姜黃素生物利用率及其在食品工業(yè)中的應(yīng)用前景

王 磊，伍敏暉，何 梅

(北京市營(yíng)養(yǎng)源研究所特殊膳食用食品研發(fā)中心，北京100069)

姜黃素是從姜科植物姜黃中提取的一種色素，也存在于其他姜科植物中。許多研究顯示，姜黃素具有抗炎、抗氧化、降血脂、抑制Ⅱ型糖尿病并發(fā)癥、抑制血栓和心肌梗塞、抑制肥胖、延緩衰老、抗癌等廣泛的生物及藥理活性［1-4］，并具有良好的安全性。但是姜黃素不易溶于水，在中性至堿性pH條件下不穩(wěn)定，對(duì)光、熱、鐵離子敏感，耐光性、耐熱性、耐金屬離子性較差［5］。由于姜黃素進(jìn)入人體內(nèi)的濃度較低，并且易被代謝分解，導(dǎo)致生物利用率不高，使得姜黃素的應(yīng)用受到極大的限制［6-7］。因此，在保持姜黃素生理活性的同時(shí)增加其溶解度，增加姜黃素在體內(nèi)的吸收率，是提高姜黃素生物利用率的關(guān)鍵因素，而通過(guò)改變劑型來(lái)提高姜黃素的生物利用率是一種重要而又方便的手段。目前，利用納米技術(shù)運(yùn)載姜黃素已成為研究的熱點(diǎn)，研究?jī)?nèi)容多集中于納米粒、微球、脂質(zhì)體、納米乳、微囊和糊精包合物等［5，8-25］。筆者就以上遞送系統(tǒng)提高姜黃素生物利用率及其在食品工業(yè)中的應(yīng)用進(jìn)行了綜述。

1 提高姜黃素生物利用率的研究進(jìn)展

1．1 姜黃素納米粒 研究表明，姜黃素溶解性與其粒徑大小有著非常重要的關(guān)系，粒徑越小，口服后姜黃素晶體越易分散于腸道中，有效發(fā)揮其生理功能。納米藥物主要是將藥物的微粒或?qū)⑺幬镂桨谳d體中，制成納米尺寸(10～100 nm)的微粒，再以其為基礎(chǔ)制成不同種類(lèi)的劑型。利用納米微粒運(yùn)載姜黃素，可以提高姜黃素的運(yùn)載量，保持運(yùn)載過(guò)程中姜黃素的活性，同時(shí)提高運(yùn)載體系的穩(wěn)定性。Zhang等以水溶性良好的甜茶素為載體材料，在高壓加熱條件下，采用噴霧干燥技術(shù)制備了粒徑在8 nm左右的姜黃素-甜茶素納米粒［26］，研究結(jié)果顯示，隨著甜茶素比例的增加(1% ～10%)，姜黃素在水溶液中的溶解度從61．00 mg/L顯著增加到2．32 g/L。Xie等以聚乳酸-羥基乙酸共聚物(PLGA)為載體，制備的姜黃素納米粒溶解性顯著提高，增強(qiáng)了藥物在腸道內(nèi)的緩釋吸收［27］。

1．2 姜黃素脂質(zhì)體 脂質(zhì)體是利用磷脂分子的雙親性制備而成，在溶液中，當(dāng)磷脂分子形成單層微膠束或是磷脂雙分子層時(shí)，姜黃素進(jìn)入到微膠束的疏水性區(qū)域中，從而提高姜黃素的溶解度和生物利用率［28］。Lin等在制備姜黃素脂質(zhì)體時(shí)，應(yīng)用薄膜分散高壓均質(zhì)法結(jié)合凍干工藝，姜黃素脂質(zhì)體的平均粒徑為 120．10 nm，zeta電位 -50．50 mV，載藥量4．10%，包封率95．45%，姜黃素脂質(zhì)體對(duì)小鼠肝癌瘤株H22的抑制率比自制的姜黃素注射液可增加31．50%［29］。試驗(yàn)結(jié)果表明，姜黃素制成脂質(zhì)體后，能提高藥物的抑瘤率和穩(wěn)定性。Takahashi等比較了不同類(lèi)型卵磷脂(SLP-WHITE和SLP-PC70)制備的姜黃素脂質(zhì)體的理化性質(zhì)，研究表明，當(dāng)姜黃素為2．50%(質(zhì)量比)、SLP-PC70為5．00%時(shí)，制備的脂質(zhì)體有較高的包封率(68．00%)，在水溶液中分散均勻［30］。以大鼠為模型的口服給藥，評(píng)價(jià)姜黃素生物利用率，結(jié)果顯示，該姜黃素脂質(zhì)體血漿中抗氧化活性增加，姜黃素吸收速度及含量均有較大提高。

