美拉德反應(yīng)及其產(chǎn)物在遞送生物活性物質(zhì)方面的應(yīng)用研究進(jìn)展

王 植，劉昊天，劉 騫，陳 倩，孔保華

（東北農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150030）

生物活性物質(zhì)除具有基本營養(yǎng)功能外，多具有抗腫瘤、抗炎、抗氧化、抗高血壓或抗高血脂等活性。因此，生物活性物質(zhì)在慢性?。ㄈ缣悄虿?、癌癥、心血管疾病和肥胖癥）的預(yù)防和治療中受到廣泛關(guān)注[1]。隨著人們生活水平的提高和食品科學(xué)的發(fā)展，許多生物活性物質(zhì)作為功能性成分被應(yīng)用于食品中。然而，許多生物活性物質(zhì)水溶性差、易降解，在加工和貯存過程中，不利的環(huán)境條件會(huì)影響其穩(wěn)定性，從而影響食品品質(zhì)或藥品效果等。此外，生物活性物質(zhì)的口服途徑受到各種生理屏障的限制，如pH值、胃腸酶和黏液層。為了提高生物活性物質(zhì)的穩(wěn)定性和生物利用度，科研人員利用一些遞送體系對(duì)其進(jìn)行保護(hù)[2]。這些遞送體系包括乳狀液、納米粒子、納米凝膠和微膠囊，它們在穩(wěn)定性、生物利用度、生物降解性和生物相容性方面具有許多優(yōu)點(diǎn)[3]。

蛋白質(zhì)作為食品中主要成分之一，可形成穩(wěn)定乳狀液、泡沫、膠體和薄膜等，對(duì)食品的流變特性、感官特性和質(zhì)構(gòu)特性有著重要影響[4]，同時(shí)它也作為載體廣泛應(yīng)用于遞送體系中。然而，蛋白質(zhì)通常對(duì)pH值的變化、高離子強(qiáng)度、高溫、蛋白水解酶和有機(jī)溶劑等十分敏感，這限制了蛋白質(zhì)的應(yīng)用[5]。有研究表明，以蛋白質(zhì)為載體的遞送體系容易被胃腸道中的消化酶水解，從而導(dǎo)致生物活性成分的突然釋放、降解[6]。美拉德反應(yīng)是含有碳水化合物和蛋白質(zhì)的食品在加熱過程中發(fā)生的反應(yīng)，它是自然發(fā)生的，不需要添加其他成分，并且能夠改善食品的重要性質(zhì)，如穩(wěn)定性、風(fēng)味和色澤等[7]，同時(shí)可以提高蛋白質(zhì)的乳化性、凝膠性和抗氧化活性等性質(zhì)[8]。近年來，以美拉德反應(yīng)為基礎(chǔ)的蛋白質(zhì)-多糖復(fù)合物作為生物活性成分載體，在食品和醫(yī)藥領(lǐng)域受到了極大的關(guān)注[9]。通過美拉德反應(yīng)在特定條件下所制備的蛋白質(zhì)-多糖共價(jià)復(fù)合物具有較好的溶解性，并且在不同的環(huán)境條件（pH值、溫度以及離子強(qiáng)度等）下具有較高的穩(wěn)定性，這使得它們在食品和制藥工業(yè)中作為揮發(fā)油、香料和生物活性物質(zhì)的包埋劑和輸送載體具有很好的應(yīng)用前景[10]。雖然美拉德反應(yīng)有諸多益處，但是它也有不可忽視的負(fù)面影響，當(dāng)反應(yīng)控制不當(dāng)時(shí)，會(huì)生成一些對(duì)人體有害的物質(zhì)，如晚期糖基化終產(chǎn)物。因此，有必要控制美拉德反應(yīng)的條件，以防止形成對(duì)人體有害的物質(zhì)[11]。

本文主要概述了美拉德反應(yīng)的機(jī)理，同時(shí)對(duì)蛋白質(zhì)-多糖復(fù)合物構(gòu)建的食品級(jí)遞送體系及其應(yīng)用進(jìn)行了綜述，還討論了遞送體系在消化系統(tǒng)中的變化，對(duì)合理利用美拉德反應(yīng)并發(fā)揮其在構(gòu)建生物活性物質(zhì)遞送體系的作用具有指導(dǎo)意義。

