花青素納米載體的研究進展

馮思敏,王麗玲,廖 杰,孫培龍,*

(1.浙江工業(yè)大學食品科學與工程學院,浙江杭州 310014; 2.浙江華才檢測技術(shù)有限公司,浙江紹興 311800; 3.中國輕工業(yè)食品大分子資源加工技術(shù)研究重點實驗室(浙江工業(yè)大學),浙江杭州 310014)

花青素又稱為花色素,是一種水溶性的天然色素,屬于植物合成的黃酮類次生代謝產(chǎn)物[1]?；谠S多細胞模型、動物模型和臨床試驗,花青素已被證明具有抗氧化、抗癌、抗炎、抗菌、降血糖、提高記憶力等功能,被廣泛應用于食品、保健品和化妝品行業(yè)[2]。然而,在加工和貯存過程中,不同環(huán)境條件(溫度、pH、光、水、氧氣、金屬離子等)下花青素的穩(wěn)定性較低,容易發(fā)生降解,從而導致生物活性和生物利用度降低[3]。

納米技術(shù)的發(fā)展為提高花青素的理化穩(wěn)定性提供了一種新的思路。納米技術(shù)是研究結(jié)構(gòu)尺寸在1～100 nm范圍內(nèi)的材料的性質(zhì)和應用的一種技術(shù)。其中,納米包封技術(shù)作為納米技術(shù)的一個重要分支,能將生物活性成分包埋于納米顆粒內(nèi)部或吸附于納米顆粒表面,使其免受環(huán)境不利因素的影響,從而達到延緩釋放、提高生物利用度的目的[4]。近年來,以脂類、多糖和蛋白質(zhì)為材料制備的納米載體具有良好的生物相容性、生物降解性和無毒性,在開發(fā)花青素的功能性食品方面有重要的研究意義[5]。本文綜述了近年來納米載體在提高花青素穩(wěn)定性、生物活性和生物利用度方面的研究進展。

1 花青素的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)

如圖1所示,花青素的結(jié)構(gòu)特征是具有基本的2-苯基苯并吡喃陽離子結(jié)構(gòu),其典型的C6-C3-C6結(jié)構(gòu)主鏈包含一個芳香環(huán)(A)、一個芳香環(huán)(B)與一個雜環(huán)(C),芳香環(huán)(B)與雜環(huán)(C)通過碳碳鍵連接[1]。1號位上的氧離子使得花青素具有高度的活性,并且其穩(wěn)定性主要取決于pH和溫度。自然狀態(tài)下,花青素常與各種單糖結(jié)合形成花色苷,最常見的有葡萄糖、鼠李糖、半乳糖、木糖和阿拉伯糖,其結(jié)合位點常位于3、5、7和4′號位的碳上[6]。如表1所示,根據(jù)羥基和/或甲氧基的位置及數(shù)量的不同,自然界中發(fā)現(xiàn)了30多種花青素,但其中僅有六種分布廣泛——矢車菊色素類(cyanidin,Cy)、飛燕草色素類(delphinidin,Dp)、天竺葵色素類(pelargonidin,Pg)、芍藥色素類(peonidin,Pn)、牽?；ㄉ仡?petunidin,Pt)和錦葵色素類(malvidin,Mv)[1]?；ㄇ嗨氐膬蓚€最大吸收波長,一個位于465～550 nm的可見光范圍內(nèi),另一個位于270～280 nm的紫外光范圍內(nèi)[7]。

圖1 最常見的花青素的化學結(jié)構(gòu)[1]Fig.1 Chemical structure of the most common anthocyanins

圖2 花青素的結(jié)構(gòu)隨pH的變化而變化[2]Fig.2 Structure of anthocyanidin changes with the change of pH

