食品运载体系包埋姜黄素的研究进展

任 爽，董文霞，刘锦芳，毛立科，高彦祥，袁 芳*

（中国农业大学食品科学与营养工程学院，北京 100083）

姜黄素（1,7-双(4-羟基-3-甲氧基苯基)-1,6-庚二烯-3,5-二酮）是天然的多酚化合物，是从植物姜黄（Curcuma longa）的根茎中分离出来的主要活性成分（图1）[1]。姜黄根茎中含有3%～5%的姜黄素及其衍生物，包括姜黄素（77%）、去甲氧基姜黄素（17%）、双去甲氧基姜黄素（3%）和环姜黄素[2]。

图 1 姜黄属植物、姜黄根茎和商品姜黄粉[1]Fig. 1 Turmeric plant, curcuma rhizome and commercial curcuminoid powder[1]

在过去的几十年中，姜黄素由于其诸多的药物功能和生物学特性受到了广泛的关注。姜黄素可用作调味剂（苦味）、食品防腐剂、天然着色剂（亮黄色）和各种食品饮料中的抗氧化剂。姜黄素的分散性较强，染色力较好，在应用过程中具备诸多优势；防腐蚀能力较强，且不会产生毒副作用，常被用作天然的食品添加剂[3]。除此之外，姜黄素还可以预防和治疗多种炎症疾病、例如皮肤伤口、促炎症慢性疾病、心血管疾病、自身免疫性疾病、胃肠道疾病等[4]。姜黄素的抗癌活性也得到了广泛研究，例如乳腺癌、胃肠道癌、黑色素瘤和肉瘤等[5]。

尽管姜黄素在食品和药品领域有着广阔的应用前景，但仍面临其水溶性差、化学性质不稳定、光降解性、代谢速率快以及生物利用度低等应用障碍。另外，姜黄素由于具有亲脂性而在人体内显示出较低的吸收率，因此口服后会迅速被代谢系统从体内清除。为了克服这些问题，研究人员已尝试使用递送系统将姜黄素包埋，例如水凝胶、纳米颗粒、乳液、脂质体等。脂质是用于输送活性物质最受欢迎的载体之一[6]，但是，在某些情况下，它们的理化性质不稳定，易发生聚集、融合、水解、氧化等[7]。因此，研究人员还引入了各种类型的生物聚合物，如壳聚糖、淀粉、玉米醇溶蛋白、蚕丝蛋白等[8]。 这些载体能改善姜黄素溶解度，增加其稳定性，减少对食品感官特性的不良影响，使其在目标部位靶向释放，从而提高姜黄素的生物利用度。

本文详细介绍了姜黄素的结构和功能性质，以及在实际应用过程中存在的限制及其原理，重点介绍了几种传统及新型纳米载体的结构和优缺点，并针对这些运载体系提高姜黄素生物利用度的研究现状进行综述，最后对未来姜黄素运载体系的研究重点提出合理的建议。

1 姜黄素的性质及其在应用方面的限制

1.1 姜黄素的结构特征和化学性质

姜黄素也称为二铁甲酰甲烷，是一种具有规则晶体结构的对称分子[2]。姜黄素的结构由两个带有邻位甲氧基和羟基的芳环组成，这些芳环通过包含一个α-、一个β-不饱和羰基的七碳链连接[9]。由于姜黄素的β-二酮链上的氢原子可以发生分子内转移，因此其分子结构以酮-烯醇互变异构体的形式存在。姜黄素的结构特征见图2。在弱酸性和中性条件下，姜黄素的酮形式占主导地位；但是，在碱性条件下，姜黄素主要以烯醇形式存在，后者具有清除自由基的能力[10]。姜黄素的构象还取决于温度和溶剂的性质，例如，在黑暗条件下于70 ℃的乙醇中溶解时姜黄素主要以烯醇形式存在[11]。

