玉米醇溶蛋白基納米顆粒的制備及應(yīng)用研究進(jìn)展

葛思彤，賈 睿，劉回民*，鄭明珠，蔡 丹，劉景圣*

（吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，小麥和玉米深加工國家工程實(shí)驗(yàn)室，吉林 長春 130118）

玉米醇溶蛋白作為玉米胚乳中的主要儲藏蛋白，占玉米中蛋白質(zhì)總含量的80%，其含有大量的疏水性氨基酸和含硫氨基酸，但缺少帶電的酸堿性氨基酸，不均衡的 氨基酸組成導(dǎo)致其營養(yǎng)價(jià)值低。但是，玉米醇溶蛋白具有良好的自組裝特性，可制備規(guī)則球狀、大小均一的納米顆粒，并用于生物活性物質(zhì)、藥物等的荷載、運(yùn)輸 和控釋，能夠?qū)Χ喾?、維生素、活性肽等生物活性物質(zhì)水溶性低、光熱敏感性、酸堿敏感性和生物利用度低等問題進(jìn)行改善。同時(shí)，玉米醇溶蛋白的強(qiáng)生物相容性、生物可降解性，使其在食品領(lǐng)域的應(yīng)用具有天然優(yōu)勢[1-2]。

由于單一玉米醇溶蛋白制備的納米顆粒性質(zhì)不夠穩(wěn)定，包埋率與荷載效率低，限制了其在食品領(lǐng)域的應(yīng)用。因此，將玉米醇溶蛋白與蛋白質(zhì)、多糖、多酚、表面活性劑等物質(zhì)通過氫鍵、疏水性相互作用、靜電相互作用等進(jìn)行結(jié)合，可以構(gòu)建出更加穩(wěn)定的玉米醇溶蛋白基納米顆粒，從而應(yīng)用于乳液的開發(fā)、生物活性物質(zhì)的遞送等。本文主要介紹了玉米醇溶蛋白結(jié)構(gòu)特性，并總結(jié)了玉米醇溶蛋白基納米顆粒的制備方法與種類，以及作為包埋載體用于生物活性物質(zhì)的荷載與輸送的研究進(jìn)展。以期為玉米醇溶蛋白在食品輸送運(yùn)載體系方面的應(yīng)用提供理論依據(jù)，為功能性食品的開發(fā)提供新思路。

1 玉米醇溶蛋白的結(jié)構(gòu)與功能性質(zhì)

1.1 玉米醇溶蛋白結(jié)構(gòu)

玉米醇溶蛋白是玉米中主要的儲藏蛋白，其難溶于水，可溶于體積分?jǐn)?shù)70%乙醇溶液，通常包含α、β、γ、δ-玉米醇溶蛋白4 種類別，不同類別的玉米醇溶蛋白分子質(zhì)量、質(zhì)量分?jǐn)?shù)以及溶解特征如表1[3-7]所示。同時(shí)，玉米醇溶蛋白含有一半以上的非極性氨基酸（亮氨酸、丙氨酸等）[8]，以及較低含量的親水性氨基酸，這使玉米醇溶蛋白具有兩親特性，是生物聚合物的理想替代品[9]。

表1 玉米醇溶蛋白的種類[3-7]Table 1 Types of zein[3-7]

1.2 玉米醇溶蛋白功能性質(zhì)

1.2.1 自組裝特性

自組裝指的是不經(jīng)外界因素處理，物質(zhì)的基本單元結(jié)構(gòu)自發(fā)從無序到有序的過程。隨著溶液極性的增強(qiáng)，玉米醇溶蛋白溶解度逐漸降低，分子構(gòu)象發(fā)生變化并產(chǎn)生聚集，這個(gè)聚集的過程就稱為玉米醇溶蛋白的自組裝。圖1[10]為玉米醇溶蛋白自組裝形成納米顆粒的過程。玉米醇溶蛋白隨著溶劑的蒸發(fā)在乙醇-水溶液中發(fā)生自組裝，形成粒徑為250～600 nm的圓形球體。通過圓二色光譜實(shí)驗(yàn)和透射電子顯微鏡觀察結(jié)果表明，玉米醇溶蛋白在自組裝過程中部分二級結(jié)構(gòu)從α-螺旋轉(zhuǎn)變?yōu)棣?折疊結(jié)構(gòu)，隨后β-折疊結(jié)構(gòu)會在疏水作用下首尾相連形成條帶， 緊接著條帶卷曲成環(huán)狀，從而逐漸自組裝形成納米顆粒。Wang Lei等[11]利用玉米醇溶蛋白的自組裝特性，在70 ℃下熱誘導(dǎo)制備了玉米醇溶蛋白膠體顆粒，結(jié)果發(fā)現(xiàn)乙醇體積分?jǐn)?shù)和初始蛋白濃度是影響玉米醇溶蛋白納米顆粒物化特性的主要因素。玉米醇溶蛋白的這種自組裝能力為其在食品工業(yè)[12]和制藥[13]領(lǐng)域的應(yīng)用奠定了良好基礎(chǔ)。

