于慶梅，張朝燕,2,*

（1.上海海洋大學(xué)食品學(xué)院，國(guó)家淡水水產(chǎn)品加工技術(shù)研發(fā)分中心，上海水產(chǎn)品加工及貯藏工程技術(shù)研究中心，上海 201306；2.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部水產(chǎn)品貯藏保鮮質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估實(shí)驗(yàn)室（上海），上海 201306；3.上海海洋大學(xué)信息學(xué)院，上海 201306）

隨著食品工業(yè)的不斷進(jìn)步和生活水平的不斷提高，人們對(duì)食品健康和營(yíng)養(yǎng)更加關(guān)注，并嘗試開(kāi)發(fā)具有超出正常營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的創(chuàng)新型功能食品。功能性食品的開(kāi)發(fā)依賴(lài)于通過(guò)生物活性物質(zhì)的添加來(lái)賦予其獨(dú)特的功能、保健性及期望的質(zhì)地特性[1]，如多酚、植物甾醇、維生素、礦物質(zhì)、功能性脂類(lèi)、生物活性肽、益生菌等[2-7]。然而，疏水性生物活性物質(zhì)存在低水溶性、低生物利用度、在食品加工過(guò)程中易氧化或降解、在人類(lèi)胃腸道消化反應(yīng)中不穩(wěn)定等局限性。因此應(yīng)用食物載體對(duì)生物活性物質(zhì)進(jìn)行包埋來(lái)提高其穩(wěn)定性和利用率尤為重要。

生物活性物質(zhì)輸送系統(tǒng)包括納米顆粒、微球、微膠、脂質(zhì)體、水凝膠、纖維、乳液、膜等類(lèi)型，通過(guò)構(gòu)建這些輸送載體，可實(shí)現(xiàn)對(duì)包封物質(zhì)的保護(hù)、提高難溶物質(zhì)的溶解度和生物利用率、在食品中的兼容性[8]。載體材料主要包括合成的生物可降解高分子材料和天然高分子材料[9-10]。合成的高分子材料包括聚乳酸、DL-聚乳酸、聚乳酸-羥基乙酸共聚物等，但是這些通過(guò)化學(xué)合成的大部分載體在生物相容性、可降解性及細(xì)胞毒性等方面存在一些不足。用于包埋營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的天然生物材料主要包括蛋白質(zhì)、糖類(lèi)和脂質(zhì)[11]，其具有良好的生物兼容性、可降解性和低毒性，并且來(lái)源廣泛，可被生物吸收，在營(yíng)養(yǎng)遞送領(lǐng)域具有廣闊前景。

醇溶蛋白是禾本科作物種子中的一種主要貯存蛋白，是種子萌發(fā)時(shí)的主要碳源和氮源[12]，它包括玉米醇溶蛋白、小麥醇溶蛋白、大麥醇溶蛋白和高粱醇溶蛋白等。這些醇溶蛋白不僅自身耐受消化、具有獨(dú)特的自組裝能力，而且對(duì)疏水性生物活性物質(zhì)有較好親和力。這些醇溶蛋白作為植物來(lái)源的天然生物高分子物質(zhì)，因氨基酸組成不平衡，導(dǎo)致其不溶于水而溶于體積分?jǐn)?shù)50%～90%乙醇溶液，因其具有的良好生物相容性和可降解性而成為現(xiàn)階段食物載體的一大熱點(diǎn)。

1 醇溶蛋白的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及制備方法

1.1 玉米醇溶蛋白

玉米醇溶蛋白是玉米中主要的貯存蛋白[13]，玉米醇溶蛋白的平均分子質(zhì)量約為44 000 Da，是由具有不同分子質(zhì)量、溶解能力和電荷的肽鏈通過(guò)二硫鍵聚合而成的非均相混合物[14]；其因含有大于50%的疏水氨基酸基團(tuán)和較低含量的親水性氨基酸，而表現(xiàn)出兩親特性[15]。

玉米醇溶蛋白由于兩親特性能夠自組裝成多種有序結(jié)構(gòu)，了解玉米醇溶蛋白的自組裝機(jī)制是探索其構(gòu)建生物活性物質(zhì)遞送系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用的關(guān)鍵。玉米醇溶蛋白的兩親特性是其進(jìn)行自組裝的主要驅(qū)動(dòng)力[16]。Wang Yi等[17]發(fā)現(xiàn)玉米醇溶蛋白能夠在醇溶液中自組裝形成納米粒、微球結(jié)構(gòu)，并采用高分辨率透射電子顯微鏡（transmission electron microscope，TEM）研究其自組裝過(guò)程，發(fā)現(xiàn)隨著溶液極性的增強(qiáng)，玉米醇溶蛋白分子從α-螺旋結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)棣?折疊構(gòu)象，隨著蒸發(fā)的繼續(xù)，在疏水作用下β-折疊構(gòu)象反向排列，自組裝形成首尾相連的條帶，條帶通過(guò)卷曲最終形成納米顆粒（圖1）。