1 美拉德反應(yīng)概述

美拉德反應(yīng)又稱羰氨反應(yīng)，是指羰基化合物與氨基化合物之間經(jīng)過縮合、聚合最終生成類黑精的反應(yīng)，在食品工業(yè)中廣泛存在[12]。一般來說，美拉德反應(yīng)主要分為3 個(gè)階段。初期階段包括羰氨縮合和分子重排兩步，以葡萄糖為例，其半縮醛羥基與胺類化合物的游離氨基之間形成共價(jià)鍵進(jìn)而生成席夫堿，席夫堿通過環(huán)化過程形成不穩(wěn)定性的縮合產(chǎn)物N-葡萄糖基胺。隨后，N-葡萄糖基胺在酸的催化下通過Amadori分子重排形成較為穩(wěn)定的Amadori重排產(chǎn)物（Amadori rearrangement products，ARPs）；或通過Heyenes分子重排異構(gòu)成Heyenes重排產(chǎn)物（Heyenes rearrangement products，HRPs）[13]。在美拉德反應(yīng)中期階段，ARPs或HRPs在酸性或堿性條件下會(huì)降解為中間體化合物，所涉及的反應(yīng)包括1,2-烯醇化、2,3-烯醇化以及Strecker降解。在美拉德反應(yīng)的晚期階段，中期階段生成的還原酮、裂解產(chǎn)物以及Strecker降解產(chǎn)物經(jīng)歷醛醇縮合以及醛胺縮合進(jìn)而生成褐色的含氮大分子物質(zhì)類黑精[14]。盡管美拉德反應(yīng)可以為產(chǎn)品帶來豐富的色澤和風(fēng)味，然而，研究人員發(fā)現(xiàn)美拉德反應(yīng)晚期終產(chǎn)物與糖尿病、慢性腎衰竭、心血管以及神經(jīng)性疾病等病理過程密切相關(guān)[15]。因此，應(yīng)該適當(dāng)對(duì)美拉德反應(yīng)加以控制，減少有害物質(zhì)的形成，降低美拉德反應(yīng)晚期產(chǎn)物帶來的健康風(fēng)險(xiǎn)。值得一提的是，美拉德反應(yīng)可以提升蛋白質(zhì)的乳化性、凝膠性、發(fā)泡性和抗氧化活性等功能特性[16]，它輔助的蛋白質(zhì)修飾比其他化學(xué)修飾更安全，可以將糖基化蛋白質(zhì)作為食品的潛在成分添加到食品中。通過受控條件下的美拉德反應(yīng)來制備具有明顯功能特性的蛋白質(zhì)多糖復(fù)合物，可以用作食品級(jí)輸送系統(tǒng)的新型載體，以封裝、保護(hù)和控制許多生物活性物質(zhì)的釋放[17]。美拉德反應(yīng)的3 個(gè)階段見圖1[18]。

圖1 美拉德反應(yīng)路線圖[18]Fig.1 Roadmap of Maillard reaction[18]

2 美拉德反應(yīng)共價(jià)復(fù)合物的功能性質(zhì)

2.1 乳化性

乳化性在食品體系中具有重要作用，蛋白質(zhì)的表面疏水性和親水性平衡是決定乳化性質(zhì)的重要因素[19]。利用多糖對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行糖基化修飾是一種提高乳化特性的有效方法，一般來說，糖基化修飾會(huì)導(dǎo)致蛋白質(zhì)解折疊，暴露出更多的疏水位點(diǎn)，這可以使蛋白質(zhì)更好地吸附在油滴上。多糖與蛋白質(zhì)的共價(jià)結(jié)合還會(huì)提供額外的靜電斥力以及空間位阻，使液滴間保持一定的距離，避免油滴的聚集。此外，多糖的加入會(huì)提升乳化體系的黏度，從而降低液滴的遷移速率，這也在一定程度上提高了乳化體系的穩(wěn)定性。Zhang Bei等[20]通過美拉德反應(yīng)制備的燕麥蛋白-葡聚糖結(jié)合物改善了水包油（oil in water，O/W）型乳狀液的穩(wěn)定性。Consoli等[21]在濕熱條件下通過美拉德反應(yīng)制備了酪蛋白酸鈉-玉米淀粉水解物結(jié)合物，與不含結(jié)合物的對(duì)照組相比，它提升了白藜蘆醇乳狀液的乳化穩(wěn)定性。美拉德反應(yīng)形成的蛋白質(zhì)多糖復(fù)合物能夠在油滴周圍形成致密的剛性界面層結(jié)構(gòu)，這有利于利用它們制備遞送系統(tǒng)，從而保護(hù)生物活性物質(zhì)免受胃腸道（特別是胃）中的氧化劑、蛋白水解酶、酸性物質(zhì)的破壞。