圖1 玉米醇溶蛋白自組裝形成納米顆粒的過程[10]Fig.1 Process of zein self-assembly to form nanoparticles[10]

1.2.2 成膜性與凝膠性

玉米醇溶蛋白由于其自組裝特性，在氫鍵、二硫鍵和疏水相互作用下也可以形成薄膜等微結(jié)構(gòu)。在玉米醇溶蛋白溶解的同時(shí)，加入甘油、脂肪酸等塑化劑后平鋪或倒入模具中，溶劑揮發(fā)后便可以形成玉米醇溶蛋白膜[14]。 作為食品級涂層（膜），其具有高熱穩(wěn)性、高疏水性、高抗菌性、高選擇滲透性和阻隔性質(zhì)[15-19]。 此外，由于玉米醇溶蛋白的疏水性，將其加入極性強(qiáng)的溶劑（例如水、生理鹽水等）中，玉米醇溶蛋白因溶解度降低而析出，呈現(xiàn)半固體狀，即形成了三維網(wǎng)絡(luò)狀凝膠[20]。同時(shí)，玉米醇溶蛋白還具有成本低、可用性高、免疫原性低[21]的優(yōu)點(diǎn)，作為植物來源的蛋白質(zhì)生產(chǎn)凝膠具有優(yōu)勢。Zhang Liming等[22]制備了不同比例的玉米醇溶蛋白/殼聚糖混合膜和單獨(dú)的殼聚糖膜，將其加入玉米醇溶蛋白進(jìn)行比較后發(fā)現(xiàn)，所成的膜體對水蒸氣、O2和CO2的阻隔能力均有所上升；此外，對蘑菇進(jìn)行包裝后發(fā)現(xiàn)，在玉米醇溶蛋白和殼聚糖質(zhì)量比為1∶1時(shí)，蘑菇水分喪失和膜相對泄漏率最低，呈現(xiàn)良好的保護(hù)膜性質(zhì)。Gagliardi等[23]利用不同質(zhì)量濃度的玉米醇溶蛋白（分散于乙醇溶液）制備玉米醇溶蛋白凝膠，發(fā)現(xiàn)蛋白濃度高時(shí)，表現(xiàn)出黏彈性行為；同時(shí)指出20 g/100 mL的玉米醇溶蛋白分散體可成為制備凝膠的低成本制劑。

2 玉米醇溶蛋白基納米顆粒的制備方法與種類

2.1 制備方法

2.1.1 反溶劑沉淀法

反溶劑沉淀法指的是通過將液體分散于另一種不混溶的液體中而形成液滴的過程，也稱為液-液分散法。 首先將玉米醇溶蛋白溶解于乙醇溶液中，然后在一定的均質(zhì)速率下將其分散于水相體系中使得玉米醇溶蛋白溶解度降低，在自組裝特性的作用下分子之間發(fā)生聚集，從而逐漸形成納米顆粒。Zhong Qixin等[24]利用此方法制備玉米醇溶蛋白納米顆粒，發(fā)現(xiàn)在較高的均質(zhì)速率和較高的乙醇濃度時(shí)，制備出的納米顆粒尺寸更小，粒徑集中在100～200 nm之間。王麗娟[25]也利用此方法將玉米醇溶蛋白溶液以細(xì)流狀加入至甜菜果膠溶液中形成復(fù)合納米顆粒，粒徑集中在300～400 nm之間，對姜黃素的包埋率可以達(dá)到90%以上。