圖1 玉米醇溶蛋白從單個(gè)分子自組裝成微球的可能機(jī)制[17]Fig. 1 Possible mechanism for zein self-assembly from single molecule to nanospheres[17]

1.2 小麥醇溶蛋白

小麥醇溶蛋白是一種天然的糖蛋白，約占小麥胚乳貯存蛋白總量的50%～60%，分子質(zhì)量約為28～55 kDa，通過(guò)氫鍵、二硫鍵和分子內(nèi)的疏水相互作用形成三維球狀結(jié)構(gòu)[18]，含有大量的親脂性氨基酸和中性氨基酸[19]。中性氨基酸可以促進(jìn)其與黏膜的氫鍵相互作用，而親脂性氨基酸可以與生物組織通過(guò)疏水相互作用而作用[20]。

小麥醇溶蛋白可分為α、β、γ、ω 4 種主要類(lèi)型，其所占的比例分別為20%、30%、30%、15%。α、β、γ-醇溶蛋白結(jié)構(gòu)相似，主要包括1 個(gè)含有大量脯氨酸和谷氨酸的N-端、1 個(gè)由半胱氨酸和帶電殘基組成的C-端以及中間重復(fù)區(qū)域；α-醇溶蛋白包含6 個(gè)半胱氨酸，可以形成3 個(gè)分子內(nèi)二硫鍵；γ-醇溶蛋白包含8 個(gè)半胱氨酸，可以形成4 個(gè)分子內(nèi)二硫鍵。ω-醇溶蛋白不含半胱氨酸，其結(jié)構(gòu)主要以β轉(zhuǎn)角為主，幾乎沒(méi)有α-螺旋和β-折疊結(jié)構(gòu)，而α、β、γ-醇溶蛋白均存在該結(jié)構(gòu)（表1）。小麥醇溶蛋白在水溶液中的溶解度很低，在體積分?jǐn)?shù)70%的乙醇溶液中溶解性較好，這種低水溶性被認(rèn)為是因?yàn)槎蜴I協(xié)同疏水相互作用導(dǎo)致蛋白質(zhì)鏈呈折疊狀[21]。小麥醇溶蛋白可與疏水性生物活性物質(zhì)特異性結(jié)合，在消化道中以氫鍵、二硫鍵和疏水相互作用的方式與消化道內(nèi)的黏蛋白結(jié)合，并且更甚趨向于黏附在上消化道黏膜上，因此使生物活性物質(zhì)在消化道內(nèi)的停留時(shí)間延長(zhǎng)，吸收率提高[22]。此外，小麥醇溶蛋白中存在一定含量的色氨酸、亮氨酸等疏水性氨基酸，因此具有兩親性，該特性是小麥醇溶蛋白自組裝的重要依據(jù)。

表1 小麥醇溶蛋白的性質(zhì)[23]Table 1 Some properties of gliadins[23]

1.3 大麥醇溶蛋白

大麥醇溶蛋白是大麥的主要貯存蛋白質(zhì)，約占籽?？偟鞍缀康?0%～50%，分子質(zhì)量約為30～50 kDa[24]。大麥醇溶蛋白是從大麥中提取的疏水性蛋白質(zhì)，存在大量的疏水性基團(tuán)，在水中的溶解性低，能較好地溶解于70%乙醇溶液中，這些疏水性氨基酸殘基易與二硫鍵形成局部疏水中心，水分子難以破壞蛋白質(zhì)分子內(nèi)部氫鍵，導(dǎo)致其易于形成穩(wěn)定的高級(jí)結(jié)構(gòu)區(qū)域[25-26]，可應(yīng)用于緩釋材料載體。曹威[27]用X射線小角散射、動(dòng)態(tài)光散射和動(dòng)態(tài)流變儀研究了大麥醇溶蛋白在溶液中的構(gòu)象和聚集行為，結(jié)果表明：在體積分?jǐn)?shù)60%乙醇溶液中，大麥醇溶蛋白為細(xì)長(zhǎng)的棒狀結(jié)構(gòu)，內(nèi)部結(jié)構(gòu)或聚集體構(gòu)象呈高斯分布；蛋白結(jié)構(gòu)緊湊、外部?jī)A向于部分解折疊；隨濃度增加，大麥醇溶蛋白有輕微的聚集現(xiàn)象；掃描電子顯微鏡（scanning electron microscope，SEM）觀察結(jié)果顯示大麥醇溶蛋白微粒呈光滑、扁平的球狀，粒徑在8～15 μm范圍內(nèi)（圖2）。

圖2 大麥醇溶蛋白的SEM圖[27]Fig. 2 Scanning electron microscope image of hordein[27]

1.4 高粱醇溶蛋白

圖3 高粱醇溶蛋白的形態(tài)[30]Fig. 3 Morphology of kafirin[30]