2.2 凝膠性

蛋白質(zhì)的凝膠是指溶液中的蛋白質(zhì)分子有規(guī)律交聯(lián)后，形成的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，美拉德反應(yīng)可以改善蛋白質(zhì)的凝膠性質(zhì)。Matsudomi等[22]通過美拉德反應(yīng)制備干蛋白-半乳甘露聚糖復(fù)合物，得到的透明凝膠具有較高的持水性和凝膠強(qiáng)度。凝膠在水溶液中的溶脹能力被認(rèn)為是控制凝膠基質(zhì)中被包裹的生物活性成分釋放速率的決定性因素。Meydani等[23]在研究中觀察到通過美拉德反應(yīng)可以在低蛋白質(zhì)含量下形成乳清分離蛋白-麥芽糊精復(fù)合物冷凝固凝膠，與對(duì)照組乳清分離蛋白凝膠相比，復(fù)合物所形成的凝膠在模擬胃液中溶脹率明顯較低，這可能是由于美拉德反應(yīng)中蛋白質(zhì)-多糖的交聯(lián)度較高，從而導(dǎo)致凝膠消化率較低。同時(shí)，美拉德反應(yīng)還提高了凝膠的硬度和保水性。

2.3 抗氧化活性

蛋白質(zhì)與多糖進(jìn)行美拉德反應(yīng)后巰基暴露，暴露的巰基可以很好地清除自由基，從而增強(qiáng)其抗氧化活性，美拉德反應(yīng)的產(chǎn)物通常與抗氧化能力的增加有關(guān)[24]。Liu Qian等[25]研究了經(jīng)美拉德反應(yīng)得到的乳清分離蛋白-葡萄糖復(fù)合物的結(jié)構(gòu)特征和抗氧化活性，結(jié)果表明復(fù)合物具有較高的熱穩(wěn)定性和抗氧化性。美拉德反應(yīng)復(fù)合物具有很高的熱穩(wěn)定性，可以作為潛在的抗氧化劑和乳化劑應(yīng)用于熱加工食品中，在高溫下不會(huì)發(fā)生明顯的降解，也不會(huì)失去其功能和生物學(xué)特性。美拉德復(fù)合物具有較強(qiáng)的抗氧化性能，可以保護(hù)包裹的生物活性物質(zhì)免受氧化降解[26]。Lin Qianzhu等[27]通過美拉德反應(yīng)制備了線性短鏈葡聚糖-賴氨酸復(fù)合物，采用冷凍干燥法制得納米粒子，與單一的線性短鏈葡聚糖和賴氨酸相比，復(fù)合物具有更強(qiáng)的自由基清除能力。同時(shí)，復(fù)合物制備的納米粒子在模擬胃液中保持穩(wěn)定的形態(tài)，可以作為一種理想的納米載體，用于運(yùn)送生物活性物質(zhì)。

3 基于美拉德反應(yīng)的遞送系統(tǒng)類型

經(jīng)美拉德反應(yīng)的蛋白質(zhì)-多糖復(fù)合物具有高溶解性、乳化活性和抗氧化能力，對(duì)環(huán)境（離子強(qiáng)度、pH值和溫度）具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性，目前已被應(yīng)用于輸送生物活性物質(zhì)。

