果膠/酪蛋白酸鈉復(fù)合運(yùn)載體系的構(gòu)建及對番茄紅素的控釋機(jī)理

王擎宇，王夢遙，黃慧敏，蔣 云，董會彬，陳 蕾

（安徽大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，安徽省生態(tài)工程與生物技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，安徽 合肥 230601）

番茄紅素是一種極具開發(fā)前景的脂溶性功能成分，具有多種生理活性[1-4]。然而，番茄紅素的加工穩(wěn)定性差、生物利用度低[5-6]。目前，國內(nèi)外大多通過單一的大分子載體來構(gòu)建運(yùn)載體系[7-9]，從而實(shí)現(xiàn)對脂溶性食品功能因子的負(fù)載與控制釋放。如利用一些大分子食品原料（大豆分離蛋白、糊化玉米淀粉等）作為載體，制備微膠囊[10]、納米乳狀液[11]和納米脂質(zhì)體[12]等對功能成分進(jìn)行包埋和裝載，借助這些特殊的載體系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)活性物質(zhì)在體內(nèi)的運(yùn)輸。然而，對于不穩(wěn)定且具光敏性的脂溶性功能因子，環(huán)境條件對載體系統(tǒng)的穩(wěn)定性影響較大。而且單一載體體系容易分散而產(chǎn)生聚沉現(xiàn)象，造成營養(yǎng)組分的快速釋放（突釋）而不利于其吸收和利用。

蛋白質(zhì)和多糖可以通過組裝來構(gòu)建納米粒子等納米復(fù)合體系[13-14]，該體系擁有蛋白質(zhì)的疏水自組裝特性和多糖良好的溶解性，可以用來輸送疏水性的功能活性成分，大分子的空間位阻效應(yīng)可有效抑制顆粒間的聚集、沉降，加之良好的生物相容性、較強(qiáng)的抗壓、抗熱能力及環(huán)境適應(yīng)性，可以滿足不同活性物質(zhì)的需求。酪蛋白是牛奶、羊奶和人奶中的主要蛋白質(zhì)，可被視為由親水性氨基酸和疏水性氨基酸所構(gòu)成的兩親嵌段型共聚物[15-16]。酪蛋白的結(jié)構(gòu)特征賦予其眾多的功能特性，包括與離子和小分子的結(jié)合性能以及良好的表面活性、穩(wěn)定性、成膠性和親水性等。而果膠是一種帶有負(fù)電荷的多糖，溶解后具有合適的黏度、良好的成膜性和生物黏附性，而且無毒、生物相容性好，在胃中不被降解，直至腸道才可發(fā)生生物降解，是一種良好的靶向載體材料[17-18]。

基于此，本研究通過靜電聚合的方法，將帶正電荷的酪蛋白酸鈉和帶負(fù)電荷的果膠通過靜電相互作用制備聚電解質(zhì)復(fù)合納米粒子，復(fù)合納米粒子在水相中可形成核殼結(jié)構(gòu)[19]的球狀膠束，可以用于包埋番茄紅素（圖1），酪蛋白酸鈉通過氫鍵和疏水相互作用提供結(jié)合生物活性化合物的親和力，從而有助于提高包埋效率，而果膠作為屏障防止胃液條件下蛋白質(zhì)的酶降解，從而保障腸內(nèi)包埋化合物的持續(xù)釋放[20]。

圖1 果膠/酪蛋白酸鈉復(fù)合運(yùn)載體包埋番茄紅素的原理Fig. 1 Principle for the encapsulation of lycopene in pectin/sodium caseinate composite carrier

本實(shí)驗(yàn)構(gòu)建負(fù)載番茄紅素的果膠/酪蛋白酸鈉復(fù)合運(yùn)載體系，研究番茄紅素的添加量對番茄紅素的封裝效率；通過傅里葉變換紅外光譜（Fourier transforminfrared spectroscopy，F(xiàn)T-IR）、透射電子顯微鏡（transmission electron microscope，TEM）、熱重分析（thermogravimetric analysis，TGA）、差示掃描量熱（differential scanning calorimetry，DSC）儀對三元復(fù)合物納米粒子進(jìn)行表征，分析復(fù)合物的粒徑分布、化學(xué)結(jié)構(gòu)和表觀形態(tài)；構(gòu)建體外模擬胃、腸道消化模型，以包埋率和裝載量為指標(biāo)，研究番茄紅素在不同pH值和不同濃度消化道模擬液（模擬胃液、腸液）中的釋放行為，測定番茄紅素的釋放效率，同時(shí)對番茄紅素的胃腸道控制釋放機(jī)制進(jìn)行初步探討。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