高粱醇溶蛋白是高粱的主要貯存蛋白，約占高粱總蛋白的77%～82%[28]。高粱醇溶蛋白具有良好的生物相容性和可降解性[29]，它與玉米醇溶蛋白在結(jié)構(gòu)上有很大的相似性，Xiao Jie等[30]從高粱谷物中提取了高粱醇溶蛋白，其中α、β、γ-高粱醇溶蛋白和交聯(lián)-高粱醇溶蛋白分別占總高粱醇溶蛋白的68%、14%、6%和12%，并用原子力顯微鏡觀察高粱醇溶蛋白的形態(tài)和自組裝過(guò)程，結(jié)果顯示：在初始蛋白質(zhì)量濃度為0.1 mg/mL時(shí)，高粱醇溶蛋白以橢球或圓盤(pán)狀顆粒的形式均勻分散（圖3a、b）；當(dāng)初始蛋白質(zhì)量濃度增加到0.2 mg/mL時(shí)，除了單個(gè)球形顆粒外，開(kāi)始出現(xiàn)大的圓盤(pán)狀和棒狀顆粒（圖3c、d）；當(dāng)初始蛋白質(zhì)量濃度進(jìn)一步增加到0.5 mg/mL時(shí)，蛋白顆粒繼續(xù)聚集，形成更大的圓盤(pán)狀或桿狀結(jié)構(gòu)（圖3e、f）。蛋白質(zhì)的質(zhì)量濃度和溶劑的極性可以影響高粱醇溶蛋白的自組裝，因此通過(guò)改變蛋白質(zhì)量濃度和溶劑極性是調(diào)節(jié)醇溶性生物材料原纖化的一種簡(jiǎn)便方式。

1.5 醇溶蛋白的功能性質(zhì)

谷物醇溶蛋白諸多功能性質(zhì)是蛋白質(zhì)兩大分子特性的體現(xiàn)，即表面性質(zhì)和水動(dòng)力學(xué)特性。表面性質(zhì)包括吸濕特性、分散性、溶解性、起泡性、乳化性、保水性與保油性等，其由蛋白質(zhì)表面的親水/疏水及立體特征所決定；水動(dòng)力學(xué)特性主要包括黏度、增稠、凝膠及組織化等功能特性，其主要與蛋白質(zhì)分子質(zhì)量、形狀及分子柔順性有關(guān)。醇溶蛋白的表面性質(zhì)主要受氨基酸組成、分布以及折疊方式的影響，而水動(dòng)力學(xué)特性更容易受到醇溶蛋白的物理形狀和分子質(zhì)量的制約（表2）。

表2 醇溶蛋白的功能特性Table 2 Functional properties of prolamines

1.6 醇溶蛋白的提取方法

醇溶蛋白的提取多采用有機(jī)溶劑提取法，利用在特定溶劑中溶解度的差異而完全或部分分離。常用的方法有超聲輔助法、微波法、Obsorne法、超聲波-微波輔助法等。任婷婷[35]采用超聲輔助法提取玉米醇溶蛋白，通過(guò)正交試驗(yàn)確定其最優(yōu)提取條件為：乙醇體積分?jǐn)?shù)70%、超聲波處理時(shí)間120 min、料液比1∶12、pH 11，玉米醇溶蛋白的提取率為86.6%。侯菲菲等[32]采用微波法提取小麥醇溶蛋白，通過(guò)設(shè)計(jì)單因素試驗(yàn)和正交優(yōu)化試驗(yàn)確定微波法提取小麥醇溶蛋白的最佳工藝條件為：乙醇體積分?jǐn)?shù)75%、料液比1∶25、微波提取時(shí)間120 s、微波功率450 W。劉丹等[34]采用超聲輔助酶法制備高粱醇溶蛋白，通過(guò)建立二次多項(xiàng)的數(shù)學(xué)模型，優(yōu)化得出高粱醇溶蛋白超聲輔助酶法提取的最佳工藝條件為：加酶量1%、酶作用時(shí)間3 h、乙醇體積分?jǐn)?shù)60%、超聲波作用時(shí)間19 min。曹威等[36]采用Obsorne法提取大麥醇溶蛋白，結(jié)果表明最佳提取條件為：乙醇體積分?jǐn)?shù)70%、液料比6∶1、溫度25 ℃、提取時(shí)間2.0 h，所得大麥醇溶蛋白純度為82.1%，提取率為2.95%。耿存花[37]利用超聲波-微波輔助技術(shù)提取高粱醇溶蛋白，通過(guò)正交試驗(yàn)優(yōu)化確定最佳提取條件為：超聲功率、溫度和時(shí)間分別是410 W、63 ℃和31 min，在此條件下高粱醇溶蛋白得率為7.80%。

2 醇溶蛋白微粒的制備方法

醇溶蛋白微粒制備的方法主要反溶劑法、液-液分散法，新型方法有超臨界反溶劑（supercritical antisolvent，SAS）法、電噴霧法、靜電紡絲等方法。