姜黄素是一种相对疏水的分子，辛醇/水分配系数的对数值（lgP）为3.2，这使其几乎不溶于水（溶解度为11 ng/mL，环境温度）而高度溶于脂质[12]。此外，在有机溶剂中，姜黄素微溶于甲醇，而易溶于氯仿和二甲基亚砜。由于极低的水溶性和亲脂性，姜黄素在生物膜上具有良好的跨膜渗透性[1]。姜黄素对环境条件敏感，包括高温、光照、极端pH值、高相对湿度和氧气。在这些条件下，姜黄素的3 个活性位点（一个二酮和两个酚基）会发生氧化作用，尤其是酚羟基官能团最容易发生失氢反应，进而发生亲核加成反应、水解、降解和酶促氧化反应[13]。姜黄素在溶液中的化学降解会产生一系列化合物，例如反式-6-(4’-羟基-3’-甲氧基苯基)-2,4-二氧代-5-己烯醛、香兰素、阿魏酸和阿魏酰甲烷[14]。

图 2 姜黄素的酮式（A）和烯醇式（B）结构示意图Fig. 2 Structural diagrams of keto (A) and enol (B) forms of curcumin

1.2 姜黄素在应用方面的限制

姜黄素只有被胃肠道上皮细胞吸收并转运到体内循环中之后才能发挥其生物活性。然而，由于姜黄素的疏水性，大部分通过口服摄入的姜黄素不能被吸收到小肠上皮细胞中。即使有一部分可以被吸收，也会通过配合反应（葡萄糖醛酸化或硫酸化）或还原反应进行快速的新陈代谢，通过肾脏系统大量清除出体内[15]。由于溶解度低、吸收少和肠道代谢迅速，60%～70%的口服姜黄素作为粪便被排泄掉，控制姜黄素的新陈代谢速度是提高其食用功效的重要途径。

姜黄素非常不稳定，暴露于光下会迅速降解为香草醛、香草酸、阿魏醛和阿魏酸[16]，限制了其在工业上的大规模应用，并导致产品的货架期大幅缩短。这主要是因为姜黄素分子经阳光照射后获取一定能量，羰基与其紧邻的α-碳之间发生断裂，生成阿魏醛，进而氧化成阿魏酸；若脱除羰基，断裂产物进一步被氧化，则可生成香草醛及香草酸（图3A）[14]。此外，姜黄素在生理pH值条件下会迅速水解。有研究表明，将姜黄素置于磷酸盐缓冲液（0.01 mol/L、pH 7.4）中6 h后，残留的姜黄素质量分数不超过6%[17]。这是由于姜黄素在酸性条件下的稳定性是由共轭二烯结构维持的，然而，当pH值调节至中性或碱性条件时，酚羟基失去氢离子，导致该结构破坏，稳定性丧失；主要降解产物为反式6-(4-羟基-3-甲氧基苯基)-2,4-二氧代-5-己烯醛，次要降解产物有香兰素、阿魏酸和阿魏酰甲烷（图3B）[18]。

图 3 姜黄素光降解（A）和水解（B）产物的化学式及可能的降解途径[18]Fig. 3 Structures of curcumin photolytic products (A) and alkaline solution degradation products (B) and possible degradative pathways[18]

鉴于姜黄素的以上特点，无论采用什么样的给药途径，其生物利用率和生物学功效都极低。一项临床实验报告表明，每天口服8 g姜黄素，到第3天时其在血浆中能达到的稳态质量浓度是22～41 ng/mL。另一项临床实验表明，在每天口服0.5～8.0 g姜黄素病人的血浆中没有检测到姜黄素，只在少数每天口服10～12 g姜黄素病人的血浆中检测到痕量姜黄素[19]。此外，还有人对小鼠中姜黄素的生物分布进行了研究，在小鼠腹腔内给予安全剂量（0.1 g/kg）的姜黄素后，在肝、肾、脾、脑和肠中姜黄素的含量可忽略不计[1]。

2 包埋技术

在食品研究领域，常将对外界环境敏感的功能活性物质（如姜黄素）加入食品运载体系中，以改善活性物质的水溶性，提高对光和热的稳定性，延长货架期，提高缓释功效及靶向性，进而提高其生物利用度。常用的姜黄素运载体系有乳液、脂质体、环糊精（cyclodextrin，CD）包合物、纳米颗粒等（图4）。表1总结了不同种类姜黄素包埋体系的特性及优缺点。