1．3 姜黃素微球和微囊 微囊化包埋技術(shù)系利用天然的或合成的高分子材料或共聚物做囊膜壁殼，將固體或液體藥物包裹而成微型膠囊(簡(jiǎn)稱(chēng)微囊)，外觀呈粒狀或圓球形，一般直徑在5～400μm。若使藥物溶解或分散在高分子材料基質(zhì)中，形成基質(zhì)型微小的球狀實(shí)體的固體骨架物稱(chēng)微球。Li等制備了姜黃素聚乳酸磁性微球，此微球?qū)⑺难趸F磁性材料被包裹于其中［31］。微球內(nèi)磁性微粒可以運(yùn)載藥物更加準(zhǔn)確地定位靶器官或靶細(xì)胞，提高藥物的治療效果，且可以延遲藥物的釋放。Shahani等采用溶劑揮發(fā)法制備姜黃素微球，并以聚乳酸-羥基乙酸共聚物(PLGA)為載體材料，當(dāng)PLGA中兩嵌段的比例為1∶1，并且采用溶劑快速揮發(fā)法時(shí)，姜黃素微球的載藥量顯著提高，達(dá)到33．60%，粒徑為20．80 μm［32］。Fan等以明膠和阿拉伯膠為囊材，采用復(fù)凝聚法制備姜黃素緩釋微囊［33］。姜黃素微囊最適制備工藝為膠藥比5∶1，攪拌速度為 200 r/min，膠液濃度 2．50%，pH 為 3．80。在最適條件下制備3批含藥微囊，包封率分別為84．56%、86．21%和85．22%，說(shuō)明最佳工藝條件重復(fù)性好。

1．4 姜黃素納米乳化體系 納米乳化體系具有穩(wěn)定性好，制備工藝簡(jiǎn)單，藥物的載藥量和包埋率高，且乳液的粒度可以控制等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于生物活性成分的運(yùn)載。納米乳是一種由油相、水相、表面活性劑及輔助材料組成，具有熱穩(wěn)定的多組分散體系，粒徑一般不大于200 nm。姜黃素溶解于PEG600油相中，與聚氧乙烯蓖麻油以體積比2∶1乳化，在37℃條件下該納米乳可穩(wěn)定儲(chǔ)存60 d［34］。Lee等將姜黃素溶解于油酸乙酯中，吐溫80和卵磷脂為表面活性劑，制備姜黃素納米乳［35］。研究表明，當(dāng)去離子水、油酸乙酯和表面活性劑(卵磷脂∶吐溫80=1∶3)的質(zhì)量比為25∶1∶4時(shí)，經(jīng)高壓均質(zhì)乳化，在2個(gè)月的貯存內(nèi)乳液粒徑維持在(71．80±2．45)nm，沒(méi)有明顯變化。