2.1 反溶劑法及液-液分散法

反溶劑法是指在溶劑中加入反溶劑，使溶質(zhì)溶解度下降，從而聚集成顆粒的方法。將醇溶蛋白溶解在體積分?jǐn)?shù)55%～90%乙醇溶液中，混合溶液再均勻分散到水相中，使醇相濃度迅速降低，醇溶蛋白過(guò)飽和形成顆粒，關(guān)鍵影響因素有攪拌速度、時(shí)間、超聲參數(shù)、醇溶蛋白濃度等。主要機(jī)理是：醇溶蛋白在不同溶劑條件下溶解度不同，當(dāng)醇相濃度降低時(shí)，醇溶蛋白的溶解度降低，從而產(chǎn)生聚集和沉淀。液-液分散法是將醇溶蛋白溶解在某種溶劑中，使用超聲或者磁力攪拌使其溶解完全，然后逐滴分散到分散液中，可自組裝成納米顆粒。

李曉暉等[38]采用反溶劑法制備姜黃素-高粱醇溶蛋白復(fù)合顆粒，對(duì)其理化性質(zhì)及穩(wěn)定性進(jìn)行研究，結(jié)果表明：最佳芯壁比為1∶10，此條件下制備的復(fù)合納米顆粒的平均粒徑為13.17 μm，Zeta電位為19.38 mV，得率、包封率和負(fù)載率分別為87.51%、62.61%、6.51%，顆粒粒徑均一、表面多微孔結(jié)構(gòu)，并且紫外光穩(wěn)定性提高了33%，用高粱醇溶蛋白包埋姜黃素不僅可以增強(qiáng)其自身抗氧化活性，而且提高了復(fù)合顆粒的穩(wěn)定性。孔祥珍等[39]采用反溶劑法制備白藜蘆醇-小麥醇溶蛋白納米粒子，研究了乙醇體積分?jǐn)?shù)、蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)、分散液pH值、分散液鹽濃度等因素對(duì)復(fù)合納米粒子的粒徑及Zeta電位的影響，結(jié)果表明：在乙醇體積分?jǐn)?shù)為65%、蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%、分散液pH值為4.5、分散液鹽濃度為0.00 mol/L時(shí)得到的小麥醇溶蛋白納米粒子較理想，用其包埋白藜蘆醇，發(fā)現(xiàn)芯壁比為1∶40時(shí)包埋率最高，為55.0%，載藥率為1.5%；負(fù)載的白藜蘆醇復(fù)合納米粒子表面光滑、顆粒較小，表明小麥醇溶蛋白具有較好的包埋特性。朱美如等[40]采用反溶劑法制備蘆丁-玉米醇溶蛋白復(fù)合顆粒，并以此為穩(wěn)定劑制備Pickering乳液，研究了乳液的穩(wěn)定性和抗氧化性，結(jié)果表明此方法可以有效使玉米醇溶蛋白對(duì)疏水活性物質(zhì)蘆丁進(jìn)行高效包埋，不僅實(shí)現(xiàn)了復(fù)合納米級(jí)顆粒的制備，還保留了蘆丁的抗氧化活性，且玉米醇溶蛋白-蘆丁納米復(fù)合顆?？梢蕴岣逷ickering乳液的穩(wěn)定性和抗氧化能力。王思琦等[41]采用液-液分散法制備阿魏酸-大麥醇溶蛋白復(fù)合納米粒子，對(duì)復(fù)合顆粒進(jìn)行多項(xiàng)表征，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)阿魏酸、大麥醇溶蛋白質(zhì)量比為1∶5時(shí)，制得的復(fù)合納米顆粒的粒徑為（446.2±12.6）nm，Zeta電位為（16.65±0.20）mV，粒子的分散性良好，呈均勻規(guī)則的圓球狀，包封率及負(fù)載率分別為28.35%、5.37%。

2.2 超臨界反溶劑法

SAS法是一種制備醇溶蛋白傳遞系統(tǒng)的新型方法，相較于傳統(tǒng)制備方法，SAS制備的醇溶蛋白顆粒粒徑小、粒度分布可控、殘余有機(jī)溶劑少、反應(yīng)條件溫和、包封率高。其原理是將溶質(zhì)先溶于有機(jī)溶劑中形成溶液，再將溶液迅速?lài)姙⒃诔R界流體（supercritical fluid，SCF）中，由于此溶液的溶質(zhì)不溶于SCF，但溶劑卻能與SCF互溶；因此，當(dāng)溶液與SCF接觸時(shí)，極短時(shí)間內(nèi)可使溶液形成極大的過(guò)飽和度，促使溶質(zhì)以納米或微米顆粒析出（圖4）。該法的關(guān)鍵控制因素是調(diào)節(jié)過(guò)程參數(shù)如溫度、壓力、流速等，從而可以達(dá)到控制顆粒粒徑和晶型的目的。

圖4 SAS過(guò)程流程示意圖Fig. 4 Schematic diagram of supercritical anti-solvent process

Zhong Qixin等[42]使用玉米醇溶蛋白用作載體材料，并且使用體積分?jǐn)?shù)90%乙醇溶液作為溶劑，采用SAS法微囊化雞蛋清溶菌酶，所制得的復(fù)合微膠囊表面光滑、基質(zhì)連續(xù)，置室溫下36 d內(nèi)可以觀察到溶菌酶的釋放規(guī)律，其中在pH 2～8磷酸鹽緩沖液下釋放較慢。研究表明SAS法可能是制備一般認(rèn)為安全輸送系統(tǒng)以提高抗菌功效的可行方法。