图 4 各种类型的姜黄素运载体系[20]Fig. 4 Various types of curcumin delivery systems[20]

表 1 不同种类包埋体系的特性及优缺点对比Table 1 Comparison of characteristics, advantages and disadvantages of different delivery systems

2.1 脂质体

脂质体是具有球形形状的简单的自组装胶体系统。它是由脂质双层（主要是磷脂双层和胆固醇）围绕内部的水环境组成的囊泡系统[21]。脂质体被美国食品药品 管理局认为是安全的和生物可降解的纳米制剂。它们既可以包埋亲脂性化合物（在脂质双层中溶解）又可以封装亲水性物质（在囊泡的水核心中溶解），从而提高活性物的溶解性，调节其代谢速度以延长血浆半衰期；提高活性物的渗透性，从而提高其生物利用度；实现活性物的靶向输送，消除生物分布不均衡性；以及减少活性物可能给食品带来的不良影响[22]。

然而，由于循环半衰期短，并且易于氧化和水解，导致对目标化合物的负载能力下降，使得脂质体的使用受到限制。为了降低脂质双层的流动性以增强其稳定性，通常在脂质体制剂中加入胆固醇；为了减少膜缺陷，通常加入氢化大豆磷脂酰胆碱或长链饱和酰基链，如二硬脂酰磷脂酰胆碱[23]。加入鞘磷脂可以降低膜两侧水的渗透性并改善离子的渗透性；运用冻干、超临界流体和喷雾干燥等技术可以提高脂质体囊泡的稳定性[24]。用壳聚糖等聚合物包被脂质体的表面可以增强脂质体的分散稳定性。表2展示了一些负载姜黄素脂质体的制备原料、方法、特征及主要结论。

表 2 脂质体包埋姜黄素及其类似物的方法及主要结论Table 2 Liposomal formulations used for encapsulation of curcuminoids and their major conclusions

2.2 固体脂质纳米颗粒

SLN是近几十年来最流行的胶体剂型之一。SLN通常由包覆有单层磷脂的固体疏水脂质核心组成；通常为球形，粒径范围在亚微米级别（50～1000 nm）[31]。SLN的主要成分是固体脂质、表面活性剂和水。各种天然或合成的脂质均可以作为SLN的基质，如甘油三酯、蜂蜡、脂肪酸、类固醇等。磷脂、离子表面活性剂（如十二烷基硫酸钠、胆酸钠、硬脂胺）、非离子表面活性剂 （如泊洛沙姆、普朗尼克、吐温）、聚乙二醇等常用于稳定水性介质与SLN外壳之间的界面[32]。此外，还可以使用增溶剂（如甘油单酯、甘油二酯）以增加姜黄素的溶解度和负载率[24]。为了延长SLN在消化系统中停留的时间，研究者尝试使用多糖来修饰其表面，增强其黏膜吸附性。例如，Ramalingam等[33]采用高速剪切均质和超声波技术制备了粒径为451.8 nm的姜黄素脂质纳米颗粒，在用壳聚糖作外层材料修饰后，粒径增至739.26 nm，消化时间延长两倍多，同时包埋率非常高 （表3）。除了壳聚糖外，酪蛋白酸钠和果胶也可以用作SLN的表面涂层，并且酪蛋白酸钠和果胶之间会形成共价键，使SLN的理化稳定性显著提高，缓释效果更好[34]。

表 3 包埋姜黄素的固体脂质纳米颗粒Table 3 Solid lipid nanoparticles used for curcumin encapsulation

SLN包埋姜黄素具有诸多优势，例如，较高的包埋率、易于修饰的表面、极大提高姜黄素的生物利用率（为单独口服姜黄素的32～155 倍）、具有合适的 Zeta-电位、可快速内化到细胞中[39]；另一方面，由于渗透作用强，其运载的姜黄素更易进入癌细胞并促使其凋亡，对于研发抗癌食品有一定的积极意义[40]。SLN主要是通过两种技术制备的：高能量法和低能量法。前者需要超声、高速剪切、高压均质等机械设备提供的高能量；后者则是在低速混合以及混合物可控的条件下进行，例如通过溶剂扩散、溶剂注入、微乳化等方法进行。

