納米脂質(zhì)體制備方法及在食品工業(yè)中應(yīng)用研究進(jìn)展

王 倩 丁保淼

(長(zhǎng)江大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，湖北 荊州 434025)

脂質(zhì)體是指由磷脂、膽固醇等作為膜材料包和而形成的一類類似生物膜結(jié)構(gòu)的閉合型囊泡物質(zhì)，具體結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。在一定條件下，當(dāng)脂質(zhì)體分散在水相中時(shí)，在疏水相互作用下會(huì)使疏水性的基團(tuán)自發(fā)地聚集在一起，同時(shí)也會(huì)使親水性的基團(tuán)相互聚集，待體系穩(wěn)定后，形成“頭碰頭，尾對(duì)尾”的封閉環(huán)狀多層結(jié)構(gòu)，從而使整個(gè)體系的吉布斯自由能達(dá)到最低狀態(tài)[1]。

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，納米級(jí)物質(zhì)由于具有小尺寸效應(yīng)和表面效應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)，越來(lái)越受到學(xué)者的青睞。納米脂質(zhì)體技術(shù)是一種利用具有磷脂雙分子層生物膜結(jié)構(gòu)的脂質(zhì)體技術(shù)，通過(guò)對(duì)活性物質(zhì)進(jìn)行包埋，以此來(lái)提高生物利用度，保持其原有的性能；此外，因尺寸小、表面效應(yīng)等特點(diǎn)也能增強(qiáng)物質(zhì)與細(xì)胞之間的接觸，提高靶向性[2]。

文章擬對(duì)納米脂質(zhì)體的種類、結(jié)構(gòu)性質(zhì)特點(diǎn)、制備方法及在食品工業(yè)中的應(yīng)用等方面進(jìn)行綜述，以期為開(kāi)發(fā)納米脂質(zhì)體制備新方法及更廣泛應(yīng)用提供依據(jù)。

1 脂質(zhì)體的分類及特征

1.1 脂質(zhì)體的分類

1.1.1 根據(jù)脂質(zhì)體結(jié)構(gòu)和大小分類

(1) 小單層脂質(zhì)體(SUV)：粒徑在20～100 nm的均勻囊泡，其粒徑小且能夠均勻分布。

(2) 大單層脂質(zhì)體(LUV)：粒徑在100～1 000 nm的一種雙分子層脂質(zhì)體，包封率相較多層脂質(zhì)體而言，其包封率更高。

(3) 多層脂質(zhì)體(MLV)：由多個(gè)雙分子層組成，粒徑

圖1 脂質(zhì)體結(jié)構(gòu)示意圖

可達(dá)到1～5 μm，包封容量相對(duì)低[3]。

(4) 多囊脂質(zhì)體(MVL)：粒徑較大，大部分在5～50 μm，由較多的非同心囊泡構(gòu)成，包封容積比較大[4]。

納米脂質(zhì)體一般是指粒徑在10～500 nm的脂質(zhì)體，因此結(jié)構(gòu)通常為小單層或者大單層類的脂質(zhì)體[5]。

1.1.2 根據(jù)脂質(zhì)體的表面電荷分類[6]

(1) 帶正電荷的脂質(zhì)體叫做正電荷脂質(zhì)體。

(2) 帶荷負(fù)電的脂質(zhì)體叫做負(fù)電荷脂質(zhì)體。

(3) 不帶電荷的脂質(zhì)體叫做中性脂質(zhì)體。

1.1.3 根據(jù)脂質(zhì)體的性能分類

(1) 一般脂質(zhì)體。

(2) 特殊脂質(zhì)體(如免疫脂質(zhì)體、熱敏脂質(zhì)體等)。

1.2 脂質(zhì)體的特征

脂質(zhì)體由于具有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)特征，使其在一些研究領(lǐng)域有了較好的應(yīng)用，具體結(jié)構(gòu)特性見(jiàn)表1。

2 納米脂質(zhì)體的制備方法

近年來(lái)，納米脂質(zhì)體的制備方法逐漸成熟并不斷更新，學(xué)者們對(duì)于各種方法的選擇主要是根據(jù)壁材以及工藝流程來(lái)進(jìn)行的，目前主要采用的制備方法有以下幾種。