3.1 乳狀液

O/W型乳液和納米乳液遞送體系中，可以將疏水性生物活性物質(zhì)包裹在乳狀液油滴中，從而提高其在水溶液中的穩(wěn)定性和溶解度[28]。以蛋白質(zhì)為載體的O/W型乳液遞送體系因其生物相容性好、成本效益高且易于制備已被廣泛應(yīng)用于疏水性生物活性物質(zhì)的遞送，然而，這種體系容易因環(huán)境（如pH值、溫度、離子強(qiáng)度和消化酶）的改變而發(fā)生聚集和相分離。此外，O/W型乳液和納米乳液是熱力學(xué)不穩(wěn)定的系統(tǒng)，往往會(huì)由于絮凝、聚集和相分離而導(dǎo)致破乳[29]，所以必須使用一些方法來改善乳狀液的性能。乳狀液的穩(wěn)定性與乳化劑有關(guān)，乳化劑可以吸附在油滴表面形成界面層[30]，通過美拉德反應(yīng)將蛋白質(zhì)和多糖共價(jià)連接在一起形成的新型乳化劑可以解決上述問題，此方法制備的乳狀液具有較高的安全性和穩(wěn)定性，目前已被用作一種頗具前景的遞送體系[31]。復(fù)合物中的蛋白質(zhì)可以快速吸附到油滴表面，而通過糖基化結(jié)合上的多糖則可以提供強(qiáng)烈的空間排斥和靜電排斥作用，從而抑制油滴的聚集。

姜黃素是存在于姜黃根莖中的一種天然多酚類化合物，具有良好的生物活性和藥理活性。但是姜黃素在酸性以及中性條件下的水溶性很差，在堿性或者見光條件下會(huì)迅速分解，因而限制了其應(yīng)用。Wang Chaonan等[28]研究了牛血清白蛋白-葡聚糖美拉德共價(jià)復(fù)合物在保護(hù)和遞送O/W型乳液中的姜黃素的潛在應(yīng)用，以牛血清白蛋白-葡聚糖共價(jià)復(fù)合物為乳化劑的乳液在不同溫度和pH值下對(duì)姜黃素有較好的保護(hù)作用，這可能是因?yàn)槠涓暾慕缑鎸涌梢苑乐菇S素的降解、沉淀和擴(kuò)散到水相。研究還發(fā)現(xiàn)，與姜黃素/吐溫20懸浮液相比，牛血清白蛋白-葡聚糖復(fù)合物可以提高姜黃素在小鼠體內(nèi)的口服生物利用度。Gumus等[32]研究了酪蛋白-葡萄糖美拉德共價(jià)復(fù)合物對(duì)葉黃素乳液在不同pH值下的物理和化學(xué)穩(wěn)定性的影響，研究表明，與未加入葡萄糖的對(duì)照組相比，利用復(fù)合物制備的乳狀液在pH 3～7范圍內(nèi)表現(xiàn)出更高的穩(wěn)定性，并且乳液在胃中保持其穩(wěn)定性，這是因?yàn)橐旱伪砻娴钠咸烟翘峁┝丝臻g排斥，防止胃蛋白酶到達(dá)液滴表面，阻礙了胃蛋白酶的水解，同時(shí)，糖基化蛋白質(zhì)復(fù)合物不影響葉黃素的消化和生物活性。檸檬醛是一種具有抗菌活性的成分，由于其穩(wěn)定性較差，它的應(yīng)用受到了限制[33]。Yang Yuexi等[9]研究發(fā)現(xiàn)通過美拉德反應(yīng)制備的大豆分離蛋白和可溶性多糖共價(jià)復(fù)合物可增強(qiáng)檸檬醛在O/W型乳狀液中的物理穩(wěn)定性。

由此可見，以美拉德蛋白質(zhì)-多糖復(fù)合物為乳化劑的乳狀液穩(wěn)定性較好，在制備功能性飲料方面具有應(yīng)用前景。同時(shí)，乳狀液在胃中具有較高的穩(wěn)定性，主要是由于多糖阻礙了胃蛋白酶對(duì)界面蛋白的水解，這使其成為設(shè)計(jì)腸道特異性藥物遞送體系的理想候選者，從而預(yù)防或治療腸道疾病。