2.1.2 反溶劑共沉淀法

反溶劑共沉淀法也是利用不同溶液中玉米醇溶蛋白溶解度的不同制備納米顆粒的一種方式。與反溶劑沉淀法不同的是，反溶劑共沉淀法要求修飾物質(zhì)能夠共同溶解于玉米醇溶蛋白-乙醇溶液中，再將其分散于水中，進(jìn)而形成納米顆粒。孫翠霞[26]利用反溶劑共沉淀法制備出玉米醇溶蛋白-藻酸丙二醇酯納米顆粒，二者主要通過氫鍵、靜電引力、疏水作用相互結(jié)合，其熱穩(wěn)定性能與單一玉米醇溶蛋白納米顆粒相比也有所提升。Chen Shuai等[27]利用此方法制備出玉米醇溶蛋白-蟲膠復(fù)合納米顆粒，二者通過氫鍵和疏水作用相結(jié)合，顆粒粒徑集中在250 nm以下。

2.1.3 pH循環(huán)法

pH循環(huán)法也稱為pH驅(qū)動法或酸堿法，是指將溶液體系pH值從中性調(diào)節(jié)至極酸或極堿后再調(diào)回中性，誘導(dǎo)分子之間發(fā)生結(jié)構(gòu)變化并產(chǎn)生相互作用。前期研究表明，將玉米醇溶蛋白溶解于中性溶液后，利用氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH值至堿性（pH 12.0～12.5），再用鹽酸將其pH值調(diào)回中性。由于玉米醇溶蛋白在極堿性環(huán)境中可以溶解，但在調(diào)回中性環(huán)境后溶解度會降低，結(jié)合其自組裝行為從而形成玉米醇溶蛋白納米顆粒。Dai Lei等[28]利用pH循環(huán)法制備玉米醇溶蛋白-鼠李糖脂納米顆粒，當(dāng)二者質(zhì)量比為3∶2時(shí)呈現(xiàn)均勻的球形形狀，平均粒徑為100 nm，能夠在不同pH值環(huán)境（pH 3.0～8.0）以及不同離子強(qiáng)度（0～100 mmol/L NaCl）下均保持穩(wěn)定。同時(shí)，也發(fā)現(xiàn)利用此方法制備的納米顆粒在對姜黃素進(jìn)行包埋時(shí)，與通過反溶劑沉淀法制備的顆粒溶液相比表觀形態(tài)不僅更加澄清透明，且包埋率和荷載率都明顯更高。 Pan Kang等[29]將玉米醇溶蛋白和酪蛋白混合溶液的pH值調(diào)節(jié)至11.5，使二者充分溶解后再將其酸化至pH 7.0，促進(jìn)二者自發(fā)形成納米顆粒。由此產(chǎn)生的納米顆粒具有很好的儲藏穩(wěn)定性和再水合性能。

2.1.4 層層組裝法

層層組裝法是保護(hù)和釋放生物活性物質(zhì)有前途的技術(shù)之一。帶有正電荷或負(fù)電荷的生物聚合物按照一定的順序逐層堆積于膠體顆粒的表面，從而調(diào)節(jié)顆粒的界面性質(zhì)、厚度、電荷等[7]。Chen Shuai等[30]利用此方法制備出以玉米醇溶蛋白為核芯、透明質(zhì)酸為殼的納米顆粒。首先將姜黃素包埋在玉米醇溶蛋白納米顆粒的核芯中形成第一層，緊接著將槲皮素吸附于其表面形成第二層，最后使透明質(zhì)酸分子通過靜電沉積的方式形成外圍的表面層。通過此種方式，姜黃素和槲皮素均得到了包埋與保護(hù)。

2.1.5 其他方法

除了上述介紹的納米顆粒制備方法外，一些新興技術(shù)如大氣等離子體輔助、微流化技術(shù)等也逐漸被人們發(fā)掘。Chen Guiyun等[31]研究發(fā)現(xiàn)，玉米醇溶蛋白-殼聚糖納米顆粒在大氣等離子體輔助下顆粒粒徑有所下降，此過程中玉米醇溶蛋白多肽鏈展開并暴露出酪氨酸殘基，從而使二者作用力增強(qiáng)，形成的顆粒狀態(tài)穩(wěn)定。