果膠 阿拉丁試劑（上海）有限公司；番茄紅素、酪蛋白酸鈉 上海麥克林生化科技有限公司；乙酸乙酯、胃蛋白酶、胰蛋白酶、脫氧膽酸鹽 合肥拜爾迪化學(xué)科技有限公司；氫氧化鈉、氯化鈉、磷酸二氫鉀、濃鹽酸 國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

TU-1901雙光束紫外-可見分光光度計(jì) 北京普析通用儀器有限責(zé)任公司；KQ5200E超聲波清洗器 昆山市超聲儀器有限公司；3K15離心機(jī) 德國Sigma公司；HH-S4數(shù)顯恒溫水浴鍋 金南儀器制造有限公司；Mastersizer 3000激光粒度儀 英國馬爾文儀器有限公司；真空冷凍干燥機(jī) 德國Marin Christ公司；JEM-2100高分辨TEM 日本電子株式會社；Q2000 DSC儀美國TA儀器公司；VERTEX 80傅里葉變換紅外顯微聯(lián)機(jī)系統(tǒng) 德國Bruker公司；STA 449 F3同步熱分析儀 德國NETZSCH公司。

1.3 方法

1.3.1 果膠/酪蛋白酸鈉聚電解質(zhì)復(fù)合納米粒子的構(gòu)建

取5 份200 mg酪蛋白酸鈉粉末，分別與20、40、60、80 mg果膠混合，加25 mL去離子水，超聲振蕩使其溶解，用稀NaOH溶液調(diào)節(jié)至pH 7.0，經(jīng)透析后保存于4 ℃冰箱備用。

1.3.2 番茄紅素標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

準(zhǔn)確稱量2.5 mg番茄紅素溶于乙酸乙酯中，定容至50 mL，制成質(zhì)量濃度為50 μg/mL的儲備液，準(zhǔn)確移取0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 mL儲備液于試管，加乙酸乙酯至5 mL，使番茄紅素終質(zhì)量濃度分別為0、2.0、4.0、6.0、8.0、10.0 μg/mL，以零點(diǎn)管作空白，于471 nm波長處[21]測定吸光度A，以番茄紅素質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)，吸光度為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，得回歸方程：y＝0.241 5x，R2＝0.999 3，線性關(guān)系良好。

1.3.3 果膠/酪蛋白酸鈉比例的確定

以番茄紅素/二元復(fù)合物的質(zhì)量比為10%進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，按表1取不同果膠/酪蛋白酸鈉質(zhì)量比二元復(fù)合物，并按比例添加番茄紅素，超聲混勻20 min，在6 000 r/min、4 ℃下離心8 min，棄去上清液，加3～4 mL乙酸乙酯，在6 000 r/min、4 ℃下離心8 min，取上清液，重復(fù)3 次，將上清液置于容量瓶中定容，測吸光度，按公式（1）計(jì)算包埋率。

式中：m為加入到二元復(fù)合物中番茄紅素總質(zhì)量/mg；A471nm為471 nm波長處樣品吸光度平均值；V為上清液定容后總體積/mL。

表1 果膠/酪蛋白酸鈉質(zhì)量比為10%、20%、30%、40%的果膠/酪蛋白酸鈉-番茄紅素的制備Table 1 Preparation of SC/pectin-lycopene with pectin/SC mass ratios of 10%, 20%, 30% and 40%

1.3.4 番茄紅素/二元復(fù)合物比例質(zhì)量比（負(fù)載率）的確定

負(fù)載率按公式（2）計(jì)算。

以果膠/酪蛋白酸鈉質(zhì)量比為20%進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，按表2取果膠/酪蛋白酸鈉溶液，并分別按負(fù)載率為4%、8%、10%、12%、16%添加番茄紅素，按1.3.3節(jié)超聲混勻20 min及后續(xù)方法測定吸光度并計(jì)算包埋率。