表1 花青素的結(jié)構(gòu)[1]Table 1 Structure of anthocyanidin

花青素所具有的八個共軛雙鍵的長發(fā)色團以及雜環(huán)(C)上帶正電荷的氧是酸性條件下花青素顏色濃烈的原因。當羥基數(shù)量增加時,花青素呈現(xiàn)出藍色,而當甲氧基的數(shù)量增加時,花青素呈現(xiàn)出紅色[1]。如圖2所示,隨著pH的變化,花青素的結(jié)構(gòu)也會隨之發(fā)生變化,從而呈現(xiàn)出不同的顏色。當pH為1～3時,花青素以2-苯基苯并吡喃陽離子的形式存在,此時花青素呈紅色;當pH為4～5時,甲醇假堿為主要存在形式,此時花青素無色;當pH為6～7時,醌式堿為主要存在形式,此時花青素呈藍色;當pH為7～8時,醌式堿陰離子為主要存在形式,此時花青素呈藍紫色;當pH為8～9時,查爾酮為主要存在形式,此時花青素呈無色或淡黃色。其中紅色的2-苯基苯并吡喃陽離子被認為是最穩(wěn)定的[2]。

2 納米載體研究

花青素具有多種生理活性,但其體內(nèi)利用度遠低于體外起作用的花青素濃度。因此,提高花青素的體內(nèi)生物利用度以及穩(wěn)定性也是需要進一步研究的問題[8]。納米包封技術(shù)可以將花青素包埋于納米顆粒內(nèi)部,使其在加工、貯存和消化過程中免受環(huán)境不利因素的影響,從而改善其理化性質(zhì)并增強其保健功效[9]。目前,國內(nèi)外學者已針對花青素的納米載體材料開展了廣泛的研究。

2.1 納米脂質(zhì)體

脂質(zhì)體是磷脂分散在水中形成的一個類球狀的、包封一部分水相的封閉囊泡,具有類似于生物膜的雙分子層結(jié)構(gòu)[10]。脂質(zhì)體具有獨特的生物相容性、兩親性、無毒性和非免疫原性,作為抗菌劑、維生素、酶和酚類化合物的載體被廣泛應用。此外,可以通過在脂質(zhì)體的表面修飾一些功能性基團(肽、抗體等),實現(xiàn)藥物的靶向輸送[2]。目前,納米脂質(zhì)體的制備方法有薄膜分散法、注入法、高壓均質(zhì)法、超臨界二氧化碳法等。

2.1.1 薄膜分散法 薄膜分散法是制備納米脂質(zhì)體的傳統(tǒng)方法。將磷脂、膽固醇等類脂質(zhì)及脂溶性藥物溶于有機溶劑中,通過旋轉(zhuǎn)減壓蒸發(fā)除去溶劑,并使其在瓶壁形成均勻的薄膜。用緩沖液洗膜,再用均質(zhì)機高速攪勻,即可得到納米脂質(zhì)體溶液[11]。Liang等[12]采用綠色薄膜分散法制備了矢車菊素-3-O-葡萄糖苷(cyanidin-3-O-glucoside,C3G)脂質(zhì)體,以提高C3G的穩(wěn)定性和抗氧化活性。結(jié)果表明,C3G脂質(zhì)體的粒徑為258.9±5.06 nm,包封率為77.5%,且貯存2周內(nèi)穩(wěn)定性良好。 此外,Liang等[12-13]還研究比較了C3G脂質(zhì)體對于人胃粘膜細胞(GES-1細胞)和人結(jié)腸癌細胞(Caco-2細胞)的抗增殖效果,發(fā)現(xiàn)C3G脂質(zhì)體能選擇性的抑制癌細胞增殖,具有良好的抗癌活性,而對于正在生長的正常細胞沒有抑制效果或者抑制效果很小。薄膜分散法制備工藝簡單、成本低,但過程中使用的乙醚、氯仿、甲醇等有機溶劑殘留會導致納米脂質(zhì)體的安全性降低[14]。

2.1.2 注入法 注入法是指將磷脂和膽固醇等類脂質(zhì)及脂溶性藥物共溶于有機溶媒中,然后用注射器將該溶液緩慢注入磷酸鹽緩沖液中,旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至有機溶劑完全揮發(fā),即可得到脂質(zhì)體[15]。Chi等[16]采用乙醇注射聯(lián)合超聲技術(shù)制備了花青素納米脂質(zhì)體,并用響應面法預測了最佳工藝:卵磷脂濃度為10.75 g/L,卵磷脂與膽固醇的比值為5.98,花青素含量為0.15 g。此時,花青素納米脂質(zhì)體的粒徑為53.80 nm,花青素保留率為82.38%,包封率為91.13%,多分散指數(shù)為0.190,zeta電位為-42.69 mV。花青素納米脂質(zhì)體不僅可以提高花青素在貯存過程中的穩(wěn)定性,而且能使花青素在體外消化時具有緩釋性和高穩(wěn)定性。注入法設備簡單、安全無毒,但注入速度不易控制,且生產(chǎn)周期較長[14]。