由于制備原理的不同，每種制備方法都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)。其中，反溶劑沉淀法和反溶劑共沉淀法的優(yōu)點(diǎn)在于方便快捷、顆粒大小可控，缺點(diǎn)是需使用大量的有機(jī)溶劑（乙醇），需要的能量較高，存在易燃易爆風(fēng)險(xiǎn)；pH循環(huán)法的優(yōu)點(diǎn)為無需加熱且不需要有機(jī)溶劑，但控制其pH值的步驟略顯繁瑣；而層層組裝法適用于低/高分子質(zhì)量的生物聚合物，但需要兩步甚至更多步驟進(jìn)行制備，也需要較高能量。因此，需要根據(jù)實(shí)際情況來選擇合適的玉米醇溶蛋白基納米顆粒的制備方式。

2.2 玉米醇溶蛋白基納米顆粒的種類

2.2.1 單獨(dú)制備納米顆粒

玉米醇溶蛋白可以通過上述介紹的制備方法形成納米顆粒，應(yīng)用于生物活性物質(zhì)的包埋與荷載中。據(jù)報(bào)道，通過反溶劑沉淀法制備荷載葉黃素的玉米醇溶蛋白納米顆粒，所得顆粒粒徑低于100 nm。并且與葉黃素的水相分散體相比，經(jīng)過玉米醇溶蛋白納米顆粒的包埋后，葉黃素的消化穩(wěn)定性提高[32]。任曉鳴[33]利用超臨界CO2反溶劑沉淀法制備了玉米醇溶蛋白-大豆異黃酮納米顆粒，考察了溶液濃度、壓力、溫度、進(jìn)樣速率對其所形成顆粒的影響，結(jié)果表明隨著進(jìn)樣速率的提升，粒徑會增大、粒徑分布范圍變寬。同時(shí)，通過傅里葉變換紅外光譜檢測證明了玉米醇溶蛋白和大豆異黃酮之間有氫鍵形成，從而達(dá)到較為穩(wěn)定的顆粒狀態(tài)。

2.2.2 與蛋白質(zhì)復(fù)合制備納米顆粒

隨著研究的不斷深入，眾多學(xué)者發(fā)現(xiàn)單一玉米醇溶蛋白制備的納米顆粒對生物活性物質(zhì)的包埋率低，且具有環(huán)境敏感性、胃腸控釋性能低的缺點(diǎn)。因此，利用玉米醇溶蛋白與其他大分子/小分子物質(zhì)進(jìn)行復(fù)合制備納米顆粒逐漸成為研究趨勢。蛋白質(zhì)是兩親分子，可以作為玉米醇溶蛋白納米顆粒的穩(wěn)定劑，對其可能發(fā)生的不穩(wěn)定現(xiàn)象進(jìn)行改善。蛋白質(zhì)之間可能通過非共價(jià)相互作用，例如氫鍵、疏水性相互作用等進(jìn)行結(jié)合。一些蛋白質(zhì) （如酪蛋白）也會通過靜電相互作用和疏水相互作用相結(jié)合，從而吸附于玉米醇溶蛋白表面，阻止玉米醇溶蛋白產(chǎn)生大的聚集體以穩(wěn)定存在[34]。

Chen Yufeng等[35]建立玉米醇溶蛋白/乳鐵蛋白納米顆粒對7,8-二羥基黃酮進(jìn)行封裝，結(jié)果表明與單一的玉米醇溶蛋白體系相比，當(dāng)兩種蛋白（玉米醇溶蛋白、乳鐵蛋白）質(zhì)量比例為5∶1時(shí)包埋率提高了28.83%，質(zhì)量比例為10∶1時(shí)提高了51.93%，同時(shí)顆粒整體呈現(xiàn)了很好的耐酸堿、耐離子強(qiáng)度和長期儲存的能力。Zhan Χinyu等[36]利用pH誘導(dǎo)的方法，制備了不同質(zhì)量比的乳清蛋白分離物/玉米醇溶蛋白納米顆粒，在二者質(zhì)量比為8∶2時(shí)，所得納米顆粒尺寸約為90 nm。同時(shí)此兩種蛋白制備的納米顆粒顯著提升了姜黃素的水溶性和再分散性，且物理穩(wěn)定性和儲藏穩(wěn)定性均有所提升。