2.1 薄膜分散法

薄膜分散法又叫干膜分散法，是最基本和應(yīng)用最廣泛的一種方法[14]。將磷脂等膜材料和脂溶性物質(zhì)溶解到一定量的有機(jī)溶劑(如氯仿)中，進(jìn)行旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)，以除去有機(jī)溶劑，在瓶壁內(nèi)側(cè)形成一層薄膜，最后加入水相介質(zhì)(如PBS)進(jìn)行洗膜操作，經(jīng)水化后，所得到的懸濁液即是納米脂質(zhì)體。李思敏等[15]采用薄膜分散法制備了檸檬苦素脂質(zhì)體，并對(duì)體外的抗腫瘤活性進(jìn)行了相關(guān)的考察。文艷霞等[16]采用薄膜分散法制備了大豆磷脂脂質(zhì)體，通過(guò)對(duì)溶劑種類、旋蒸溫度、時(shí)間等進(jìn)行研究，得出最佳工藝條件。朱雨晴等[17]用葉酸和殼聚糖作為原料對(duì)利用薄膜分散法制備的姜黃素納米脂質(zhì)體進(jìn)行修飾，修飾后的姜黃素納米脂質(zhì)體不僅穩(wěn)定性更好，而且細(xì)胞攝取量也更高。

綜上可知薄膜分散法一般是適用于脂溶性物質(zhì)的包埋，該方法是目前所用方法中最簡(jiǎn)單的一種，為了使得到的納米脂質(zhì)體粒徑更小，一般結(jié)合超聲、高壓均質(zhì)等方法使用，對(duì)于部分納米脂質(zhì)體選擇適合的復(fù)合物進(jìn)行修飾，可在一定程度上提高其性能特點(diǎn)。但是薄膜分散法的重復(fù)性不是很好，對(duì)于大批量的生產(chǎn)不建議使用此法。

2.2 逆向蒸發(fā)法

逆向蒸發(fā)法又叫反向蒸發(fā)法，最早是由Szoka等[18]發(fā)現(xiàn)并提出的。將磷脂等膜材料溶解到一定量的有機(jī)溶劑(如乙醚)中，芯材溶解至水相中，將兩相混合，進(jìn)行超聲、旋蒸處理，除去有機(jī)溶劑，待凝膠快塌陷時(shí)，加入水相介質(zhì)(如PBS)，所得到的懸濁液即納米脂質(zhì)體。王詩(shī)琪等[19]采用逆向蒸發(fā)法制備了蓮藕多酚—多糖復(fù)合脂質(zhì)體，通過(guò)單因素和正交試驗(yàn)確定了最佳工藝條件，該條件下多酚包封率為72.36%、多糖包封率為15.66%，并對(duì)凍干后的液態(tài)復(fù)合脂質(zhì)體在不同溫度下貯藏穩(wěn)定性進(jìn)行了探究，發(fā)現(xiàn)低溫更利于脂質(zhì)體的貯藏。譚裕君等[20]采用逆向蒸發(fā)法制備了膽酸—黃芩苷脂質(zhì)體，在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，以膽酸的使用量等作為影響因素，對(duì)工藝進(jìn)行優(yōu)化，并對(duì)體外釋放度進(jìn)行測(cè)定，所得到的脂質(zhì)體呈黃色球狀形態(tài)，穩(wěn)定性較好，6 h的體外釋放率為57.83%，符合雙相動(dòng)力學(xué)模型的要求。黎鵬等[21]采用逆向蒸發(fā)法制備了芹菜素脂質(zhì)體，并優(yōu)化了制備工藝條件，最佳條件下脂質(zhì)體包封率為50.01%，經(jīng)不同溫度貯藏試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在室溫下貯藏效果最佳，貯藏36 h后仍能保持穩(wěn)定。

綜上可知，逆向蒸發(fā)法是脂質(zhì)體制備技術(shù)的一個(gè)極大突破，一般適用于水溶性物質(zhì)的包埋，其制備的脂質(zhì)體具有較高的內(nèi)水相特性，包封率、包封容積較高，而且被包封的物質(zhì)也比較均勻，穩(wěn)定性較好。但是用該法制備的脂質(zhì)體易受到離子強(qiáng)度的影響，在一定條件下，當(dāng)離子強(qiáng)度增高時(shí)，包封率會(huì)下降[22]。

表1 脂質(zhì)體的結(jié)構(gòu)性質(zhì)特點(diǎn)