3.2 納米粒子

納米粒子是可以提供靶向藥物的膠體顆粒，其粒徑為1～100 nm[34]，食品中許多疏水性生物活性物質(zhì)被納米粒子包埋之后，不僅溶解性和穩(wěn)定性提高，而且具有較好的緩釋效果，基于納米粒子的藥物遞送體系已廣泛應(yīng)用于運(yùn)載口服藥中的生物活性成分[6]。蛋白質(zhì)制備的納米粒子通常通過粒子之間的靜電排斥力來維持穩(wěn)定，然而，粒子在高離子強(qiáng)度和等電點(diǎn)附近容易聚集和沉淀。因此，研究人員利用美拉德反應(yīng)制備蛋白-多糖復(fù)合物，從而提升遞送體系的穩(wěn)定性[35]。為了提高β-胡蘿卜素的熱穩(wěn)定性、溶解性和生物利用度，Yi Jiang等[36]通過美拉德反應(yīng)制備了β-乳球蛋白-葡聚糖復(fù)合物，將其分散在超純水中，在室溫下攪拌2 h，然后用乙酸乙酯配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.1%的β-胡蘿卜素溶液，采用均質(zhì)蒸發(fā)法制備了納米顆粒，包封率為98.4%。Li Zheng等[6]通過美拉德反應(yīng)制備了卵清蛋白-葡聚糖共價(jià)復(fù)合物包裹表沒食子兒茶素沒食子酸酯（epigallocatechin gallate，EGCG）并提高其生物利用度，將卵清蛋白-葡聚糖共價(jià)復(fù)合物與EGCG混合，調(diào)節(jié)pH值至5.2后，在80 ℃下加熱60 min，得到載有EGCG的卵清蛋白-葡聚糖共價(jià)復(fù)合物納米顆粒，其形狀為球形，載藥率為23.4%。Fan Yuting等[37]通過美拉德反應(yīng)制備了牛血清白蛋白-葡聚糖納米顆粒用來運(yùn)載姜黃素，通過綠色簡便的方法形成了具有球形結(jié)構(gòu)的納米顆粒，提高了納米粒子在pH值為2.0～7.0時(shí)的穩(wěn)定性。此外，與游離姜黃素相比，牛血清白蛋白-葡聚糖納米粒子中姜黃素的穩(wěn)定性更高，抗氧化能力更強(qiáng)。由于牛血清白蛋白-葡聚糖納米顆粒不受pH值變化的影響，且包埋的姜黃素具有較高的穩(wěn)定性，因此可廣泛應(yīng)用于酸性飲料（酸奶、牛奶飲料和果汁）中的營養(yǎng)補(bǔ)充劑。

3.3 納米凝膠

納米凝膠是納米級(jí)別的凝膠顆粒，存在三維溶脹的聚合物鏈交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)[38]，它能溶脹于水但不溶解于水，粒徑大約在10～100 nm之間。鑒于其生物降解性和無毒性等優(yōu)良特性，納米凝膠在許多方面具有潛在的應(yīng)用前景[39]。納米凝膠因其具有較高的負(fù)載能力，可以作為生物活性物質(zhì)的遞送體系。姜黃素的口服生物利用度相當(dāng)有限，因?yàn)樗谖改c液中的溶解度很低，很容易發(fā)生降解[40]。Feng Jin等[41]通過美拉德反應(yīng)制備了卵清蛋白-葡聚糖復(fù)合物，將4 mg粉末狀的姜黃素直接加入到10 mL的美拉德復(fù)合物溶液中，溫和攪拌10 min后，調(diào)節(jié)pH值至4.5，然后將溶液在1 000×g的條件下離心10 min，收集上清液并在90 ℃下加熱30 min，然后立即在冰浴中冷卻至室溫，得到負(fù)載姜黃素的納米凝膠。這種綠色工藝提高了納米凝膠的貯存穩(wěn)定性、pH值穩(wěn)定性和再分散性，并且可以改善姜黃素的口服生物利用度。在Meydani等[23]的研究中，通過美拉德反應(yīng)制備的乳清分離蛋白-麥芽糊精凝膠在模擬胃環(huán)境中具有較高的穩(wěn)定性。通過美拉德反應(yīng)可以制備出對(duì)胃蛋白酶具有低敏感性的多糖結(jié)合蛋白，因此，包裹在美拉德復(fù)合物凝膠中的生物活性物質(zhì)可以抵抗胃的惡劣條件，并成功地輸送到小腸進(jìn)行吸收。