2.2.3 與多糖復(fù)合制備納米顆粒

多糖分子鏈含有氨基、羧基等基團(tuán)，可以通過靜電相互作用、氫鍵、疏水性相互作用等與蛋白質(zhì)進(jìn)行 關(guān)聯(lián)[37]，將兩者重新組裝以設(shè)計(jì)納米顆粒對生物活性物質(zhì)進(jìn)行運(yùn)載是十分必要的。常與玉米醇溶蛋白進(jìn)行復(fù)合的多糖包括殼聚糖（羧甲基殼聚糖）、果膠、阿拉伯膠、改性淀粉、葡聚糖等。

Huang Χulin等[38]制備了玉米醇溶蛋白-果膠核/殼納米顆粒，在pH 2.0～7.0的范圍內(nèi)顆粒狀態(tài)穩(wěn)定（粒徑均低于250 nm）；其在80 ℃的條件下處理1 h，也未出現(xiàn)大顆粒聚集現(xiàn)象，呈現(xiàn)出良好的熱穩(wěn)定性。Li Hao等[39]利用反溶劑沉淀法成功制備玉米醇溶蛋白-可溶性大豆多糖納米顆粒，經(jīng)過可溶性大豆多糖修飾后，在pH 2.0～8.0的條件下減少了納米顆粒的聚集現(xiàn)象。利用此納米顆粒對槲皮素進(jìn)行包埋，包埋率相較于單一玉米醇溶蛋白增加了23.3%。Yuan Yongkai等[40]通過反溶劑沉淀法形成玉米醇溶蛋白-硫酸葡聚糖復(fù)合納米顆粒用于封裝姜黃素。經(jīng)過細(xì)胞毒性實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)該納米顆粒對正常的腸上皮細(xì)胞沒有毒性，并且其包埋率可達(dá)85.37%，顯著高于玉米醇溶蛋白單獨(dú)包埋，證明經(jīng)過多糖修飾后復(fù)合顆粒性狀更加穩(wěn)定。用玉米醇溶蛋白-透明質(zhì)酸納米顆粒分別對姜黃素[41]和萬壽菊素[42]進(jìn)行包埋，發(fā)現(xiàn)此種納米顆粒對于姜黃素具有很高的包埋率（95.03%）。對萬壽菊素的包埋率、荷載量、熱穩(wěn)定性和控釋量與玉米醇溶單一納米顆粒相比均有所提升。

2.2.4 與多酚復(fù)合制備納米顆粒

多酚是植物性食品（水果、蔬菜、種子等）產(chǎn)生的次生代謝物質(zhì)，能夠預(yù)防多種慢性疾?。ò┌Y、糖尿病等），引入多酚進(jìn)行復(fù)合可以增強(qiáng)玉米醇溶蛋白基納米粒子的穩(wěn)定性和抗氧化活性等[43]，玉米醇溶蛋白與多酚的結(jié)合能力與蛋白質(zhì)脯氨酸含量有關(guān)，脯氨酸含量越高，玉米醇溶蛋白與多酚的結(jié)合能力就越強(qiáng)。

鄒苑[44]制備了玉米醇溶蛋白-單寧酸復(fù)合納米顆粒，二者可以通過氫鍵、疏水性相互作用等非共價(jià)鍵結(jié)合，形成的納米顆粒粒徑較小（集中在250 nm以下）且單一分散。同時(shí)，單寧酸的加入顯著降低了玉米醇溶蛋白的表面疏水性，對于后期制備乳液凝膠型食品具有指導(dǎo)意義。劉夫國[45]制備荷載姜黃素和白藜蘆醇的玉米醇溶蛋白-沒食子兒茶素沒食子酸酯共價(jià)復(fù)合物納米顆粒（以鼠李糖脂作為乳化劑），顆粒粒徑約為130 nm，呈現(xiàn)均勻的球形，對于姜黃素的荷載率可以達(dá)到71.2%，對白藜蘆醇的荷載率可以達(dá)到85.4%，并且包埋了姜黃素和白藜蘆醇的納米顆粒呈現(xiàn)出良好的抗氧化活性。