2.3 生物聚合物纳米颗粒

天然存在的生物大分子，例如多糖和蛋白质，具有生物相容性、低免疫原性、无毒性和生物可降解性，因此适用于封装姜黄素等活性物质[41]。由它们制成的纳米颗粒可以通过氢键和疏水相互作用将姜黄素包埋在纳米粒子中，从而增强其溶解度，抑制其在胃肠道中的氧化分解。纳米颗粒通过诱导细胞内吞，直接被小肠上皮细胞摄取，显著增加了姜黄素的吸收和生物利用度[42]。

2.3.1 多糖纳米颗粒

多糖具有高稳定性、低毒性、廉价、来源广泛等特点。除此之外，天然多糖还可以通过物理、化学或者酶法 改性手段获得需要的功能特性[43]。因此可以广泛应用于生物、食品、医学等不同领域。

制备纳米载体最常用的多糖之一是壳聚糖。壳聚糖是由天然几丁质部分脱乙酰衍生而成的线性阳离子聚合物，可促进细胞膜的通透性增加，从而增强肠上皮吸收[44]。壳聚糖还具有抗菌活性，是输送活性物的理想 载体[45]。壳聚糖纳米颗粒可由多种方法制备，如离子凝聚、微乳液、复合凝聚、蒸发溶剂法等[43]。Yadav等[46]制备的壳聚糖-姜黄素复合颗粒与天然姜黄素相比具有更好的抗氧化性与金属离子螯合能力，在预防砷中毒方面有良好的应用前景。

海藻酸钠是一种从海洋褐藻中提取的阴离子线性多糖，由1～4 个相连的α-L-古洛糖醛酸和β-D-甘露糖醛酸残基组成，已被广泛用于包埋和传递生物活性物质[43]。然而，其在碱性条件下稳定性较差，且活性成分易从颗粒孔隙中泄漏[47]。Zhang Yueling等[48]发现使用壳聚糖作为第二层反离子层可以减小海藻酸钠颗粒的孔隙并降低被包埋物质的渗漏，还可以提高其物理稳定性。Bhunchu等[49]通过乳化法和离子胶凝法制备了包埋姜黄素的海藻酸钠-壳 聚糖纳米颗粒，有效提高了姜黄素的细胞吸收率。

淀粉也是常用的多糖类纳米载体之一，通常会对其进行修饰，以满足不同功能需求。Acevedo-Guevara等[50]从绿色香蕉中提取乙酰化淀粉用作姜黄素的载体，制得的颗粒平均粒径为250 nm，比天然形式的淀粉具有更高的包埋率和控释能力。Athira等[51]制备了负载姜黄素的辛烯基琥珀酰木薯淀粉纳米颗粒（粒径10～50 nm），显示出良好的水溶性、生物利用度、控释能力、细胞摄取能力和抗癌潜力。Li Xiaomin等[52]制备了一种基于羧甲基淀粉和壳聚糖盐酸盐之间共价相互作用的纳米凝胶，并以较高的包埋率（89%～95%）将姜黄素包埋其中。此外，该凝胶还具有响应pH值变化的控释能力。

2.3.2 蛋白质纳米颗粒

蛋白质具有一定的抗氧化性，对维持姜黄素的化学稳定性十分重要。然而，由于表面电荷和疏水性的作用，蛋白质对某些环境因素（pH值、离子强度、温度）的变化十分敏感。

玉米醇溶蛋白是玉米粒中的主要蛋白，由大量的非极性氨基酸组成，其疏水性、高生物相容性和稳定性使其成为封装疏水分子姜黄素的理想载体[53]。 Chen Shuai等[54]通过反溶剂沉淀法制备了载有姜黄素的玉米醇溶蛋白-透明质酸纳米颗粒，提高了姜黄素的稳定性并具有控释能力。玉米醇溶蛋白也可以与其他大分子结合使用，例如，研究员使用酪蛋白酸钠和海藻酸钠双重包被负载姜黄素的玉米醇溶蛋白纳米颗粒（粒径70 nm），姜黄素的水溶性、控释性、光稳定性和抗氧化活性得到显著提高[55]。