2.3 電噴霧法

電噴霧法又稱(chēng)電流體驅(qū)動(dòng)霧化法，可用來(lái)制備單分散納米顆粒，與其他制備微膠囊的技術(shù)相比，電噴霧法具有諸多優(yōu)勢(shì)，如包埋率高、不需要耗時(shí)長(zhǎng)的相分離過(guò)程，且易于獲得較均一的不同粒徑的顆粒。電噴霧的原理如下：流體在電場(chǎng)力和機(jī)械力的作用下發(fā)生噴射，分裂成細(xì)小的沉積滴，當(dāng)電流體表面加上足夠的電場(chǎng)力時(shí)，電場(chǎng)剪切力可以把在噴嘴外的液滴延長(zhǎng)，從而形成射流和錐柱，由于流體表面電荷的加速，射流會(huì)進(jìn)一步分裂成細(xì)小沉積滴。

Gomez-Estaca等[43]用電噴霧法制備了負(fù)載姜黃素的玉米醇溶蛋白納米復(fù)合顆粒，包封效率約為85%～90%，姜黃素均勻分布在玉米醇溶蛋白基質(zhì)中；X射線衍射圖顯示，姜黃素在納米顆粒中保持無(wú)定形狀態(tài)，證明其與玉米醇溶蛋白緊密接觸；將得到的復(fù)合顆粒在23 ℃、相對(duì)濕度43%的黑暗條件中貯存3 個(gè)月后，顆粒的尺寸、形態(tài)及姜黃素含量的變化都不明顯。

2.4 靜電紡絲

靜電紡絲是一種利用高壓電場(chǎng)產(chǎn)生的靜電力形成射流，并快速固化制備納米纖維的技術(shù)，其中高壓電源輸出電壓為1～30 kV，聚合物溶液通過(guò)電場(chǎng)力從一個(gè)注射器針頭引入收集器中，注射器中的溶液在靜電場(chǎng)的作用下開(kāi)始充電，并形成“泰勒錐”。當(dāng)靜電作用力能夠克服液體表面張力的束縛時(shí)，“泰勒錐”流體開(kāi)始噴出，形成射流。在靜電作用力、表面張力、注射器推力以及重力等相互作用下，射流開(kāi)始拉伸并發(fā)生旋轉(zhuǎn)。隨著溶劑的快速揮發(fā)，射流射向收集板并固化形成納米纖維[44]，具體原理見(jiàn)圖5。

圖5 靜電紡絲過(guò)程原理圖Fig. 5 Schematic diagram of electrospinning process

Altan等[45]成功地通過(guò)靜電紡絲將高揮發(fā)性香芹酚包埋在玉米醇溶蛋白和聚乳酸復(fù)合載體中，傅里葉變換紅外光譜和熱重分析結(jié)果表明，香芹酚被包埋在電紡玉米醇溶蛋白和聚乳酸纖維復(fù)合載體中；負(fù)載香芹酚的玉米醇溶蛋白纖維的抗氧化活性為62%～75%，而聚乳酸纖維的抗氧化活性?xún)H為53%～65%。復(fù)合纖維膜顯示出持續(xù)的擴(kuò)散控制釋放能力。因此，靜電紡絲技術(shù)在食品和營(yíng)養(yǎng)保健品、生物活性食品包裝和食品加工行業(yè)具有良好的潛力。

3 醇溶蛋白荷載食品功能組分的應(yīng)用

3.1 醇溶蛋白荷載營(yíng)養(yǎng)素遞送領(lǐng)域的應(yīng)用

類(lèi)似于藥物性質(zhì)，通常所述的營(yíng)養(yǎng)素具有疏水性。醇溶蛋白應(yīng)用于營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)輸送體系優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在：提高食品生物活性成分的生物利用度、增強(qiáng)營(yíng)養(yǎng)素的穩(wěn)定性、提高精油的抗菌活性、保持食品著色劑的功效等方面。

3.1.1 多酚類(lèi)物質(zhì)

多酚類(lèi)物質(zhì)是植物化學(xué)成分中含量較豐富的一類(lèi)化合物，具有較強(qiáng)的抗氧化活性，是人和動(dòng)物膳食中所必需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，但其對(duì)氧氣、光、酶、濕度、pH值等因素敏感，在貯藏環(huán)境或者胃腸道中易降解。多酚可以通過(guò)非共價(jià)相互作用，如氫鍵和疏水相互作用，與脯氨酸含量豐富的蛋白質(zhì)發(fā)生強(qiáng)烈的相互作用[46-48]，醇溶蛋白的包埋可以為其提供保護(hù)。