表2 負(fù)載率為4%、8%、10%、12%、16%的果膠/酪蛋白酸鈉-番茄紅素的制備Table 2 Preparation of SC/pectin-lycopene with loading rates of 4%,8%, 10%, 12% and 16%

1.3.5 結(jié)構(gòu)表征及指標(biāo)測定

配制果膠/酪蛋白酸鈉質(zhì)量比20%的二元復(fù)合物和果膠/酪蛋白酸鈉質(zhì)量比20%、番茄紅素負(fù)載率為8%的三元復(fù)合物，置于-80 ℃冰箱冷凍2 h，用凍干機(jī)凍干備用。

1.3.5.1 粒徑、PDI測定

將番茄紅素分別與不同比例的果膠/酪蛋白酸鈉（10%、20%、30%、40%）按質(zhì)量比8%混合，并將其中未溶解及未被復(fù)合的番茄紅素過濾，用Mastersizer 3000激光粒度儀測定三元復(fù)合物的粒徑及多分散性指數(shù)（polydispersity index，PDI）。

1.3.5.2 TEM觀察

分別用取適量二元和三元復(fù)合物液體樣品，將其置于到濾紙上的銅網(wǎng)上，使用紅外燈烤干后進(jìn)行TEM觀察。

1.3.5.3 FT-IR分析

分別取適量番茄紅素、果膠、酪蛋白酸鈉標(biāo)準(zhǔn)品和質(zhì)量比20%果膠/酪蛋白酸鈉、番茄紅素負(fù)載率為8%的三元復(fù)合物凍干粉與KBr粉末混合研磨壓片，在4 000～400 cm-1波數(shù)范圍內(nèi)進(jìn)行FT-IR掃描[22]。

1.3.5.4 DSC分析

實(shí)驗(yàn)中持續(xù)充氮?dú)?，流量?0 mL/min，升溫速率為10 ℃/min，凍干樣品添加到鋁制小皿中，控制質(zhì)量為1～3 mg，精確到0.01 mg，在0～300 ℃范圍內(nèi)進(jìn)行掃描[22]。

1.3.5.5 熱重分析

實(shí)驗(yàn)中持續(xù)充氮?dú)?，流量?0 mL/min，升溫速率為10 ℃/min，凍干樣品添加到鋁制小皿中，控制質(zhì)量為1～3 mg，精確到0.01 mg，在0～800 ℃范圍內(nèi)進(jìn)行TGA[22-23]。

1.3.6 胃、腸模擬液的制備

胃模擬液配制[23]：將0.05 g氯化鈉、0.2 mL濃鹽酸、0.08 g胃蛋白酶溶于水，定容至25 mL，pH值約為1.0，在7 000 r/min、4 ℃下離心20 min，取上清液待用，在4 ℃冰箱保存。

腸模擬液配制[23]：將0.17 g磷酸二氫鉀、0.038 g氫氧化鈉溶于水，加0.25 g胰蛋白酶和0.125 g脫氧膽酸鹽，定容至25 mL，用氫氧化鈉溶液調(diào)pH值為7.5左右，在7 000 r/min、4 ℃下離心20 min，取上清液為待用液，在4 ℃冰箱保存。

1.3.7 胃腸道釋放率的測定

配制果膠/酪蛋白酸鈉質(zhì)量比為20%的二元復(fù)合物溶液備用。

取6 mL二元復(fù)合物，加5 mg番茄紅素，超聲混勻，作為樣品備用。取5 支離心管，每支離心管中加入1 mL上述混勻后的樣品和4 mL胃模擬液混勻，立即置于37 ℃水浴鍋中分別水浴0、0.5、1、2、4 h，水浴完成后，在6 000 r/min、4 ℃下離心8 min，棄去上清液，加3～4 mL乙酸乙酯，在6 000 r/min、4 ℃下離心8 min，取上清液，重復(fù)3 次，將上清液置于容量瓶中定容，測吸光度[23]，計(jì)算釋放率。