2.3 有機(jī)溶劑注入法

有機(jī)溶劑注入法一般分為乙醇注入法和乙醚注入法兩種，二者的原理和操作流程基本相似。將磷脂等膜材料以及芯材物質(zhì)溶解到乙醇或乙醚中，用磁力攪拌器使其充分溶解，然后注入到水相中，旋蒸除去有機(jī)溶劑即可得到納米脂質(zhì)體。這兩種方法不同之處在于，乙醇可與水以任意比例進(jìn)行混溶，但是乙醚和水不能混溶，通常在60 ℃下將乙醚加入到水相中，以除掉乙醚，從而形成脂質(zhì)體[23]。焦巖等[24]采用乙醇注入法制備了玉米黃色素納米脂質(zhì)體，通過(guò)單因素及正交試驗(yàn)得出了最佳制備工藝，所得到納米脂質(zhì)體的包封率為89.82%，平均粒徑為70.89 nm，此方法提高了玉米黃色素的穩(wěn)定性和生物活性。鄭景霞等[10]采用乙醇注入法制備了β-胡蘿卜素—薏苡仁油復(fù)合脂質(zhì)體，在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，對(duì)工藝條件進(jìn)行了優(yōu)化，并對(duì)樣品形態(tài)及穩(wěn)定性進(jìn)行了研究，得到的脂質(zhì)體包封率為81.22%，形態(tài)分布比較均勻，而且復(fù)合脂質(zhì)體的穩(wěn)定性較單一脂質(zhì)體好。郝靜梅等[25]采用乙醇注入法制備了檸檬烯納米脂質(zhì)體，莘在單因素基礎(chǔ)上，以膽固醇添加量等作為影響因素，優(yōu)化了制備工藝，所得納米脂質(zhì)體的包封率為(67.44±0.58)%，而且重復(fù)性較好。有機(jī)溶劑注入法對(duì)于脂溶和水溶性物質(zhì)均適用，所制備的脂質(zhì)體顆粒粒徑小，分散比較均勻，但是會(huì)殘留部分有機(jī)溶劑，存在使活性物質(zhì)發(fā)生變性的隱患，但與其他方法，例如動(dòng)態(tài)高壓微射流等進(jìn)行結(jié)合，可以彌補(bǔ)不足之處。

除上述幾種常用的制備方法外，還有凍融法[26]、復(fù)乳法[27]、冷凍干燥法[28]等，目前，也有了一些新開(kāi)發(fā)的制備方法，有超臨界流體逆相蒸發(fā)法[29]、薄膜分散—?jiǎng)討B(tài)高壓微射流法[30]、動(dòng)態(tài)高壓微射流—乙醇注入法[31]等，一般新開(kāi)發(fā)的制備方法不僅包封率高、穩(wěn)定性好，而且操作也相對(duì)比較簡(jiǎn)單，適合規(guī)?；纳a(chǎn)，未來(lái)對(duì)于脂質(zhì)體的制備方法將會(huì)更加先進(jìn)，更加環(huán)保，被包埋物的選擇范圍也會(huì)變得更加廣泛，傳統(tǒng)工藝不足之處將會(huì)慢慢得到完善，在傳統(tǒng)工藝的基礎(chǔ)上進(jìn)行探索，開(kāi)發(fā)新方法，還有待進(jìn)一步深入研究。

3 納米脂質(zhì)體在食品工業(yè)中的應(yīng)用

納米脂質(zhì)體的開(kāi)發(fā)及應(yīng)用在近幾年取得了巨大的進(jìn)步，作為運(yùn)載營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的一種運(yùn)載系統(tǒng)，所形成的食品級(jí)納米脂質(zhì)體具有良好的穩(wěn)定性、安全性和生物利用度高等優(yōu)點(diǎn)，因此越來(lái)越被大家所關(guān)注。目前，納米脂質(zhì)體在食品工業(yè)中的應(yīng)用主要有以下幾個(gè)方面。