丝素蛋白是从蚕丝中提取的天然高分子纤维蛋白，具有良好的理化性质和机械性能，如高稳定性、低毒性、缓释性、抗拉伸性等，可形成不同的结构，如薄膜、水凝胶、纤维、纳米颗粒等[56]。由于上述优良性能，丝素蛋白受到越来越多的关注。Crivelli等[57]研究发现将姜黄素封装在丝素蛋白纳米颗粒（粒径 （71±10）nm）中，可增强其体外抗氧化性、抗炎活性和细胞吸收率。研究员给大鼠口服负载姜黄素的丝素蛋白颗粒，结果表明，较大的蚕丝颗粒（粒径约为800 nm）具有较长的血浆半衰期和较慢的释放速率，而较小的蚕丝颗粒（粒径约为200 nm）具有较高的生物利用度。这两种颗粒中姜黄素的生物利用度分别比游离姜黄素高5 倍和17 倍[58]。

还有很多种不同来源的蛋白质被用作姜黄素的载体。例如，在2019年，制造了基于太子参蛋白的纳米颗粒以装载姜黄素，粒径约100 nm，具有可观的热稳定性和高光稳定性[59]。米糠白蛋白（rice bran albumin，RBA）源自米糠加工废料，研究人员将RBA与壳聚糖共混通过自组装形成纳米颗粒，包埋率高达93.56%；同时降低了姜黄素在胃中的降解速率，并对癌细胞具有高毒性[60]。最近的一项研究中，研究员基于纤维结构蛋白（角蛋白）和热响应性共聚物（普朗尼克）制备了新型水凝胶纳米颗粒，可以实现姜黄素的氧化还原和温度响应性释放。当环境温度从25 ℃升为37 ℃，载药纳米颗粒的粒径也从165 nm减小到66 nm，表明纳米系统具有热响应性[61]。

2.3.3 蛋白质-多糖复合纳米颗粒

蛋白质与多糖之间的相互作用，使蛋白质-多糖复合物具有比二者单独使用时更好的溶解性、乳化性、稳定性、抗氧化性等[62]。蛋白质与多糖的结合方式有两种，非共价结合（静电作用、疏水相互作用、范德华力、氢键作用）和共价结合（美拉德反应）。与非共价结合相比，通过共价结合形成的蛋白质-多糖复合物更加稳定[63]。

Meng Jun等[64]将姜黄素包埋到酪蛋白-葡聚糖复合纳米颗粒的蛋白核中，利用美拉德反应在干热和湿热两种加热状态下合成。结果表明，湿热法制备的纳米颗粒（112 nm）比干热法制备的纳米颗粒（127 nm）粒径更小，且在模拟胃肠道条件下表现出更高的稳定性和控释性。复合凝聚法也常用于制备蛋白质-多糖纳米颗粒。在低于蛋白质等电点（pI）且高于多糖解离常数（pKa）的pH值范围内，蛋白质分子带有正电荷，与带负电的多糖羧基相互作用，从而形成结构紧凑的复合物[65]。Hu Kun等[66]采用疏水蛋白（玉米醇溶蛋白）作为芯材，亲水多糖（果胶）作为壁材，在连续搅拌的条件下将含有负载姜黄素的玉米醇溶蛋白纳米颗粒分散液倒入pH值为4的果胶溶液中，通过静电沉积将阴离子果胶涂覆在阳离子玉米醇溶蛋白表面，获得了直径250 nm的球形纳米颗粒，负载率为86%。表4总结了近年来包埋姜黄素的复合生物聚合物纳米颗粒的种类和功能。

表 4 包埋姜黄素的复合生物聚合物纳米颗粒Table 4 Composite biopolymer nanoparticles used to encapsulate curcumin