取6 mL二元復(fù)合物，加5 mg番茄紅素，超聲混勻，作為樣品備用。取5 支離心管，每支離心管中加入1 mL上述混勻后的樣品和4 mL腸模擬液混勻，立即置于37 ℃水浴鍋中分別水浴0、0.5、1、2、4 h，水浴完成后，在6 000 r/min、4 ℃下離心8 min，棄去上清液，加3～4 mL乙酸乙酯，在6 000 r/min、4 ℃下離心8 min，取上清液，重復(fù)3 次，將上清液置于容量瓶中定容，測吸光度[23]，按式（3）計(jì)算釋放率。

式中：V為上清液定容總體積/mL；m為1 mL三元復(fù)合物中所含番茄紅素質(zhì)量/mg。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

數(shù)據(jù)以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示，采用Origin Pro 8軟件制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 果膠/酪蛋白酸鈉復(fù)合運(yùn)載體系的構(gòu)建結(jié)果

圖2 負(fù)載率為10%時(shí)果膠/酪蛋白酸鈉對番茄紅素的包埋率Fig. 2 Encapsulation rates of lycopene by pectin/sodium caseinate at loading rate of 10%

如圖2所示，在番茄紅素/二元復(fù)合物的質(zhì)量比例為10%的條件下，根據(jù)各樣品在471 nm波長處的吸光度計(jì)算果膠/酪蛋白酸鈉質(zhì)量比為10%、20%、30%、40%時(shí)對番茄紅素的包埋率，分別為95.74%、96.37%、93.63%、93.15%，果膠/酪蛋白酸鈉質(zhì)量比為20%時(shí)，二元復(fù)合物對番茄紅素的包埋率最高。

圖3 果膠/酪蛋白酸鈉質(zhì)量比為20%時(shí)不同負(fù)載率番茄紅素的包埋率Fig. 3 Encapsulation rates of lycopene with different loading rates and pectin/sodium caseinate ratio of 20%

如圖3所示，在果膠/酪蛋白酸鈉質(zhì)量比為20%的條件下，根據(jù)各樣品在471 nm波長處的吸光度計(jì)算獲得當(dāng)負(fù)載率為4%、8%、10%、12%、16%時(shí)二元復(fù)合物對番茄紅素的包埋率分別為85.30%、96.93%、93.09%、79.70%、84.68%，結(jié)果表明，當(dāng)負(fù)載率即番茄紅素/二元復(fù)合物為8%時(shí)，二元復(fù)合物對番茄紅素的包埋率最高。

2.2 粒徑、PDI分析結(jié)果

圖4 三元復(fù)合物的粒徑及PDIFig. 4 Particle size and PDI of ternary nanocomposites

將番茄紅素與不同質(zhì)量比的果膠/酪蛋白酸鈉按8%比例混合，測定三元復(fù)合物的粒徑及PDI。如圖4所示，當(dāng)果膠/酪蛋白酸鈉質(zhì)量比為20%時(shí)，復(fù)合物粒徑和PDI最小，果膠/酪蛋白酸鈉/番茄紅素負(fù)載包埋效果較好。

2.3 TEM觀察結(jié)果

圖5 果膠/酪蛋白酸鈉二元復(fù)合物（A）和番茄紅素-果膠/酪蛋白酸鈉三元復(fù)合物的TM圖（B）Fig. 5 TEM images of pectin/sodium caseinate (A) and lycopene-pectin/sodium caseinate (B) complexes

如圖5所示，在TEM下可清晰地看到球狀納米級果膠/酪蛋白酸鈉二元復(fù)合物和番茄紅素-果膠/酪蛋白酸鈉三元復(fù)合物已經(jīng)形成，對比圖5A、B，包埋番茄紅素對復(fù)合物粒徑大小幾乎沒有影響，這種現(xiàn)象表明果膠和酪蛋白酸鈉之間并不是簡單的物理混合，而是形成一種球形核殼結(jié)構(gòu)，這種核殼結(jié)構(gòu)可以有效包埋番茄紅素，使疏水的番茄紅素通過這種運(yùn)載方式變?yōu)榭扇苡谒臓顟B(tài)。

2.4 FT-IR分析結(jié)果

圖6 番茄紅素、果膠、酪蛋白酸鈉、二元復(fù)合物和三元復(fù)合物FT-IR圖Fig. 6 FT-IR spectra of lycopene, pectin, sodium caseinate, and their binary and ternary complexes