3.1 作為保護(hù)性載體

3.1.1 納米脂質(zhì)體包埋脂類 脂類物質(zhì)中含有許多不飽和脂肪酸，化學(xué)性質(zhì)很不穩(wěn)定，在熱、光等條件下易被氧化或結(jié)構(gòu)會(huì)受到破壞，選擇一種物質(zhì)對(duì)其進(jìn)行保護(hù)即可避免此現(xiàn)象的發(fā)生，納米脂質(zhì)體恰好滿足這一需求，而且還可以保留不飽和脂肪酸的風(fēng)味、營(yíng)養(yǎng)等物質(zhì)。何娜[32]將鰱魚(yú)魚(yú)油多不飽和脂肪酸制備成了納米脂質(zhì)體，有效地保留了魚(yú)油的抗氧化性能，還掩蓋了不良?xì)馕?。Nieto等[33]采用薄膜分散法制備了一類用來(lái)包埋迷迭和百里香葉蒸餾提取精油的納米脂質(zhì)體，該脂質(zhì)體對(duì)于食品的保護(hù)可以起到一定的作用。Liolios等[34]采用薄膜分散法制備了百里香油納米脂質(zhì)體，以此來(lái)提高百里香油的穩(wěn)定性。

3.1.2 納米脂質(zhì)體包埋抗氧化劑 利用納米脂質(zhì)體等運(yùn)載技術(shù)對(duì)抗氧化劑進(jìn)行包埋處理是目前食品工業(yè)生產(chǎn)中研究得最深入、應(yīng)用最廣泛的一個(gè)方向。采用這種方法可以有效地保護(hù)抗氧化劑不受到外界環(huán)境的影響，提高抗氧化劑的生物利用率，從而達(dá)到延長(zhǎng)食品貨架期的目的。卞春等[35]采用超聲薄膜法制備了葉黃素—花青素納米脂質(zhì)體，通過(guò)前期的乳化作用、對(duì)工藝的優(yōu)化以及體外的抗氧化試驗(yàn)，提高了脂質(zhì)體的抗氧化活性。Vanaja等[36]采用薄膜水化法制備了白藜蘆醇脂質(zhì)體，結(jié)果表明白藜蘆醇脂質(zhì)體的抗氧化性比只有白藜蘆醇單獨(dú)存在時(shí)更強(qiáng)。Zou等[31]利用動(dòng)態(tài)高壓微射流—乙醇注入法制備了茶多酚納米脂質(zhì)體，該納米脂質(zhì)體與茶多酚一樣都具有抗氧化性，但其在堿性條件下的穩(wěn)定性要比茶多酚高。

3.1.3 納米脂質(zhì)體包埋蛋白質(zhì)和酶 蛋白質(zhì)和酶特別容易受到外界環(huán)境的影響，對(duì)于酶而言更是如此，對(duì)環(huán)境要求極高，必須在特定的條件下才能發(fā)揮其作用，因此選用納米脂質(zhì)體包埋技術(shù)可以使其更好地發(fā)揮作用。對(duì)酶進(jìn)行包埋可以形成微型的酶反應(yīng)器，這種技術(shù)一般用于干酪生產(chǎn)中，Nongonierma等[37]采用微射流法制備了乳酸菌無(wú)細(xì)胞提取物脂質(zhì)體，結(jié)果表明該脂質(zhì)體不受干酪的水分活度以及微生物的影響，而且可以加速干酪的成熟，以及降低提取物中乳清含量的損失。Maherani等[38]制備了天然的二肽抗氧化劑納米脂質(zhì)體，很好地解決了關(guān)于食品保鮮方面的問(wèn)題，例如微生物引起的變質(zhì)，自然氧化導(dǎo)致腐敗等。

3.1.4 納米脂質(zhì)體包埋維生素和礦物質(zhì) 礦物質(zhì)和維生素易受到外界環(huán)境的影響進(jìn)而發(fā)生變質(zhì)，使得營(yíng)養(yǎng)元素流失。目前解決此弊端的方法就是對(duì)其進(jìn)行包埋處理，由于納米脂質(zhì)體具有雙親性等特性，因此得到了廣泛的應(yīng)用。姚曉雪等[7]為了掩蓋維生素B2的不良?xì)馕?，并提高其穩(wěn)定性，優(yōu)化了維生素B2脂質(zhì)體的制備工藝后，優(yōu)化條件下其包封率為94.67%，維生素B2形態(tài)穩(wěn)定且均勻。李虎[39]采用逆向蒸發(fā)法結(jié)合超聲法制備了蘇氨酸鐵納米脂質(zhì)體，所得到的脂質(zhì)體外觀分布比較均勻，穩(wěn)定性好，包封率高達(dá)77.3%，采用此種方法使補(bǔ)鐵的方式得到了更廣泛的延伸，是一種理想的補(bǔ)鐵劑。