2.1.3 高壓均質(zhì)法 高壓均質(zhì)法是通過高壓均質(zhì)機使脂質(zhì)體粒徑減小、粒度分布變窄的方法。該法制備的納米脂質(zhì)體多為單室脂質(zhì)體,平均粒徑一般在50 nm到數(shù)百納米之間[17]。黑胡蘿卜提取物含有豐富的花青素,可以抑制多不飽和脂肪酸的氧化。Guldiken等[18]采用高壓均質(zhì)法制備了包含黑胡蘿卜提取物的脂質(zhì)體,并研究了其貯存穩(wěn)定性。制備的脂質(zhì)體的粒徑均小于50 nm,多分散指數(shù)為0.269～0.352,zeta電位為-25～-28 mV,包封率為40%～66%。在室溫和黑暗條件下密封貯存21 d后,脂質(zhì)體的粒徑無明顯變化,多分散指數(shù)略有增加(0.301～0.429),zeta電位值升高(-26～-29 mV),表明貯存后脂質(zhì)體的物理條件基本穩(wěn)定。Gibis等[19]采用高壓均質(zhì)法制備了富含花青素的木槿提取物脂質(zhì)體,其平均粒徑小于46 nm,平均多分散指數(shù)為0.26±0.42,包封率為61%～72%。高壓均質(zhì)法在制備過程中存在均質(zhì)壓力過大、均化次數(shù)過多的問題,可能會導致藥物滲漏和包封率降低,從而影響產(chǎn)品的穩(wěn)定性[14]。

2.1.4 超臨界二氧化碳法 作為一種新型的納米脂質(zhì)體制備技術(shù),超臨界二氧化碳法工藝簡單、條件溫和,可實現(xiàn)工業(yè)化、規(guī)模化生產(chǎn),且無溶劑殘留、無污染,是制備納米脂質(zhì)體的理想選擇[15]。超臨界二氧化碳是一種處于超過二氧化碳的臨界溫度(31.06 ℃)和臨界壓力(7.39 MPa)狀態(tài)下的流體,是一種無毒、惰性、價廉易得而又對環(huán)境友好的反應介質(zhì),且能夠提供類似于液體有機溶劑的溶解能力[20]。Zhao等[2]采用單步超臨界二氧化碳(supercritical carbon dioxide,SC-CO2)法制備了花青素脂質(zhì)體。當壓力為300 bar,減壓速率為90 bar/min,溫度為50 ℃時,得到的花青素脂質(zhì)體的平均粒徑為160±2 nm,多分散指數(shù)為0.26±0.01,包封率為52.2%±2.1%,zeta電位為-44.3±2.9 mV。與薄膜水化法相比,SC-CO2法制備的花青素脂質(zhì)體具有更好的顆粒特性,且不含有機溶劑或表面活性劑。

脂質(zhì)體作為花青素的納米載體,不僅可以提高花青素在體內(nèi)和體外的理化穩(wěn)定性,而且可以促進腸道對花青素的吸收,提高其生物利用率。但脂質(zhì)體的穩(wěn)定性較差,長期貯存易發(fā)生聚集、磷脂氧化、藥物泄漏等現(xiàn)象,這在很大程度上限制了脂質(zhì)體作為花青素納米載體的應用。因此,可將高分子多聚物與載花青素的脂質(zhì)體結(jié)合,得到一種新型的膜修飾脂質(zhì)體——包覆脂質(zhì)體[10]。與傳統(tǒng)的脂質(zhì)體相比,包覆脂質(zhì)體不僅可以增加脂質(zhì)體雙分子層膜的穩(wěn)定性,還可以控制脂質(zhì)體中花青素的釋放[21]。目前已有研究確定了花青素與雙層膜之間的結(jié)合親和力和相互作用,未來可以將研究重點放在載花青素的包覆脂質(zhì)體的感官評定、氧化穩(wěn)定性以及與其他食品成分的相互作用上。