2.2.5 與表面活性劑復(fù)合制備納米顆粒

表面活性劑是一類具有兩親性的化合物。當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)與表面活性劑復(fù)合后會具有表面活性，低濃度可以顯著降低表面張力，從而其可以吸附在氣/水、油/水、乳狀液等界面，進(jìn)而具有潤濕、乳化等應(yīng)用性質(zhì)[46]。

卵磷脂屬于兩性表面活性劑，當(dāng)玉米醇溶蛋白與卵磷脂復(fù)合制備納米顆粒時(shí)，性質(zhì)較為穩(wěn)定。通過對槲皮素進(jìn)行包埋，在玉米醇溶蛋白與卵磷脂質(zhì)量比為1∶2時(shí)可以得到最大包埋率，為73.2%[47]。當(dāng)利用其對姜黃素進(jìn)行包埋荷載時(shí)，加入卵磷脂復(fù)合后顆粒的包埋率從42.03%提升到99.83%，在此種復(fù)合顆粒的作用下姜黃素的熱穩(wěn)定性顯著提升[48]。鄒苑[44]制備出玉米醇溶蛋白-單寧酸-十二烷基硫酸鈉復(fù)合體系，在0.1～0.3 mmol/L十二烷基硫酸鈉下顆粒粒徑為100 nm左右。十二烷基硫酸鈉的加入改善了顆粒的起泡性和泡沫穩(wěn)定性，在乳液的制備方面具有一定的潛力。

茶皂素主要存在于山茶科植物中，是茶油提取的主要副產(chǎn)物，由疏水性糖苷配基和親水性糖類部分組成[49]， 是新型天然表面活性劑。Ma Mengjie等[50]利用茶皂素和玉米醇溶蛋白制備納米顆粒，并對葉黃素進(jìn)行包埋，對于葉黃素的包埋率達(dá)92.91%，平均顆粒直徑為213 nm，并在pH 4.0～9.0范圍內(nèi)呈現(xiàn)良好的穩(wěn)定性，分散性也很好。

2.2.6 玉米醇溶蛋白三元復(fù)合納米顆粒

近年來，隨著復(fù)合納米顆粒研究的逐漸深入，學(xué)者們發(fā)現(xiàn)三元復(fù)合納米顆粒與二元復(fù)合納米顆粒相比能夠更好地解決玉米醇溶蛋白單獨(dú)制備納米顆粒所造成的包埋率差、穩(wěn)定性低等問題，對生物活性物質(zhì)能夠進(jìn)行更加有效的荷載與保護(hù)。Wang Mei等[51]利用反溶劑沉淀法進(jìn)行了玉米醇溶蛋白-羧甲基殼聚糖-茶多酚三元復(fù)合納米顆粒制備，并對β-胡蘿卜素進(jìn)行包埋。通過傅里葉變換紅外光譜證明了氫鍵和疏水相互作用是該納米顆粒形成的主要作用力。多酚的加入能夠抑制此納米顆粒溶液在貯藏過程中顏色變暗[52]。Wei Yang等[53]制備了玉米醇溶蛋白-海藻酸丙二醇酯-茶皂素三元復(fù)合顆粒，并對白藜蘆醇進(jìn)行包埋。結(jié)果表明三元復(fù)合納米顆粒對于白藜蘆醇的包埋率明顯高于二元復(fù)合納米顆粒（玉米醇溶蛋白-海藻酸丙二醇酯）。Sun Cuixia等[54]利用pH循環(huán)法制備出玉米醇溶蛋白-酪蛋白酸鈉-海藻酸丙二醇酯三元復(fù)合納米顆粒，研究結(jié)果表明按照此順序制備的納米顆粒呈規(guī)則球形、粒徑較小，可用于穩(wěn)定高內(nèi)相Pickering乳液。與二元復(fù)合納米顆粒（玉米醇溶蛋白-海藻酸丙二醇酯）穩(wěn)定的乳液相比，在儲藏30 d內(nèi)更加穩(wěn)定。 Dai Lei等[55]利用玉米醇溶蛋白-藻酸丙二醇酯和兩種表面活性劑（卵磷脂、鼠李糖脂）分別制備出三元復(fù)合納米顆粒。研究結(jié)果表明，此兩種三元復(fù)合納米顆粒在不同pH值（2.0、4.0、6.0、7.0、8.0）下均呈現(xiàn)較好的穩(wěn)定性，并提出兩種三元復(fù)合納米顆粒的形成主要依賴于氫鍵、疏水相互作用和靜電作用力，從而能夠很好地對生物活性物質(zhì)進(jìn)行保護(hù)。表2展示了經(jīng)復(fù)合后玉米醇溶蛋白納米顆粒的性質(zhì)與體外胃腸消化情況，玉米醇溶蛋白基納米顆粒的種類多、制備方式多樣、可進(jìn)行包埋與遞送的生物活性物質(zhì)豐富。由此可見，玉米醇溶蛋白基納米顆粒作為膠體輸送體系具有巨大潛力。