3.2 應(yīng)用實(shí)例

3.2.1 巧克力 在黑巧克力的工業(yè)化生產(chǎn)過(guò)程中，為了在極端條件下保持花青素的含量，Mine等[40]采用殼聚糖包覆納米脂質(zhì)體系統(tǒng)封裝黑桑椹提取物，與游離花色素苷提取物相比，殼聚糖包覆納米脂質(zhì)體中花色素苷的損失較少。此外，納米脂質(zhì)體表面的陰離子以及殼聚糖修飾作用明顯提高了花青素和強(qiáng)化巧克力的體外生物可接受性。

3.2.2 丁香油 丁香油對(duì)金黃色葡萄球菌具有一定的抗菌活性，但其化學(xué)穩(wěn)定性差。Cui等[41]用納米脂質(zhì)體對(duì)丁香油進(jìn)行包埋，然后將其加入到豆腐中。結(jié)果顯示，24 h 后金黃色葡萄球菌的數(shù)量減少了99.87%，表明納米脂質(zhì)體包裹的丁香油對(duì)金黃色葡萄球菌有明顯的抑制作用，并能延長(zhǎng)豆腐的貨架期。

3.2.3 果汁 Marsanasco等[42]制備了負(fù)載維生素C和生育酚的多層膜，并將其添加到橙汁中。發(fā)現(xiàn)即使在對(duì)橙汁進(jìn)行巴氏殺菌后，多層膜仍顯示出可靠的熱結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和不耐熱的維生素C的保護(hù)作用，與Liu等[43]的觀點(diǎn)一致，貯藏90 d期間，添加維生素C納米脂質(zhì)體后，柑橘汁中的脂質(zhì)過(guò)氧化和微生物數(shù)量明顯減少。結(jié)果表明納米脂質(zhì)體運(yùn)載系統(tǒng)有助于維生素C持續(xù)釋放，從而有效地提高營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和延長(zhǎng)橙汁保質(zhì)期。

3.3 其他

納米脂質(zhì)體作為一種運(yùn)載系統(tǒng)，從醫(yī)藥行業(yè)發(fā)展到食品領(lǐng)域，重心一直是如何通過(guò)改進(jìn)技術(shù)更好地對(duì)物質(zhì)進(jìn)行包埋。近些年來(lái)，除了對(duì)納米脂質(zhì)體的制備方法、芯材的選取等進(jìn)行優(yōu)化外，實(shí)行靶向釋放，將特定活性物質(zhì)進(jìn)行傳遞并加以利用也在逐漸發(fā)展，其中攝入納米脂質(zhì)體后在體內(nèi)的消化狀況與穩(wěn)定機(jī)制起到了關(guān)鍵性作用。Rashidinejad等[44]制備了茶多酚和兒茶素納米脂質(zhì)體，結(jié)果顯示大豆卵磷脂納米脂質(zhì)體不僅可以添加到食品中，而且可以對(duì)不同種類的抗氧化劑進(jìn)行包埋，有效控制被包埋物在體內(nèi)以及體外胃腸道消化過(guò)程中的定向釋放。

4 展望

納米脂質(zhì)體為保護(hù)和有效控制敏感物質(zhì)的釋放、延緩食物腐敗等提供了一種有效的技術(shù)手段；與傳統(tǒng)方法相比，新開(kāi)發(fā)的一些納米脂質(zhì)體制備方法解決了有機(jī)物殘留和低包封率等問(wèn)題，但是，至今為止，納米脂質(zhì)體在食品領(lǐng)域中的應(yīng)用仍然面臨一些比較大的挑戰(zhàn)，以后的研究可以從以下幾個(gè)方面來(lái)進(jìn)行：① 開(kāi)發(fā)新型納米脂質(zhì)體壁材，提高穩(wěn)定性、安全性以及低成本的特性；② 開(kāi)發(fā)新的制備方法，提高納米脂質(zhì)體的包封率以及穩(wěn)定性，同時(shí)可以開(kāi)發(fā)對(duì)不同目標(biāo)化合物進(jìn)行保護(hù)的納米脂質(zhì)體制劑；③ 納米脂質(zhì)體與其他物質(zhì)之間的相互作用、起到的影響效果等都可進(jìn)一步進(jìn)行研究；④ 可對(duì)食品級(jí)納米脂質(zhì)體在人體內(nèi)的消化進(jìn)行研究，為納米脂質(zhì)體的靶向和控制釋放提供一定的參考價(jià)值。