2.2 生物大分子納米載體

生物大分子作為生物體內(nèi)的天然活性成分,具有良好的生物降解性、生物相容性、生物粘附性和無毒性,是制備納米載體的理想材料[22]。其中,多糖和蛋白質(zhì)是研究最廣泛的兩種生物大分子。多糖因其分子鏈上大量可反應的官能團而具有較高的可修飾性、溶解性和結(jié)合能力,在利用納米包封技術(shù)開發(fā)新型功能性食品方面有著廣泛的應用[23]。蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)上含有多種不同性質(zhì)的氨基酸殘基,可用于負載極性或非極性活性物質(zhì),并進行表面功能性修飾[24]。目前,負載花青素的生物大分子納米載體的制備方法主要有乳化法、離子凝聚法和自組裝法。

2.2.1 乳化法 乳化法是指將生物活性物質(zhì)與生物大分子制備成單乳化或復乳化的乳液體系,隨后選擇適當?shù)姆椒ㄊ谷橐汗袒晌⑶騕25]。Fang等[26]以聚乙二醇(polyethylene glycol,PEG)和殼聚糖(chitosan,CH)作為壁材,采用乳化凝結(jié)法對桑葚渣花青素進行包封。當PEG的分子量為4000,CH與PEG的質(zhì)量比為1∶20,芯材與壁材的質(zhì)量比為1∶3.8時,制備的納米顆粒是一個規(guī)則形狀的圓形球體,呈深紅色,且包封率高達93.7%±1.02%。Svanberg等[27]采用非熱乳化法實現(xiàn)了越桔中的極性生物活性物質(zhì)(花青素)和非極性生物活性物質(zhì)(越桔籽油)的共包封。當pH為3,乳清分離蛋白的質(zhì)量比濃度為10.8%,乳清分離蛋白水凝膠中花青素的濃度為72.3 ppm時,制備的微膠囊的平均直徑為21.9±9.2 μm。乳化法中使用的有機溶劑、表面活性劑有一定的細胞毒性,可能會破壞天然生物大分子的生物相容性,因此這不是一個制備生物大分子納米載體的理想方法[28]。

2.2.2 離子交聯(lián)法 多糖、蛋白質(zhì)等聚電解質(zhì)可以與帶有相反電荷的小分子通過離子交聯(lián)形成納米顆粒[29]。在酸性溶液中,殼聚糖分子中的氨基質(zhì)子化形成氨基正離子,可與帶負電荷的三聚磷酸鈉(sodium tripolyphosphate,TPP)等離子交聯(lián)劑通過靜電作用形成分子間或分子內(nèi)的交聯(lián)化合物[30]。Wang等[31]比較了以纖維素納米晶體(cellulose nanocrystal,CNC)和TPP作為離子交聯(lián)劑的載藍莓花青素提取物的殼聚糖納米載體。CH-CNC微膠囊的粒徑為64.80 nm,總單體花青素回收率為94.02%,約有27%的花青素被包封在微膠囊內(nèi)部。CH-TPP微膠囊的粒徑為33887.00 nm,總單體花青素回收率為32.54%,約99%的花青素均分布在微膠囊表面。研究結(jié)果表明,CNC不僅可以作為離子交聯(lián)劑作用于殼聚糖的正電荷氨基,還可以作為殼聚糖基質(zhì)的填充物,形成更穩(wěn)定的微膠囊。De等[32]用木槿提取物、菜籽油和果膠制備了W/O/W乳液,并以氯化鈣作為離子交聯(lián)劑制備了木槿提取物花青素微膠囊。該微膠囊的平均粒徑為78～1100 μm,包封率為67.9%～93.9%。離子交聯(lián)法操作簡便、條件可控、細胞毒性低、生物相容性好、包封率高,已廣泛應用于醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)、環(huán)境和食品等領域[30,33]。