黃旭琳等[49]利用反溶劑法和靜電沉積法制備負(fù)載姜黃素的核/殼型復(fù)合納米顆粒，得到的納米顆粒為表面光滑的球形，平均粒徑為133 nm，對(duì)1,1-二苯基-2-三硝基苯肼自由基的清除率明顯高于姜黃素乙醇溶液，但納米顆粒的抑菌效果較差；納米顆粒包埋的姜黃素消化吸收率較與納米顆粒組分完全相同的姜黃素-玉米醇溶蛋白-果膠的混合物中姜黃素消化吸收率提高了4 倍。因此，納米顆粒包埋的姜黃素具有較高的抗氧化活性及消化吸收率，在功能性食品及藥物方面有良好的應(yīng)用前景。Yang Shufang等[50]采用反溶劑沉淀法制備了負(fù)載姜黃素的小麥醇溶蛋白和卵磷脂的復(fù)合納米顆粒，結(jié)果表明小麥醇溶蛋白-卵磷脂復(fù)合納米粒子明顯提高了納米粒子中姜黃素的包封效率、紫外光和熱穩(wěn)定性、抗氧化活性。

3.1.2 油脂

油脂難溶于水，且通常不穩(wěn)定，易氧化造成風(fēng)味損失、生物活性降低，甚至產(chǎn)生有毒有害物質(zhì)。醇溶蛋白不溶于水，能夠吸附油脂，可用于包埋油脂，提高其生物利用率。

Chen Yu等[51]用反溶劑法制備檸檬烯-玉米醇溶蛋白-酪蛋白酸鈉微膠囊，觀察到在微膠囊的破壁釋放階段，檸檬烯的釋放速率明顯低于檸檬烯-乳清分離蛋白微膠囊中檸檬烯的釋放速率；在持續(xù)釋放階段，檸檬烯的釋放速率趨于平緩，符合零級(jí)動(dòng)力學(xué)；微膠囊在加速貯存條件（室溫?cái)嚢瑁┫?，檸檬烯的保留率高于乳清分離蛋白穩(wěn)定乳液中的檸檬烯的保留率，這是由于微膠囊的玉米醇溶蛋白-酪蛋白酸鈉殼層存在固體阻隔作用。Wu Yunpeng等[52]使用液-液分散方法將具有相似化學(xué)結(jié)構(gòu)的兩種精油（百里酚和香芹酚）包封在玉米醇溶蛋白的納米顆粒中，在玉米醇溶蛋白納米顆粒中包封精油可以將其溶解度提高14 倍，且不會(huì)降低它們清除自由基和抑制大腸桿菌生長(zhǎng)的能力。在另一項(xiàng)研究中，用玉米醇溶蛋白包裹的百里酚納米粒子在酪蛋白酸鹽和鹽酸殼聚糖鹽的雙層穩(wěn)定作用下，在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)具有更強(qiáng)的抗微生物作用[53]。

3.1.3 益生菌

益生菌是一類(lèi)對(duì)宿主有益的活性微生物，定植于人體腸道、生殖系統(tǒng)內(nèi)，對(duì)改善宿主腸道微生態(tài)具有重要作用作用。在食品工業(yè)中，牛奶、飲料、冷凍酸奶、奶酪、冰淇淋、乳醬、發(fā)酵豆制品的生產(chǎn)中常伴隨著大量益生菌的生產(chǎn)。由于益生菌對(duì)環(huán)境敏感，不易存活，因此，在生產(chǎn)過(guò)程中需要對(duì)益生菌提供一定的保護(hù)，有研究報(bào)道包埋技術(shù)能實(shí)現(xiàn)這一目的[54]。

Laelorspoen等[55]將益生菌包埋在通過(guò)電噴霧形成的藻酸鹽微膠囊中，提高了嗜酸乳桿菌在胃液中的存活率，再用檸檬酸改性的玉米醇溶蛋白包埋，從而形成含有嗜酸乳桿菌的藻酸鹽-玉米醇溶蛋白核-殼微膠囊；研究了檸檬酸濃度以及電噴霧條件對(duì)獲得的核殼微膠囊形態(tài)、包封細(xì)胞計(jì)數(shù)和孵化后存活細(xì)胞數(shù)的影響。結(jié)果表明，檸檬酸濃度的增加不影響核-殼微膠囊粒徑大小及粒徑分布，但包封的嗜酸乳桿菌活細(xì)胞數(shù)顯著降低，然而，隨著玉米醇溶蛋白溶液酸度的增加，存活細(xì)胞數(shù)顯著減少。將包埋微粒在模擬胃液中消化2 h，包埋的嗜酸乳桿菌僅減少1（lg（CFU/mL）），而未包埋的細(xì)菌數(shù)量減少約5（lg（CFU/mL））。