由圖6可知，在番茄紅素FT-IR曲線中，3 420 cm-1是水蒸氣的特征吸收峰，3 039 cm-1處是＝C-H伸縮振動(dòng)吸收峰，2 970 cm-1處是不對稱甲基振動(dòng)吸收峰，2 856 cm-1為甲基和亞甲基的伸縮振動(dòng)峰[24]，這說明有甲基、亞甲基的存在，1 627 cm-1處的峰是由C＝C的伸縮振動(dòng)產(chǎn)生，13 82 cm-1處的峰是由甲基的彎曲振動(dòng)產(chǎn)生，960 cm-1處是反式單烯雙取代的R1HC＝CR2H（反式）搖擺振動(dòng)吸收峰。

在酪蛋白酸鈉FT-IR曲線中，3 316 cm-1處的吸收峰主要是N-H的伸縮振動(dòng)和部分O-H的伸縮振動(dòng)疊加后的寬峰，2 962 cm-1處的吸收峰為C-H的伸縮振動(dòng)引起，1 656 cm-1處的吸收峰為酰胺I帶-C＝O的伸縮振動(dòng)引起，1 537 cm-1處的吸收峰為酰胺II帶C-N的伸縮振動(dòng)和N-H的彎曲振動(dòng)引起，1 450 cm-1為C-H的彎曲變形振動(dòng)吸收峰，1 242、1 083 cm-1處為C-O的伸縮振動(dòng)[25]。

在果膠FT-IR曲線中，3 500 cm-1處強(qiáng)而寬的吸收峰是由于O-H伸縮振動(dòng)引起的，另一處弱吸收峰（2 937 cm-1）是C-H伸縮振動(dòng)引起的。在1 645 cm-1處的吸收峰是由于O-H的彎曲振動(dòng)引起的。在1 151、1 024 cm-1處的吸收峰為呋喃糖的特征吸收峰。在1 741 cm-1處有典型的糖醛酸的特征吸收峰[18]。

在果膠/酪蛋白酸鈉二元復(fù)合物FT-IR曲線中，保留了酪蛋白酸鈉的C-H伸縮振動(dòng)引起的2 962 cm-1處的吸收峰，而酪蛋白酸鈉1 083 cm-1處的C-O的伸縮振動(dòng)和果膠1 024 cm-1處的呋喃糖的特征吸收峰消失。酪蛋白酸鈉1 656 cm-1處酰胺I帶-C＝O的伸縮振動(dòng)、1 537 cm-1處的酰胺II帶C-N的伸縮振動(dòng)和果膠1 645 cm-1處O-H的彎曲振動(dòng)引起的吸收峰，在果膠/酪蛋白酸鈉二元復(fù)合物中形成了一個(gè)較寬的峰（1 500～1 700 cm-1），且峰強(qiáng)度更高，表明酪蛋白酸鈉和果膠相互作用形成了相對穩(wěn)定的果膠/酪蛋白酸鈉二元復(fù)合物，而不是簡單的物理混合。果膠/酪蛋白酸鈉二元復(fù)合物和負(fù)載番茄紅素的果膠/酪蛋白酸鈉三元復(fù)合物的FT-IR曲線走向很相似，負(fù)載番茄紅素的果膠/酪蛋白酸鈉三元復(fù)合物的FT-IR圖中番茄紅素的特征吸收峰大幅減弱或者消失，說明番茄紅素已經(jīng)被包含在果膠/酪蛋白酸鈉運(yùn)載體中。

2.5 DSC分析結(jié)果

圖7 番茄紅素、二元復(fù)合物和三元復(fù)合物的DSC圖譜Fig. 7 DSC patterns of lycopene, binary complex and ternary complex

如圖7所示，可以看到番茄紅素在174 ℃有一個(gè)短暫尖銳的晶體熔融峰，表明番茄紅素以晶體形式存在[26]。果膠/酪蛋白酸鈉二元復(fù)合物在200 ℃之前沒有熔融峰，制備的負(fù)載番茄紅素的果膠/酪蛋白酸鈉三元復(fù)合物的DSC圖譜中沒有出現(xiàn)番茄紅素晶體熔融峰，再次說明番茄紅素以無定形形式存在于粉末顆粒中，表明果膠/酪蛋白酸鈉-番茄紅素復(fù)合物的形成。