表2 玉米醇溶蛋白和大分子/小分子復(fù)合后納米顆粒的性質(zhì)及體外胃腸消化情況Table 2 Encapsulation efficiency and in vitro gastrointestinal digestion characteristics of zein-low/high molecule complex nanoparticles

3 玉米醇溶蛋白基納米顆粒的應(yīng)用

3.1 穩(wěn)定乳液

近年來，應(yīng)用玉米醇溶蛋白納米顆粒來穩(wěn)定乳液的研究逐漸增多。同時(shí)，通過蛋白質(zhì)、多糖[57-58]等修飾玉米醇溶蛋白形成的納米顆粒，可以有效提高乳液的穩(wěn)定性，被認(rèn)為是目前食品工業(yè)中最有用和最具有發(fā)展前景的運(yùn)載體系之一?；谌橐旱倪\(yùn)載系統(tǒng)主要用來對于一些疏水性食品的生物活性物質(zhì)進(jìn)行包埋、運(yùn)載和控釋、消化和吸收等。

Li Juan等[59]利用玉米醇溶蛋白-阿拉伯樹膠納米顆粒穩(wěn)定Pickering乳液。通過界面張力測定可以得出，隨著形成的納米顆粒濃度的增加，Pickering乳液的界面張力逐漸降低。同時(shí)，流變學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明此納米顆粒在該乳液的油-水界面吸附層形成了凝膠狀結(jié)構(gòu)，在整個(gè)乳液體系中起穩(wěn)定作用。也有研究表明，加入阿拉伯樹膠后的納米顆粒穩(wěn)定Pickering乳液的三相接觸角從133.75°（未加入阿拉伯樹膠）下降至88.95°（m（玉米醇溶蛋白）∶m（阿拉伯樹膠）＝1∶1）[60]（三相接觸角在90°左右能夠證明此顆粒可以吸附在油-水界面并抑制油滴聚集）。經(jīng)過修飾后的玉米醇溶蛋白穩(wěn)定乳液的類型與穩(wěn)定性能如表3所示。

表3 經(jīng)修飾后的玉米醇溶蛋白穩(wěn)定乳液的類型及穩(wěn)定性能Table 3 Types and stability of modified zein-stabilized emulsions

3.2 促進(jìn)活性物質(zhì)吸收與轉(zhuǎn)運(yùn)

生物可及性和生物利用度是評價(jià)玉米醇溶蛋白基運(yùn)載的生物活性物質(zhì)或藥物在人體轉(zhuǎn)運(yùn)和吸收的重要指標(biāo)[65]。 Huang Χulin等[38]通過反溶劑沉淀法和靜電沉積法共同制備了玉米醇溶蛋白-果膠納米顆粒，對白藜蘆醇進(jìn)行包埋，通過體外模擬胃腸消化對生物可及性進(jìn)行了測定，經(jīng)過包埋后白藜蘆醇生物可及性明顯高于未被包埋的白藜蘆醇（圖2）。在中性條件下利用反溶劑沉淀法制備玉米醇溶蛋白-酪蛋白納米顆粒，用來包埋巖藻黃酮，結(jié)果同樣證明了經(jīng)過包埋后的巖藻黃酮生物可及性明顯提高[66]。 Zou Liqiang等[67]將姜黃素封裝在玉米醇溶蛋白納米顆粒中，然后將其與可消化的脂質(zhì)納米顆粒分散體進(jìn)行混合（脂質(zhì)納米顆粒設(shè)計(jì)成在胃腸道內(nèi)可以迅速消化形成姜黃素分子膠束），可以發(fā)現(xiàn)不僅姜黃素的生物可及性有所提升，而且通過包埋使其避免被降解。