3.4 微膠囊

微膠囊是以天然或合成高分子材料為原料的微型容器。微膠囊化就是將固體、液體或氣體包埋、封存在一種微型膠囊內(nèi)成為一種固體微粒產(chǎn)品的技術(shù)，復(fù)合凝聚法、噴霧干燥法和擠壓法等微膠囊化技術(shù)常用于生物活性物質(zhì)的包埋[42]。復(fù)合凝聚法往往需要一些具有毒性（如戊二醛或甲醛）或制備時(shí)間較長（如轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶）的交聯(lián)劑來穩(wěn)定微膠囊壁[43]，將美拉德反應(yīng)生成的共價(jià)復(fù)合物作為壁材可以很好地解決這一問題。Ifeduba等[44]研究發(fā)現(xiàn)硬脂酸大豆油在基于美拉德復(fù)合物的復(fù)凝聚體系中，具有較高的熱穩(wěn)定性和氧化穩(wěn)定性。孫欣等[45]通過美拉德反應(yīng)生成大豆分離蛋白-木糖復(fù)合物，以復(fù)合物和殼聚糖為壁材，利用復(fù)合凝聚法制得黑胡椒油樹脂微膠囊，結(jié)果表明，美拉德反應(yīng)使微膠囊的微觀結(jié)構(gòu)更加致密，并使微膠囊的貯藏穩(wěn)定性有所提升。由此可見，利用美拉德復(fù)合物得到的穩(wěn)定復(fù)凝聚體可以成功地包裹和保護(hù)油脂等生物活性物質(zhì)，提升其穩(wěn)定性。Jia Chengsheng等[46]通過美拉德反應(yīng)制備了乳清分離蛋白-低聚木糖復(fù)合物，并對(duì)番茄紅素進(jìn)行了包埋，結(jié)果表明該復(fù)合物可用于包埋番茄紅素或其他生物活性物質(zhì)，改善其性能。Zhang Yating等[47]將水解大豆分離蛋白-麥芽糊精美拉德復(fù)合物包埋魚油微膠囊進(jìn)行了冷凍干燥，可以使微膠囊形成多孔均勻的表面結(jié)構(gòu)，提高了其包封率和熱穩(wěn)定性。這是因?yàn)閺?fù)合物的多糖部分在微膠囊周圍有形成薄膜的趨勢，起到了隔離氧氣的作用，從而減少了魚油微膠囊的氧化。Sugimura等[48]將酪蛋白酸鈉和麥芽糊精混合物乳化的魚油微膠囊進(jìn)行噴霧干燥，誘導(dǎo)其中發(fā)生美拉德反應(yīng)，提高了魚油微膠囊的抗氧化性。Cortesi等[49]將還原糖-明膠微膠囊在80 ℃下濕加熱5 min，增強(qiáng)了微膠囊在水溶液中的溶解穩(wěn)定性。Choi等[50]研究發(fā)現(xiàn)，以乳清蛋白-麥芽糊精復(fù)合物為壁材，利用噴霧干燥法制備的共軛亞油酸微膠囊粒徑較小，水溶性較好，包封率較高。這些研究表明，美拉德反應(yīng)可用于改善微膠囊的理化性質(zhì)。同時(shí)，還有研究表明，將乳清蛋白-低聚異麥芽糖共價(jià)復(fù)合物對(duì)益生菌進(jìn)行微膠囊化后，在模擬胃腸道條件下對(duì)益生菌的保護(hù)作用提高[51]。

以美拉德共價(jià)復(fù)合物為壁材的微膠囊對(duì)pH值變化、高離子強(qiáng)度和高溫具有較高穩(wěn)定性，可以保證所包埋的生物活性物質(zhì)在較長時(shí)間內(nèi)的化學(xué)穩(wěn)定性。

4 遞送體系在消化系統(tǒng)中的變化

人體消化系統(tǒng)由口腔、食道、胃、小腸和大腸構(gòu)成，從口腔到大腸的理化環(huán)境（pH值、離子組成、酶活性和溫度）不同，所以了解人體消化系統(tǒng)各部分的環(huán)境條件對(duì)于設(shè)計(jì)生物活性物質(zhì)的遞送體系十分重要[52]。人體攝取食物后，食物在不同的器官中停留不同的時(shí)間，并經(jīng)過了一系列機(jī)械和化學(xué)作用。在食品和藥品行業(yè)的實(shí)際應(yīng)用過程中，許多疏水性生物活性物質(zhì)的作用并沒有得到充分發(fā)揮，這主要是因?yàn)樗鼈兊幕瘜W(xué)穩(wěn)定性低、水溶性低和口服生物利用度低。目前已經(jīng)有研究人員設(shè)計(jì)了一些遞送體系，使包埋的生物活性物質(zhì)在胃中不發(fā)生釋放，而最終在腸道釋放，從而改善生物活性成分的口服吸收效果[53]?；诿览聫?fù)合物的乳狀液體系研究較多，穩(wěn)定的O/W型乳液能顯著提高包埋親油生物活性成分在人體胃腸道中的穩(wěn)定性[54]，可以成功地控制脂溶性生物活性物質(zhì)在胃腸道特定位置的釋放。因此，理解生物活性物質(zhì)在人體消化系統(tǒng)中的消化機(jī)制有助于構(gòu)建新型遞送體系，提升其生物利用度。