2.6 TGA結(jié)果

圖8 番茄紅素、二元復(fù)合物和三元復(fù)合物TGA圖Fig. 8 Thermogravimetric curves of lycopene, binary complex and ternary complex

如圖8所示，參考文獻(xiàn)[27]進(jìn)行分析，番茄紅素在70 ℃附近有一個(gè)很小的質(zhì)量損失區(qū)域，主要是由于水分受熱揮發(fā)形成；在175 ℃附近的質(zhì)量損失區(qū)域，是由于番茄紅素的分解形成。同樣地，果膠/酪蛋白酸鈉二元復(fù)合物在180 ℃前的質(zhì)量損失區(qū)域，主要是由于水分受熱揮發(fā)；第二質(zhì)量損失區(qū)域是由于果膠/酪蛋白酸鈉二元復(fù)合物的分解，從220 ℃開始。負(fù)載番茄紅素的果膠/酪蛋白酸鈉三元復(fù)合物與果膠/酪蛋白酸鈉二元復(fù)合物相比，其在第一質(zhì)量損失區(qū)域呈現(xiàn)一種緩慢的質(zhì)量損失狀態(tài)，這主要是因?yàn)楣z/酪蛋白酸鈉二元復(fù)合物空腔中包合的番茄紅素使負(fù)載番茄紅素的果膠/酪蛋白酸鈉三元復(fù)合物在180 ℃之前的質(zhì)量損失過程減弱，同時(shí)這種現(xiàn)象一直持續(xù)到果膠/酪蛋白酸鈉二元復(fù)合物的熱降解階段。第二質(zhì)量損失區(qū)域?qū)?yīng)負(fù)載番茄紅素的果膠/酪蛋白酸鈉三元復(fù)合物的熱分解，其溫度由番茄紅素的174 ℃和果膠/酪蛋白酸鈉二元復(fù)合物的220 ℃上升到250 ℃。從上述TGA結(jié)果可知，負(fù)載番茄紅素的果膠/酪蛋白酸鈉三元復(fù)合物已經(jīng)形成，且果膠/酪蛋白酸鈉二元復(fù)合物的包合作用可明顯提高番茄紅素的熱穩(wěn)定性。

2.7 胃腸道釋放模擬分析結(jié)果

圖9 復(fù)合運(yùn)載體在模擬胃液中對番茄紅素的釋放過程Fig. 9 Release of lycopene in simulated gastric fluid

如圖9所示，在胃液模擬中，計(jì)算獲得在0、0.5、1.0、2.0、4.0 h時(shí)復(fù)合運(yùn)載體對番茄紅素的釋放率分別為8.94%、16.67%、30.60%、26.90%、20.21%。人體消化過程中胃排空時(shí)間一般為2～4 h[28]，其中液體為5～10 min[29]，若復(fù)合運(yùn)載體包埋番茄紅素以溶液的形式進(jìn)入胃，那么其停留的時(shí)間將是很短的。實(shí)驗(yàn)表明，在0～4 h的整個(gè)過程中，復(fù)合運(yùn)載體釋放番茄紅素的量很少，釋放速率較為緩慢；在0.5～1.0 h時(shí)，復(fù)合運(yùn)載體釋放番茄紅素的量在逐漸變大，釋放速率也在逐漸加快，在1 h時(shí)達(dá)到峰值，然后釋放率逐漸下降；在4 h時(shí)，復(fù)合運(yùn)載體仍保留部分番茄紅素未釋放，說明所構(gòu)建的果膠/酪蛋白酸鈉復(fù)合運(yùn)載體能夠在胃消化過程中控制釋放番茄紅素，讓更多的番茄紅素進(jìn)入小腸被人體吸收。