2.2.3 復凝聚法 帶相反電荷的生物大分子可以通過靜電作用直接形成聚電解質(zhì)復合物。殼聚糖作為自然界中唯一的天然陽離子多糖,可以與其它陰離子型的天然大分子(硫酸軟骨素、硫酸葡聚糖、羧甲基纖維素、海藻酸鈉等)復合形成復凝聚納米顆粒[28-29]。Tan等[34]以殼聚糖和硫酸軟骨素(chondroitin sulfate,CS)作為壁材,采用復凝聚法制備了穩(wěn)定花青素的納米顆粒。當pH為3,總多糖濃度為1.5 mg/mL,CH與CS的質(zhì)量比為1∶1,初始花青素濃度為6.67%時,制備的親水且?guī)д姾傻木垭娊赓|(zhì)復合物的粒徑為352.8±2.7 nm,多分散指數(shù)為0.24±0.02,zeta電位為38.5±0.5 mV,包封率為88.5%±1.1%。Ge等[22]通過靜電相互作用制備了殼聚糖鹽酸鹽(chitosan hydrochloride,CHC)、羧甲基殼聚糖(carboxymethyl chitosan,CMC)和花青素的納米復合物,以提高花青素的穩(wěn)定性。當殼聚糖鹽酸鹽與羧甲基殼聚糖的比值為1.2時,載花青素的CHC/CMC納米復合物的粒徑為178.1±0.78 nm,多分散指數(shù)為0.315±0.03,zeta電位為25.6±0.5 mV,包封率為44.0%±0.03%。蛋白質(zhì)是一種弱聚電解質(zhì),其表面電荷會隨著環(huán)境pH的變化而變化,因此,可以通過帶相反電荷的兩種蛋白質(zhì)或蛋白質(zhì)與多糖間的靜電作用發(fā)生凝聚,從而獲得納米結(jié)構(gòu)的聚集體[28]。Arroyo-Maya等[35]用乳清分離蛋白和甜菜果膠制備了生物聚合物納米顆粒。當花青素濃度為600 μg/mL時,納米顆粒的粒徑為197.8±1.3 nm,多分散指數(shù)為0.30±0.03,zeta電位為-21.3±0.2 mV,包封率為52%±7%。對蛋白質(zhì)-多糖混合物進行熱處理可以誘導蛋白質(zhì)納米顆粒的形成,而pH的調(diào)節(jié)則能促進多糖對蛋白質(zhì)納米顆粒的包覆。生物聚合物納米顆粒能在一定程度上提高花青素的熱穩(wěn)定性,但并不能有效提高其顏色穩(wěn)定性和抗氧化活性。Shaddel等[36]以明膠和阿拉伯膠作為壁材,采用復凝聚法對富含花青素的黑樹莓水提取物進行包封,得到的微膠囊的平均粒徑為35.34±3.21～80.22±5.21 μm,zeta電位為-8.04±0.86～-22.70±3.02 mV,包封率為29.67%±0.66%～38.54%±0.08%。Ge等[37]采用復凝聚法制備了載花青素的殼聚糖鹽酸鹽/羧甲基殼聚糖/β-乳球蛋白(β-Lactoglobulin,β-Lg)納米復合物,以提高花青素的體外緩釋性、穩(wěn)定性和生物利用度。當β-Lg濃度為5.16 mg/mL,CMC濃度為1.45 mg/mL,pH為6.09時,納米復合物的花青素保留率為71.3%,粒徑為94.70±0.58 nm,多分散指數(shù)為0.238±0.02,包封率為69.4%±0.58%。β-Lg與殼聚糖通過疏水作用、靜電作用和氫鍵形成雙層壁材結(jié)構(gòu),使載花青素的殼聚糖/β-Lg納米復合物具有更好的穩(wěn)定性和緩釋性。復凝聚法的制備過程簡單、反應條件溫和且不需要引入有機溶劑,適用于一些不能經(jīng)受劇烈條件變化的活細胞和不穩(wěn)定物質(zhì)的微膠囊化[28,38]。