4.1 口腔

口腔是人體攝入食物后的第一道屏障，其pH值條件是中性，溫度為37 ℃左右，唾液中主要含有淀粉酶。遞送體系進(jìn)入口腔會(huì)發(fā)生一些變化[55]，如被唾液稀釋、與唾液中的各種電解質(zhì)相互作用、溫度和pH值的變化以及與口腔黏膜和舌頭之間的摩擦等。Feng Jin等[41]研究發(fā)現(xiàn)卵清蛋白-葡聚糖納米凝膠在模擬口腔條件下不易發(fā)生聚集。Xu Duoxia等[56]利用干熱法制得乳清分離蛋白-甜菜果膠復(fù)合物，將其作為β-胡蘿卜素乳液的乳化劑，在含有0.02%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同）黏蛋白、0.16%氯化鈉和0.02%氯化鉀的模擬唾液中，β-胡蘿卜素乳液的粒徑無明顯變化。Zhong Lei等[57]制備了以燕麥分離蛋白-平菇β-葡聚糖共價(jià)復(fù)合物為乳化劑的β-胡蘿卜素乳狀液，將8 mL含有0.03 g/mL黏蛋白模擬唾液流體預(yù)熱至37 ℃后與8 mL乳狀液混合并經(jīng)過模擬口腔的處理后，乳狀液的平均粒徑和微觀結(jié)構(gòu)沒有顯著變化。這是因?yàn)槠焦溅?葡聚糖在液滴表面提供了較高濃度的陰離子羧基，能夠通過靜電斥力避免與帶負(fù)電荷的黏蛋白的結(jié)合。因此，在用陰離子多糖制備美拉德復(fù)合物時(shí)，蛋白質(zhì)-多糖復(fù)合物可以通過空間斥力和靜電空間斥力來提高體系對(duì)唾液引發(fā)的絮凝的穩(wěn)定性。此外，蛋白質(zhì)-多糖復(fù)合物在生物活性物質(zhì)周圍提供了一層抗剪切的界面層結(jié)構(gòu)，可以抵抗口腔中施加的高剪切力，從而減少遞送體系可能發(fā)生的理化屬性和微觀結(jié)構(gòu)的變化。

4.2 胃

食物在咽部吞咽，并通過食道到達(dá)胃。胃中含有胃蛋白酶，是一種高度酸性的環(huán)境。由于高酸性和離子強(qiáng)度的影響，以蛋白質(zhì)為乳化劑的乳狀液在通過胃時(shí)會(huì)被水解[58]。與天然蛋白質(zhì)穩(wěn)定的O/W型乳液相比，以蛋白質(zhì)-多糖美拉德復(fù)合物為乳化劑的O/W型乳液在胃消化過程中的穩(wěn)定性更高[32]。Lesmes等[10]制備了β-乳球蛋白-葡聚糖美拉德復(fù)合物，將其作為乳化劑研究其對(duì)O/W型乳狀液的影響，在模擬胃液中，與不含復(fù)合物的對(duì)照組相比，以復(fù)合物為乳化劑的乳液具有較高的穩(wěn)定性。Davidov-Pardo等[59]制備了由酪蛋白酸鈉-葡聚糖美拉德復(fù)合物包埋的納米顆粒，并將白藜蘆醇包埋在其中，在模擬胃液條件下，不含復(fù)合物的納米顆粒懸浮液的粒徑大幅增加，而復(fù)合物納米顆粒懸浮液的粒徑增加較小，這表明美拉德復(fù)合物制備的納米顆粒在胃液環(huán)境下穩(wěn)定性較高。Yi Jiang等[36]通過美拉德反應(yīng)制得包埋β-胡蘿卜素的β-乳球蛋白-葡聚糖納米顆粒，在pH值為2.0且存在胃蛋白酶的條件下，2 h內(nèi)只有5.4%的β-胡蘿卜素被釋放。由此可見，由美拉德制備的蛋白質(zhì)-多糖共價(jià)復(fù)合物可以抵抗胃蛋白酶的水解，提高包埋的生物活性物質(zhì)在人體胃腸道消化中的穩(wěn)定性。這主要?dú)w因于復(fù)合物在油滴周圍提供了的厚實(shí)而完整的界面層，通過強(qiáng)烈的空間排斥阻止了油滴的絮凝。

