导读
2023年7月,北京工商大学马铁铮副教授课题组在国家综合性科技期刊《食品工业科技》发表题为《食品运载体系包埋维生素E的研究进展》的论文。北京工商大学马铁铮副教授为通讯作者,北京工商大学学生文娟为第一作者。论文得到了北京市属高校高水平教师队伍建设支持计划青年拔尖人才培育计划项目(CIT&TCD201904029)的资助。
图片来源于图司机
本文概述了不同食品级运载体系对维生素E的包埋方法、负载特性和产品功能方面的研究和应用进展,为开发性能优良的运载体系,提高维生素E的稳定性和生物利用率提供有益的指导。
文章亮点
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脂质体
脂质体是一种具有生物膜结构的球形或近似球形的囊泡,由磷脂双分子层或薄层构成,兼具亲水和亲油的性质。其优点包括良好的生物相容性、缓释性和靶向性,能够包埋多种生物活性物质,并抑制其在敏感环境条件下的降解。使用脂质体包埋可以有效延缓维生素E的释放效率,从而提高其生物利用率。例如,Xu等制备了与β-胡萝卜素共同包埋的维生素E脂质体,发现其在模拟胃液中累积释放率约为20%,而在模拟肠液中释放率可达80%以上。此外,脂质体属于热力学不稳定系统,在贮藏过程中容易出现融合、聚集、磷脂水解和氧化等问题。
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固体脂质纳米颗粒
固体脂质纳米颗粒是近年来最流行的胶体剂型之一,具有负载率高和易于通过表面修饰提高生物利用度等优点。其主要成分是固体脂质、表面活性剂和水,甘油三酯、蜂蜡、脂肪酸、类固醇等各种天然或合成的脂质均可以作为固体脂质纳米粒的基质。固体脂质纳米颗粒的优点在于物理稳定性和化学稳定性均较好,具有很好的持续释放和靶向释放能力;缺点在于油相基质容易发生结晶、存储讨程中可能发生爆裂。通过使用糖类成分修饰固体脂质纳米颗粒的表面,或者使用混合脂质作基质成分可以一定程度避免此类问题的发生。
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生物聚合物纳米颗粒
生物聚合物纳米颗粒是指通过纳米颗粒对生物活性成分进行包埋并递送,以实现对其控释的目的。其载体一般为多糖、蛋白质或复合成分。壳聚糖是一种理想的壁材原料,可以提高细胞膜的通透性,从而增强所包埋成分在小肠绒毛上皮细胞的吸收。乳清分离蛋白是制备纳米颗粒常用的载体蛋白质,但通常需要添加多糖等物质提高纳米颗粒的稳定性。付晓俊和殷欣等使用乳清分离蛋白和柚皮素构建了α-生育酚复合纳米颗粒,发现柚皮素的加入能明显提高α-生育酚的生物利用度且不会影响其的稳定性。
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乳液
乳液是由两种或两种以上不相溶的液体相(油相和水相)混合形成的分散体系。普通乳液通常由水相、油相和乳化剂三者构成,属于热力学不稳定体系,其稳定性会受到油水界面存在的表面张力的影响,往往会随着时间的推移而发生絮凝或分层。为了解决这一问题,研究人员设计了不同结构与性质的新型乳液体系,目前研究和应用较多的乳液体系包括纳米乳液、微乳液以及皮克林乳液等。纳米乳液与普通乳液相比,具有粒径小、透光性好和理化稳定性高等优点;微乳液是一种加入了表面活性剂与助表面活性剂后由水油两相自发形成的一种透明或半透明的油水混合体系;皮克林乳液利用固体颗粒以不可逆的方式吸附在油水界面,通过物理屏蔽作用防止液滴聚集,是具备高抗聚结稳定性和高存储稳定性的乳液。
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微胶囊
微胶囊是一种使用成膜材料将芯材物质包裹起来,形成与外界环境隔离的一种微小容器。微胶囊制作工艺包含其壁材的选择和微胶囊化方法的选择,是控制微胶囊产品性能的关键参数。壳聚糖是常用的多糖类壁材,由于壳聚糖的资源丰富,生物相容性良好;常见的蛋白类壁材有乳清分离蛋白、明胶蛋白以及以豆科为代表的植物蛋白等。喷雾干燥法和复合凝聚法在工业生产和科学研究中较为常用。喷雾冷冻干燥法可以在普通喷雾干燥法的基础上进一步优化芯材释放的动力学参数,制备出具有更高生物利用度的微胶囊产品。
表1 维生素E的微胶囊化的制备方法及产品特性
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β-环糊精包合物
β-环糊精是环糊精葡萄糖转移酶作用于淀粉后发生一系列的酶促循环反应得到的环状低聚糖,其化学稳定性良好,可以与一些化合物形成稳定的包合物。通过合适的修饰可以改善包合物的氧化稳定性。欧阳玉祝等使用β-环糊精对维生素E进行包合,二者通过非共价结合后维生素E的稳定性相比游离状态提高了2.12倍;Chen等制备了维生素E的β环糊精包合物,包埋率达到78.62%,形成包合物的维生素E的DPPH自由基清除能力可以达到游离维生素E的2倍以上。
总结展望
综上所述,本文综述了近年来不同包埋技术构建的食品级运载体系改善维生素E生物利用度和稳定性能的研究进展。这些研究为开发性能优良的运载体系,提高维生素E的稳定性和生物利用率提供了有益的指导。然而,目前食品运载体系包埋维生素E的研究和应用中还存在一些问题:维生素E运载体系尚难以精确实现精准的靶向释放和定点吸收;部分新型原料的使用受到安全性的质疑;纳米级维生素E运载体的吸收和代谢过程与微米级运载体不同,对于其潜在毒性的研究尚不足;部分包埋技术成本高、工业化生产难度大,尚止步于实验室研究阶段。因此,今后本领域的相关研究将着力于开发新型维生素E运载体系,并尝试将不同包埋技术的优势相结合,在确保维生素E稳定性的同时,挖掘其靶向释放方面的潜力;探究并系统评价不同食品运载体系对维生素E的吸收和代谢并解明其机制;开展针对新型原料的安全性评价研究;通过包括临床研究在内的毒理学实验系统性评价纳米级维生素E的潜在风险;通过新型工艺的开发和选材的优化进行成本管理,研发在大规模工业化生产中经济可行的维生素E运载体系生产工艺。
通讯作者简介
图片来源于北京工商大学官网
马铁铮,男,博士,北京工商大学食品与健康学院副教授、硕导。毕业于日本京都大学大学院农学研究科食品生物科学专业,获农学博士学位。
主要研究领域为粮油加工与功能性食品配料。在学术兼职方面,是日本食品工学会会员。在学术成果上,主持国家自然科学基金青年科学基金项目,参加国家自然科学基金面上项目、“十三五”国家重点研发计划课题、“十一五”国家科技支撑计划课题。曾获得农业部中华农业科技一等奖、中国粮油学会科学技术一等奖、中国农业科学院科学技术成果一等奖。以第一作者(或通讯作者)发表论文十余篇,其中SCI收录7 篇,EI收录3篇;参加国际会议并发表会议论文5次(篇);获得国家发明专利授权1项。
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