1．5 姜黃素包合物 包合物是將一種生物活性成分部分或全部包在分子晶體的空腔中，形成獨(dú)特形式的絡(luò)合物。姜黃素和卵磷脂形成包合物后提高了姜黃素生物利用率和溶解度，使姜黃素的濃度提高了3～4倍。由于環(huán)糊精及其衍生物具有獨(dú)特的分子化學(xué)結(jié)構(gòu)，能夠有效增加藥物溶解性，適用于改善難溶性藥物及中草藥活性成分的不穩(wěn)定性、揮發(fā)性和刺激性等缺陷［36］。Yallapu等在制備姜黃素包合物時(shí)，以β-環(huán)糊精作為壁材，隨著姜黃素和β-環(huán)糊精的物料比(5%、10%、20%和30%)的增加，可以提高姜黃素包合物的產(chǎn)率［37］。研究顯示，利用環(huán)糊精的疏水性內(nèi)腔運(yùn)載姜黃素時(shí)，使姜黃素的溶解度提高了190～202倍，同時(shí)也提高了姜黃素的抗炎效果。當(dāng)環(huán)糊精經(jīng)葉酸和PEG修飾后，使姜黃素的溶解度提高了3 200倍，并使姜黃素在pH 6．50和pH 7．20條件下的穩(wěn)定性提高了10～45倍［36］。

2 姜黃素在食品中的應(yīng)用

隨著人們對(duì)食品安全的日益關(guān)注，集著色、防腐與保健為一體的無(wú)毒副作用的姜黃素必將具有更廣闊的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用前景。最新頒布的《食品添加劑使用標(biāo)準(zhǔn)》(GB2760-2014)規(guī)定，可可制品、巧克力和巧克力制品以及糖果，冷凍飲品，裝飾糖果、頂飾和甜汁，方便米面制品，面糊、裹粉、煎炸粉，調(diào)味糖漿，碳酸飲料，復(fù)合調(diào)味料，果凍中姜黃素的最大使用量分別為 0．01、0．15、0．70、0．30、0．50、0．50、0．50、0．01、0．10、0．01 g/kg，熟制堅(jiān)果與籽類(lèi)，糧食制品餡料，膨化食品中可按生產(chǎn)需要適量使用［38］。目前，姜黃素在國(guó)內(nèi)外作為調(diào)味品和色素廣泛應(yīng)用于食品工業(yè)中。當(dāng)前我國(guó)已開(kāi)發(fā)出水溶性和油溶性姜黃素產(chǎn)品，通過(guò)多種復(fù)配調(diào)配出不同顏色的姜黃素，已廣泛應(yīng)用于面食、烘焙食品、果蔬汁、果酒、糖果、脫水干制品、糕點(diǎn)、罐頭、果汁及烹飪菜肴，作為復(fù)合調(diào)味品應(yīng)用于雞精調(diào)味料、辣椒調(diào)味料、膨化調(diào)味料、醬油調(diào)味料、方便面及面膨化制品、方便食品調(diào)味料、火鍋調(diào)味醬、牛肉干等制品中［39-41］。在日本，姜黃素用于米糠腌制蘿卜咸菜、維也納香腸等。

3 展望

隨著科技的不斷創(chuàng)新和人類(lèi)認(rèn)知程度的不斷深入，利用新資源，開(kāi)發(fā)新的保健食品以滿足人們追求高質(zhì)量飲食的需要，將是21世紀(jì)功能食品市場(chǎng)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)。由于姜黃是藥食同源植物，符合人們的健康需求，具有很好的市場(chǎng)前景。近年來(lái)，對(duì)姜黃素遞送系統(tǒng)的研究取得了較大的進(jìn)展，劑型的改造可以有效地提高姜黃素在人體內(nèi)的溶解度和穩(wěn)定性，極大地提高了姜黃素體內(nèi)生物利用率。隨著對(duì)其生理及藥理活性的不斷深入了解，必將使姜黃素在功能食品領(lǐng)域占有一席之地。

但是開(kāi)發(fā)姜黃素的新型制劑仍然面臨一些問(wèn)題。主要是這些制劑在動(dòng)物和人體內(nèi)的研究還不夠完善，同時(shí)姜黃素新型制劑的安全性問(wèn)題還有待深入研究?？傮w來(lái)說(shuō)，新型遞送體系在提高姜黃素生物利用率的探索還處于初級(jí)階段，需要進(jìn)一步對(duì)體內(nèi)的代謝動(dòng)力學(xué)進(jìn)行研究。

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