3.2 醇溶蛋白復(fù)合物載體的應(yīng)用

近年來(lái)，制備聚合物-聚合物復(fù)合物的遞送系統(tǒng)也備受關(guān)注[56-57]。聚合物-聚合物復(fù)合物遞送系統(tǒng)涉及不同作用機(jī)制，包括靜電相互作用、疏水相互作用、氫鍵和范德華力。醇溶蛋白作為弱聚合電解質(zhì)，與其他生物聚合物（多糖或蛋白質(zhì)）通過(guò)疏水相互作用和氫鍵形成復(fù)合物。研究人員在制備微米級(jí)玉米醇溶蛋白輸送體系，或在不同pH值下采用懸浮劑制備玉米醇溶蛋白納米粒子時(shí)，發(fā)現(xiàn)冷凍干燥后的納米粒子復(fù)溶會(huì)產(chǎn)生大量聚集的現(xiàn)象[42]。此外有研究發(fā)現(xiàn)，相對(duì)于微米級(jí)別的粒子，納米粒子更易受pH值、溫度以及鹽離子濃度等條件的影響，這些因素會(huì)導(dǎo)致蛋白質(zhì)發(fā)生聚集，粒子變得不穩(wěn)定[58-59]；酪蛋白酸鈉具有乳化活性、熱穩(wěn)定性、水溶性等特性，其與小麥醇溶蛋白、玉米醇溶蛋白等混合可形成具有良好形態(tài)特征的粒子，被視作荷載活性物質(zhì)的潛力材料。Xue Jinli等[60]采用液-液分散法制備了玉米醇溶蛋白-酪蛋白酸鈉復(fù)合納米顆粒，并成功包埋姜黃素，分別使用粒徑和Zeta電位儀、TEM、差示掃描量熱儀等對(duì)復(fù)合納米粒子進(jìn)行表征，結(jié)果表明，復(fù)合納米顆粒呈球狀，平均粒徑、多分散指數(shù)、Zeta電位分別為187.16 nm、0.13、36.43 mV，在水中具有理想的再分散性；玉米醇溶蛋白酪蛋白酸鈉復(fù)合納米粒子能夠改善姜黃素的水溶性，提高其對(duì)熱和紫外線照射的穩(wěn)定性和生物利用度。有研究者加入酪蛋白或表面活性劑來(lái)改善復(fù)合納米體系的穩(wěn)定性與再分散性，Liu Chengzhen等[61]制備小麥醇溶蛋白和酪蛋白混合蛋白負(fù)載原花青素的復(fù)合納米顆粒，探究了蛋白和原花青素的比例、蛋白濃度、氯化鈉濃度、pH值和時(shí)間對(duì)復(fù)合納米顆粒表征的影響，結(jié)果表明，在最優(yōu)條件下，通過(guò)TEM觀察到復(fù)合納米粒子呈現(xiàn)粒徑約30 nm的規(guī)則形狀，其抗氧化能力分別比純?cè)ㄇ嗨卦诼然c（0.8 mol/L）、紫外線輻射（10 W）和加熱處理（80 ℃、30 min）條件下提高了12%、26%和14%；因此醇溶蛋白和酪蛋白的聚合物可以作為原花青素的保護(hù)性載體。

一些研究表明多糖與蛋白質(zhì)相互作用可用于改善蛋白質(zhì)納米粒子對(duì)環(huán)境的穩(wěn)定性。Li Hao等[62]在pH 4.0時(shí)成功制備了玉米醇溶蛋白-可溶性大豆多糖（soluble soybean polysaccharide，SSPS）負(fù)載槲皮素的復(fù)合納米粒子，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，SSPS可以在pH 2.0～8.0下有效穩(wěn)定玉米醇溶蛋白納米顆粒的聚集；復(fù)合納米顆粒通過(guò)靜電、氫鍵和疏水相互作用形成，在鹽、熱和長(zhǎng)期貯存中表現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性；SSPS作為一種穩(wěn)定劑能夠調(diào)節(jié)玉米醇溶蛋白納米粒子的表面疏水性；SSPS的存在顯著提高了納米粒子的包封效率和光化學(xué)穩(wěn)定性，玉米醇溶蛋白-SSPS納米粒子具有很大的潛力，可用作生物活性化合物的納米遞送系統(tǒng)。黃旭琳等[49]利用靜電沉積法將果膠吸附到納米顆粒表面，利用果膠羧基基團(tuán)的靜電排斥穩(wěn)定納米顆粒，制得的納米顆粒具有較好的水分散性，用海藻酸鈉替代部分果膠，制備負(fù)載姜黃素的玉米醇溶蛋白-多糖復(fù)合納米顆粒，研究納米顆粒包埋的姜黃素清除自由基能力及抗菌活性，并以模擬消化液研究姜黃素的生物利用度。結(jié)果表明，納米顆粒負(fù)載的姜黃素比乙醇溶解的姜黃素具有更高的清除1,1-二苯基-2-三硝基苯肼自由基能力，從而說(shuō)明納米顆粒負(fù)載姜黃素對(duì)提高其抗氧化活性是有效的。