2.2.4 自組裝法 自組裝是指基本結(jié)構(gòu)單元在非共價鍵的作用下自發(fā)形成有序結(jié)構(gòu)的一種技術(shù)。多糖分子鏈上有大量可反應的官能團,因此可以通過接枝改性得到具有兩親性的多糖衍生物。在水溶液中,這種兩親性的多糖衍生物能在疏水相互作用下自組裝形成納米顆粒[30]。由于蛋白質(zhì)分子中氨基酸殘基結(jié)構(gòu)和官能團的差別,使其具有不同的親疏水性和極性,因此可以通過分子間和分子內(nèi)的氫鍵、疏水作用力、范德華力等實現(xiàn)蛋白質(zhì)分子的自組裝[28]。Ma等[39]研究發(fā)現(xiàn)絲素蛋白凍干粉溶液在pH為6時可自組裝形成直徑小于20 nm的納米纖維,該絲素蛋白納米纖維在與C3G結(jié)合后能顯著提高C3G的熱穩(wěn)定性。姚惠芳等[40]在pH為7.4的磷酸鹽緩沖液中制備了牛血清白蛋白-花青素自組裝納米顆粒,當花青素與牛血清白蛋白的濃度比值為10時,納米顆粒的粒徑小于15 nm,zeta電位約為-20 mV。在中性條件下,牛血清白蛋白-花青素納米顆粒能顯著提高花青素的氧化穩(wěn)定性,并且具有很好的緩釋作用。因為不需要添加有機溶劑和化學交聯(lián)劑,所以自組裝法具有反應溫和、迅速、可逆的優(yōu)點,是一種綠色、安全、可控的納米包封技術(shù)[41]。

由于分子內(nèi)和分子間的氫鍵作用,大部分多糖都呈緊密的晶態(tài)結(jié)構(gòu),不溶于水和大多數(shù)有機溶劑,這限制了其在花青素納米載體中的應用。因此,需要對這些多糖進行化學改性,制備具有不同理化性質(zhì)的多糖衍生物,改善其生物活性和生理活性[42]。帶正電荷的殼聚糖鹽酸鹽和帶負電荷的羧甲基殼聚糖是兩種不同的水溶性殼聚糖衍生物。CHC和CMC可以形成一種具有緩釋作用的聚電解質(zhì)膜,提高納米載體在胃腸道中的穩(wěn)定性,延遲花青素的釋放。 此外,CHC和CMC對腸道粘膜有粘附力,能延長花青素在腸腔的停留時間,提高花青素的生物利用度[43]。蛋白質(zhì)與花青素在溶液中的相互作用已被廣泛研究。結(jié)果表明,蛋白質(zhì)與花青素可以通過氨基酸側(cè)鏈與花青素芳香環(huán)之間的多個弱相互作用(主要是疏水作用)相互結(jié)合,從而將花青素運輸?shù)轿改c道的下方[44-45]。這是一種提高花青素生物利用度的方法,同時也能保持其對腫瘤細胞的抗增殖活性,說明蛋白質(zhì)是一種良好的花青素納米載體。目前蛋白質(zhì)納米載體的制備方法容易引起蛋白質(zhì)的分解與變性,因此,未來需要開發(fā)一種綠色、簡易、安全的方法來制備蛋白質(zhì)納米載體。

2.3 納米乳液

納米乳液是由水、油、乳化劑混合形成的動力學穩(wěn)定和熱力學不穩(wěn)定的膠體分散體系。根據(jù)組分和內(nèi)外相分布不同,納米乳液可分為用于包封親油性物質(zhì)的水包油型(O/W)和用于包封親水性物質(zhì)的油包水型(W/O)[1]。作為一種功能活性成分的載體,納米乳液可以顯著提高芯材的溶解性、穩(wěn)定性和生物利用度,在食品領域有廣闊的應用前景。常見的納米乳液的制備方法有高能乳化法和低能乳化法。