2.4 微乳液/纳米乳液

微乳液或纳米乳液被认为是使用最广泛的药物输送系统之一，具有高包埋率和专门针对疏水性化合物的稳定性，具有体积小、表面积大、热力学稳定、光学各向同性等优点，活性物质可以更快地溶解和扩散，并且可以通过控制液滴大小来控制活性物质的溶解度和功效。主要缺点是表面活性剂的含量相对较高，具有潜在的毒性作用[74]。

2.4.1 乳液结构类型

传统的乳液是将油、水两相混合后，添加乳化剂均质而成，按照这种方法得到的乳液是热力学不稳定体系，在储藏和加工过程中容易出现分层、聚集、破乳等现象。针对这一问题，研究员设计了多种不同结构和性质的乳液体系用于姜黄素的包埋与传递，如多层乳液、皮克林乳液、纳米乳液等。

多层乳液是由带相反电荷的乳化剂通过静电相互作用稳定的乳液体系。近年来，人们越来越关注利用逐层静电沉积方法来形成这种多层乳液结构。在该方法中，需要先使用一种乳化剂制备表面带有电荷的初级乳液，接着通过静电相互作用逐步沉积带相反电荷的材料[75]，从而在界面处形成多层结构。

皮克林乳液是由不可逆地吸附在油-水界面的固体颗粒充当乳化剂的乳液体系。制备皮克林乳液时，为了保证其稳定性，乳液液滴的粒径应该至少是界面处颗粒平均粒径的10～100 倍。皮克林乳液的稳定机理与常规乳液不同。在皮克林乳液中，颗粒不可逆吸附在液滴表面以形成机械屏障，防止聚结和奥斯特瓦尔德熟化，赋予体系长期的物理稳定性。根据固体颗粒在两相中的接触角（θ）可以判断其能够稳定的乳液类型[76]。如果θ小于90°，则颗粒将优先被水相润湿，有利于形成水包油（O/W）乳液。

纳米乳液是热力学不稳定体系，粒径为20～200 nm，肉眼观察为透明或半透明状[77]。由于粒径较小，纳米乳液在储存期间不易发生沉淀，具有较高的乳化稳定性。此外，比表面积的增大对提高乳液的消化效率以及姜黄素的生物利用度起到一定的促进作用。

图 5 不同乳液的结构示意图和制备方法[2]Fig. 5 Schematic diagram of different emulsions and their preparation methods[2]

2.4.2 乳液性能的影响因素

2.4.2.1 油的成分

Ahmed等[78]分别用中链三酰基甘油（medium chain triglyceride，MCT）和长链三酰基甘油（long chain triglyceride，LCT）作为脂质载体，制备β-乳球蛋白稳定的纳米乳剂，观察到在脂质质量分数2%条件下，MCT中姜黄素的生物可及性（58%）显著高于LCT（41%）。当MCT的总质量分数在1%～2%范围内增加时，姜黄素的生物可及性显著增加，从8%增加至58%，是由于其形成了更多的混合胶束以溶解姜黄素。但是，当LCT添加量增加时，其运载的姜黄素的生物可及性并无显著变化。然而，也有报告提出了相反的观点，认为LCT更有可能形成胶束相。例如，Shah等[79]分别使用MCT和LCT制备了由非离子表面活性剂司盘80稳定的纳米乳液，发现两种载体脂质中姜黄素的生物可及性分别为32%和65%，并分析这可能是MCT形成的疏水结构域大小不足以容纳姜黄素所致。

2.4.2.2 乳化剂类型

姜黄素分子主要包含疏水基团和少量亲水基团， 它们可以分别通过疏水和静电相互作用力与乳化剂分子产生相互作用。据报道，在由阳离子-非离子混合表面活性剂体系稳定的乳液中，姜黄素的烯醇和酚羟基与混合胶束带正电的头部发生静电相互作用，而富含亚甲基的链则与疏水部分发生相互作用[80]。这表明乳化剂的亲水和疏水部分都可能有助于姜黄素的增溶，因此由混合表面活性剂介导的微环境更有助于提高姜黄素的溶解性，从而导致高装载效率。例如，将15 mg姜黄素添加到氢化L-α-磷脂酰胆碱（表面活性剂）和聚氧乙烯氢化蓖麻油60（助表面活性剂）或L-α-磷脂酰胆碱和吐温-80的优化混合物稳定的纳米乳剂中，分别获得了100%和97%的高负载率[81]。