由圖9可見，在0～1 h時(shí)，復(fù)合運(yùn)載體釋放番茄紅素的量在逐漸變大，釋放速率也在逐漸加快，在1～2 h存在一個(gè)峰值，然后釋放率逐漸下降。對于此現(xiàn)象，提出一種假設(shè)：果膠/酪蛋白酸鈉復(fù)合運(yùn)載體對番茄紅素的包埋是一個(gè)動(dòng)態(tài)過程，即運(yùn)載體在吸收番茄紅素的同時(shí)伴隨著番茄紅素的釋放，當(dāng)向果膠/酪蛋白酸鈉溶液中投入番茄紅素時(shí)吸收量遠(yuǎn)大于釋放量，隨著時(shí)間延長，吸收率與釋放率達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，果膠/酪蛋白酸鈉復(fù)合運(yùn)載體對番茄紅素實(shí)現(xiàn)包埋；當(dāng)負(fù)載著番茄紅素的果膠/酪蛋白酸鈉進(jìn)入模擬胃液時(shí)，酪蛋白酸鈉部分分解，由于果膠作為屏障抑制胃液條件下蛋白質(zhì)的酶降解，使釋放量率略高于吸收量（0～1 h），保持番茄紅素的低釋放狀態(tài)；達(dá)到峰值（釋放速率等于吸收速率，釋放速率有下降趨勢，吸收速率有上升趨勢）后，隨著時(shí)間延長，釋放量又低于吸收量，最后趨于平衡，推測原因可能是胃蛋白酶對酪蛋白酸鈉的消化作用與果膠對酪蛋白酸鈉的保護(hù)作用趨于平衡后，果膠/酪蛋白酸鈉復(fù)合物又保持一個(gè)相對穩(wěn)定的狀態(tài)，使得核殼結(jié)構(gòu)內(nèi)部空間相對穩(wěn)定，而且呈現(xiàn)一種不飽和的狀態(tài)，于是對核殼結(jié)構(gòu)外不溶于水相的番茄紅素吸收量增大，從而出現(xiàn)釋放曲線后半段釋放率下降的現(xiàn)象。

圖10 復(fù)合運(yùn)載體在模擬腸液中對番茄紅素的釋放過程Fig. 10 Release of lycopene in simulated intestinal fluid

如圖10所示，在腸道模擬中，計(jì)算獲得在0、0.5、1.0、2.0、4.0 h時(shí)復(fù)合運(yùn)載體對番茄紅素的釋放率分別為14.3%、38.4%、50.2%、61.2%、62.3%。復(fù)合運(yùn)載體進(jìn)入腸模擬液后，隨時(shí)間延長，釋放率逐漸增大。

理想狀態(tài)下，果膠/酪蛋白酸鈉復(fù)合運(yùn)載體在腸模擬液中應(yīng)該完全釋放番茄紅素，但實(shí)際上并不是，果膠在胃和小腸中不易被消化，在結(jié)腸才被完全消化[30]，果膠在腸中仍具有保護(hù)酪蛋白酸鈉的作用，使得酪蛋白酸鈉被大量水解而不是全部水解，所以仍有少部分運(yùn)載體保持較為穩(wěn)定的核殼結(jié)構(gòu)，從而使番茄紅素釋放率曲線后段趨于穩(wěn)定，釋放量與吸收量趨于動(dòng)態(tài)平衡。

3 結(jié) 論

本研究通過靜電聚合的方法構(gòu)建果膠/酪蛋白酸鈉聚電解質(zhì)復(fù)合納米粒子，實(shí)現(xiàn)了對番茄紅素的負(fù)載和包埋，當(dāng)果膠和酪蛋白酸鈉的質(zhì)量比為20%、番茄紅素負(fù)載率為8%時(shí)包埋效果最佳，包埋率達(dá)到96.93%，此時(shí)復(fù)合物粒徑和PDI最小，表觀形態(tài)良好。FT-IR、DSC、TGA結(jié)果表明負(fù)載番茄紅素的果膠/酪蛋白酸鈉復(fù)合物已經(jīng)形成，而且顯著提高了番茄紅素的穩(wěn)定性。體外胃腸道模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明果膠/酪蛋白酸鈉復(fù)合運(yùn)載體系能夠控制釋放番茄紅素，使番茄紅素在胃消化過程中較少地釋放出來，而更多地進(jìn)入腸道釋放，同時(shí)推測果膠/酪蛋白酸鈉復(fù)合運(yùn)載體對番茄紅素的包埋和控釋是一個(gè)動(dòng)態(tài)過程。本研究為番茄紅素的高效利用提供依據(jù)，拓寬了其在食品工業(yè)上的應(yīng)用范圍。