2.3.1 高能乳化法 高能乳化法利用能產(chǎn)生強烈破壞力的機械裝置打破油水相界面,從而在短時間內(nèi)使大液滴分散破碎和細微化[46]。Bamba等[47]用聚甘油蓖麻醇酸酯、乳清分離蛋白和富含花青素的藍莓渣提取物制備了水包油包水(W1/O/W2)雙納米乳液。當W1/O乳液的均質(zhì)速度和均質(zhì)時間分別為10000 r/min和10 min,W1/O/W2乳液的均質(zhì)速度、均質(zhì)時間和均質(zhì)壓力分別為6000 r/min、15 min和50 MPa時,W1/O/W2雙納米乳液的液滴直徑為377±11.5 nm,多分散指數(shù)小于0.25,zeta電位為-44.53±0.47 mV,包封率為81.2%。Rabelo等[48]采用兩步均質(zhì)法制備了載巴西莓提取物的油包水(W/O)納米乳液,其液滴直徑在131.5～195.3 nm之間。隨著花青素濃度的增加,納米乳液的液滴直徑反而減小,這是因為巴西莓中富含蘇氨酸、賴氨酸和甲硫氨酸,這些氨基酸能起到穩(wěn)定納米乳液的作用。富含花青素的蔓越莓和富含兒茶素的綠茶都具有很高的抗菌活性,可用于治療尿路感染。Kaur等[49]以油酸為油相,以Tween 20為表面活性劑,以甘油為助表面活性劑,制備了納米乳液。當綠茶兒茶素濃度為11 mg/mL,蔓越莓濃度為30 mg/mL,油相質(zhì)量分數(shù)為5%,乳化劑質(zhì)量分數(shù)為16.4%,超聲時間為300 s,振幅為30%時,納米乳液的液滴直徑為58±1 nm,多分散指數(shù)為0.2±0.015,zeta電位為-16±0.2 mV。

2.3.2 低能乳化法 低能乳化法主要依賴體系中組分自身的理化性質(zhì)和體系內(nèi)部的化學能來完成乳化過程,具有能耗較少、反應條件溫和等優(yōu)點[50]。Chen等[51]以棕櫚酸異丙酯為油相,以Tween 80/Span 80為表面活性劑,以乙醇為助表面活性劑,制備了載藍莓花青素的油包水(W/O)微乳液。當親水親油平衡值為7.5,表面活性劑與助表面活性劑的質(zhì)量比為2∶1時,微乳液的液滴直徑為70±9 nm,花青素含量為425.54±1.58 μg/g。W/O微乳液提高了花青素的熱穩(wěn)定性和光穩(wěn)定性,且常用的食品添加劑(NaCl、葡萄糖和蔗糖)對微乳液的穩(wěn)定性無顯著影響。為了在胃腸道的惡劣環(huán)境下穩(wěn)定紫甘藍中的花青素,Ravanfar等[52]采用微乳稀釋法制備了固體脂質(zhì)納米粒,并利用Plackett-Burman和Box-Behnken試驗設計優(yōu)化了配方參數(shù)。當脂質(zhì)相與外水相的體積比為0.1,內(nèi)水相的體積百分比為10%,總表面活性劑百分比為50%時,得到的固體脂質(zhì)納米粒的粒徑為455±2 nm,包封率為89.2%±0.3%。固體脂質(zhì)納米粒提高了花青素在相對較高的pH和高溫下的短期穩(wěn)定性。

與傳統(tǒng)乳液相比,納米乳液能構(gòu)建光學透明體系,提高花青素的穩(wěn)定性和生物利用度,在食品的研究和開發(fā)中具有深遠的意義。然而,納米乳液的工業(yè)化還存在許多問題:用于制備納米乳液的表面活性劑不適合在食品中大量使用、實驗室制備納米乳液的加工工藝不一定適合工業(yè)生產(chǎn)、在食品中應用納米乳液還存在一些安全隱患等等,這些問題都需要進一步的研究和明確。

3 總結(jié)

以脂類、多糖和蛋白質(zhì)為材料制備的納米載體在提高花青素的穩(wěn)定性和生物利用度方面效果顯著,但仍存在一些問題。脂質(zhì)體的穩(wěn)定性較差,長期貯存易發(fā)生聚集、磷脂氧化、藥物泄漏等現(xiàn)象;殼聚糖易受到體系酸堿性的干擾,不能在相對酸性的環(huán)境下存在;納米乳液熱力學不穩(wěn)定,會由于奧斯瓦爾德熟化、絮凝、聚集或重力作用而導致粒徑粗化。從已發(fā)表的相關文獻報道來看,納米載體的制備和應用尚處于起步階段,今后的研究重點應放在制備粒徑較小(小于100 nm)、zeta電位較高(絕對值大于30 mV)、包封率較高(大于80%)的納米載體上。