圖2 體外模擬胃腸消化過程中白藜蘆醇納米顆粒、白藜蘆醇物理 混合物、白藜蘆醇晶體的生物可及性[38]Fig.2 Bioavailability of resveratrol nanoparticles, resveratrol physical mixture and pure resveratrol during simulated in vitro gastrointestinal digestion[38]

近年來，對于玉米醇溶蛋白基納米顆粒生物利用度的研究也逐漸增多，學(xué)者們不僅想在模擬體外胃腸實(shí)驗(yàn)中證明其有效性，還期望在動物模型中研究其能夠參與生物體體內(nèi)循環(huán)的程度，以期為開發(fā)功能性食品提供更加有效的理論支撐。Brotons-Canto等[68]制備了負(fù)載白藜蘆醇的玉米醇溶蛋白納米顆粒，16 名健康志愿者口服實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該復(fù)合體系具有良好的耐受性，并且可以提升白藜蘆醇在血漿中的含量，為納米顆粒在口服用藥領(lǐng)域展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。

3.3 食品加工中的應(yīng)用

玉米醇溶蛋白制備的納米顆?？梢酝ㄟ^穩(wěn)定乳液或制備微膠囊等應(yīng)用于食品加工領(lǐng)域中。玉米醇溶蛋白納米顆粒穩(wěn)定的富含肉桂精油的Pickering乳液，可以抑制奶油蛋糕中霉菌的生長，還可以代替奶油蛋糕中20%的黃油，并且可以在顏色和質(zhì)地不發(fā)生改變的前提下延長其保質(zhì)期[69]。Gon?alves da Rosa等[70]利用納米沉淀法 將牛至精油和百里香精油封裝在玉米醇溶蛋白納米膠囊中，在室溫（20±5）℃和冷藏溫度（6±2）℃下分別進(jìn)行了90 d的儲藏。結(jié)果表明，儲藏期間顆粒粒徑、包埋率均沒有改變。同時(shí)，此納米膠囊對于革蘭氏陽性菌的抗菌效果好，具有較高的耐熱性，可以應(yīng)用于面包的貯藏中，使其免受霉菌和酵母菌的污染。

4 結(jié) 語

玉米醇溶蛋白基納米顆?？梢酝ㄟ^反溶劑沉淀法、反溶劑共沉淀法、pH循環(huán)法和層層組裝法等方法進(jìn)行制備，不同制備方法根據(jù)玉米醇溶蛋白的溶解特征不同而有所差異。通過與蛋白質(zhì)、多糖、多酚、表面活性劑等復(fù)合可以形成不同種類的玉米醇溶蛋白基二元、三元納米顆粒，從而應(yīng)用于生物活性物質(zhì)的包封荷載以及乳液的穩(wěn)定中。與玉米醇溶蛋白單獨(dú)制備納米顆粒相比，經(jīng)過復(fù)合后的納米顆粒的穩(wěn)定性以及對生物活性物質(zhì)的包埋率、在體外模擬胃腸條件下的控釋能力都有所提升，為生物活性物質(zhì)提供了有效的保護(hù)屏障，防止其在食品加工過程中被破壞，減緩其在人體胃腸道中的降解。

在未來的研究中，應(yīng)該在體內(nèi)對于玉米醇溶蛋白基納米顆粒和被包埋的生物活性物質(zhì)進(jìn)行直接追蹤，更加明確生物活性物質(zhì)吸收和代謝的機(jī)制。同時(shí)，玉米醇溶蛋白基納米材料應(yīng)用于食品和營養(yǎng)產(chǎn)業(yè)之前應(yīng)開展毒理學(xué)實(shí)驗(yàn)，評估其是否會對人體健康和環(huán)境有所影響，進(jìn)而開發(fā)對人體健康有利的功能性食品。最后，由于玉米醇溶蛋白基納米顆粒穩(wěn)定的乳液在質(zhì)構(gòu)特性、風(fēng)味、口感方面仍與市面上已經(jīng)存在的物質(zhì)（如黃油）有所差距，因此，如何在對于生物活性物質(zhì)進(jìn)行包埋并應(yīng)用于食品領(lǐng)域的同時(shí)保證食品的原有質(zhì)感，需要作為未來研究的主要方向。