為改善醇溶蛋白/殼聚糖復(fù)合物輸送體系，常采用水溶性殼聚糖衍生物即羧甲基殼聚糖取代殼聚糖。Xiao Jie等[30]分別制備了負(fù)載姜黃素的高粱醇溶蛋白納米顆粒和負(fù)載姜黃素的羧甲基殼聚糖-高粱醇溶蛋白復(fù)合納米顆粒，兩種納米顆粒都呈球形，通過(guò)動(dòng)態(tài)光散射和原子力顯微鏡觀察，羧甲基殼聚糖-高粱醇溶蛋白負(fù)載姜黃素的納米顆粒平均粒徑較大，這兩種顆粒包封率和負(fù)載率分別為（55.0±1.1）%、（5.0±0.1）%和（86.1±2.1）%、（6.1±0.2）%。與天然姜黃素相比，添加羧甲基殼聚糖復(fù)合納米顆粒光穩(wěn)定性顯著改善，并且在胃腸道中有較好的溶出曲線以及有效的細(xì)胞攝取行為（表3）。

表3 不同聚合物與醇溶蛋白形成的復(fù)合體系Table 3 Composite systems of different polymers and prolamines

4 醇溶蛋白荷載食品功能組分的消化特性及釋放規(guī)律

疏水性生物活性物質(zhì)由于其溶解度低而不易被人體吸收，可通過(guò)構(gòu)建醇溶蛋白荷載食品功能組分的微粒來(lái)提高其在人體胃腸道中的消化率，并且探究其釋放規(guī)律。田倚凡等[63]采用反溶劑法制備蘿卜硫素-玉米醇溶蛋白納米水分散體，對(duì)其理化性質(zhì)及蘿卜硫素的釋放特性進(jìn)行了研究，結(jié)果顯示，在模擬胃液中時(shí)，蘿卜硫素、玉米醇溶蛋白質(zhì)量比為1：25的納米水分散體在0～60 min內(nèi)，蘿卜硫素的累計(jì)釋放率接近50%，0～120 min內(nèi)累計(jì)釋放率接近80%，此釋放類(lèi)型為快速釋放型；120～240 min，在模擬小腸液中，納米水分散體中蘿卜硫素的累計(jì)釋放率將近95%，釋放實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，玉米醇溶蛋白納米顆粒中的蘿卜硫素為快速釋放型。Cheng等[64]制備了包埋葉黃素的玉米醇溶蛋白納米顆粒，并且對(duì)其進(jìn)行體外胃腸模擬消化。結(jié)果表明，葉黃素包埋到玉米醇溶蛋白納米顆粒中后，消化穩(wěn)定性提高。黃旭琳等[49]采用反溶劑法和靜電沉積法制備負(fù)載姜黃素的核/殼型復(fù)合納米顆粒，采用模擬體外消化實(shí)驗(yàn)測(cè)定消化吸收率，結(jié)果顯示，納米顆粒包埋的姜黃素經(jīng)消化后在消化液中的濃度是未進(jìn)行包埋的同組分混合物消化后的4 倍，這充分說(shuō)明經(jīng)過(guò)納米顆粒包埋的姜黃素能更有效地釋放到消化液中從而被人體吸收。

5 結(jié) 語(yǔ)

醇溶蛋白在開(kāi)發(fā)具有應(yīng)用前景的食物載體、保護(hù)各種疏水性生物活性物質(zhì)以及提高這些生物活性物質(zhì)的穩(wěn)定性和生物利用率方面具有巨大潛力。醇溶蛋白可以被廣泛用于制備多種微米或納米顆粒、纖維、薄膜、水凝膠等。隨著人們對(duì)功能性食品的廣泛關(guān)注，基于醇溶蛋白的先進(jìn)傳遞系統(tǒng)的發(fā)展將擴(kuò)大其應(yīng)用范圍。然而，對(duì)于功能性成分復(fù)雜的食物系統(tǒng)中制備傳遞系統(tǒng)具有一定的挑戰(zhàn)性，因?yàn)檫@不僅需要考慮到功能性食品復(fù)雜基質(zhì)的穩(wěn)定性和生物利用度，還需保證食品的質(zhì)地、味道、外觀和成分。此外，盡管用于制備傳遞系統(tǒng)的方法在實(shí)驗(yàn)室規(guī)模上取得了成功，但在食品工業(yè)大規(guī)模生產(chǎn)中仍然存在局限性和困難；因此，大規(guī)模生產(chǎn)納米級(jí)輸送系統(tǒng)的新技術(shù)是未來(lái)研究的另一個(gè)問(wèn)題。未來(lái)該領(lǐng)域的發(fā)展方向是設(shè)計(jì)多種穩(wěn)定劑與醇溶蛋白制成復(fù)合顆粒，該顆粒可同時(shí)用于多種目的，如功能性成分傳遞和食品分散（如乳劑和泡沫）界面穩(wěn)定。最后，醇溶蛋白載體材料在體內(nèi)的毒性還不明確，需要對(duì)這些醇溶蛋白傳遞系統(tǒng)進(jìn)行更多的體內(nèi)評(píng)估，以了解它們?cè)谌祟?lèi)胃腸道中的生物學(xué)命運(yùn)以及它們?cè)谏項(xiàng)l件下的有效性和安全性。