4.3 小腸

食物營養(yǎng)物質(zhì)的吸收主要發(fā)生在小腸。小腸上皮是影響吸收的重要物理和生理屏障，它包括黏液層和細(xì)胞層兩部分。腸道中存在膽鹽，會(huì)使脂質(zhì)的水解明顯增強(qiáng)，生成表面活性成分，如甘油單酯和甘油二酯，這些化合物競爭吸附乳液界面的表面活性分子，與磷脂和膽鹽形成“混合膠束”，導(dǎo)致界面組成發(fā)生改變，營養(yǎng)成分最終被小腸吸收[60]。因此，乳化液界面的結(jié)構(gòu)和組成極大地影響脂質(zhì)的消化速度，從而影響“混合膠束”的含量。在Zhong Lei等[57]的研究中，模擬小腸消化后，與未添加燕麥分離蛋白-平菇β-葡聚糖共價(jià)復(fù)合物的乳液相比，添加復(fù)合物的乳狀液平均粒徑較小，這表明其包埋的β-胡蘿卜素大多被消化吸收，提高了β-胡蘿卜素的口服利用度。Li Yang等[61]采用干熱法制得大豆分離蛋白-阿拉伯膠復(fù)合物，以其為壁材利用噴霧干燥法制備番茄樹油脂微膠囊，在模擬腸液條件下，包埋的番茄紅素幾乎完全釋放。Feng Jin等[41]的研究表明蛋白質(zhì)-多糖復(fù)合物的納米凝膠在模擬消化過程中可以保護(hù)姜黃素并提高其生物利用度。理想的遞送體系應(yīng)在消化過程中防止或減少生物活性成分的降解，并將其充分轉(zhuǎn)運(yùn)和溶解到“混合膠束”中以供小腸吸收?；诿览聫?fù)合物的遞送體系在不影響其生物利用度的情況下，更有效地提高了脂溶性生物活性物質(zhì)的化學(xué)穩(wěn)定性。

5 結(jié) 語

美拉德反應(yīng)形成的共價(jià)復(fù)合物由于其優(yōu)異的性能，在食品和制藥工業(yè)中可以作為一種運(yùn)載生物活性物質(zhì)的有效載體。在不同輸送體系中，基于美拉德反應(yīng)的蛋白質(zhì)-多糖復(fù)合物在保護(hù)活性物質(zhì)的可降解性、營養(yǎng)性和功能特性等方面表現(xiàn)出了諸多優(yōu)點(diǎn)，這為制備新型遞送體系創(chuàng)造了巨大的價(jià)值。本文綜述了基于美拉德復(fù)合物遞送體系的主要類型，如O/W型乳液、納米顆粒、納米凝膠和微膠囊，并且說明了遞送體系在消化系統(tǒng)中發(fā)生的變化。美拉德反應(yīng)得到的蛋白質(zhì)-多糖復(fù)合物作為乳化劑和包封劑在O/W型乳狀液和其他輸送載體中運(yùn)送多種生物活性物質(zhì)，提高其生物利用度，是目前研究的熱點(diǎn)。在這些體系中，復(fù)合物在被包埋的生物活性物質(zhì)周圍形成了一個(gè)厚的連續(xù)的層，當(dāng)體系在加工、貯存和運(yùn)輸過程中暴露于一些的不利環(huán)境時(shí)，能夠降低其降解率。因此，美拉德復(fù)合物可作為親脂性和其他生物活性成分的載體，從而提高它們的穩(wěn)定性和生物利用度，并可設(shè)計(jì)用于食品和醫(yī)藥的功能性產(chǎn)品。然而，還需要更多的研究來驗(yàn)證美拉德反應(yīng)復(fù)合物的功能特性、控制晚期糖基化終產(chǎn)物的生成、選擇較為合適的美拉德產(chǎn)物來設(shè)計(jì)生物活性物質(zhì)的遞送體系。此外，還需要更多的體外和體內(nèi)研究來檢測蛋白質(zhì)-多糖美拉德復(fù)合物傳遞體系的性能。