2.4.2.3 油-水界面结构

除了乳化剂的类型外，其在油-水界面形成的空间结构对包埋率也有影响。Wang Chaonan等[82]使用中链甘油三酯（medium chain triglyceride，MCT）和助溶剂乙醇90∶10（V/V）的混合物制备了BSA和葡聚糖偶联物稳定的乳液，观察到偶联物在油-水界面处形成了BSA膜，并包裹一层葡聚糖壳，后者充当空间屏障阻止姜黄素在乙醇的辅助下扩散到水中。当水相中BSA质量浓度为 15 mg/mL时，姜黄素的负载率高达99%。

此外，为了提高乳液在胃肠道中的稳定性，研究人员提出了几种方法。例如，对于由糊化淀粉或乳清蛋白微凝胶稳定的皮克林乳液，进行60 ℃热处理后形成颗粒连接的熔融阻挡层界面，可以限制胆汁盐或酶的渗透。通过结合带相反电荷的多糖颗粒（例如纤维素纳米晶体），也可以提高蛋白质界面在胃液中的稳定性[83]。这是由于纤维素纳米晶体不被胃蛋白酶消化并具有较高的黏度，为胃蛋白酶攻击液滴表面的乳清蛋白提供了强大的屏障[83]。通过使用合适的乳液体系配方，建立包围液滴的保护性融合界面，从而促进乳液对pH值的稳定性，并延迟胆盐和脂肪酶的作用，是提高姜黄素乳液稳定性的有效策略[84]。

2.5 环糊精包合物

环糊精（cyclodextrin，CD）是由淀粉衍生而来的环状低聚糖，通常由6、7 个或8 个（α、β、γ-CD）葡萄糖通过α-1,4-糖苷键连接而成，具有内部疏水表面和外部亲水表面，可以容纳疏水性分子，赋予其在水性环境中的溶解性和稳定性[85]。β-CD、γ-CD、甲基β-CD和羟丙基β-CD是最广泛使用的CD，它们具有特征性的中空截头圆锥形状，并且带有疏水腔和亲水性开口[31]。

基于溶液的CD-姜黄素传递体系是在饮料、口服液等产品中应用最多的一种类型。制备过程大致为：先配制CD的水溶液，然后按比例直接加入姜黄素或姜黄素的有机溶剂溶液，选择合适的温度和pH值并利用超声波 辅助等方法充分混合[86]。此外，CD还可以制备固体颗粒载体，应用于粉剂类食品。有2 种工艺路线：一种是直接将CD和姜黄素混合，用球磨机或在研钵中研磨，使被包埋物质充分地与CD结合；另一种是使CD和姜黄素在溶液中形成包合物后，利用溶剂蒸发、低温干燥、冷冻干燥或喷雾干燥等方法得到固体颗粒[87]。Ghanghoria等[88]分别利用研磨法、溶剂蒸发法和冷冻干燥法制备了β-CD-姜黄素固体颗粒，与游离态相比，姜黄素的溶解度分别提高了约100、1026 倍和1052 倍。

基于CD的金属有机骨架纳米胶囊（cyclodextrinmetal organic frameworks，CD-MOF）具有良好的生物相容性、安全性和水分散性，可用于封装和输送，近年来备受关注。CD-MOF是由天然CD和碱金属盐构建而成的晶体多孔材料，具有许多优势，例如可调整的外部尺寸和内部孔隙率，以及较高的比表面积[89]。 Moussa等[90]发现姜黄素与CD-MOF主要是通过羟基之间的氢键发生相互作用；与γ-CD相比，CD-MOF负载的姜黄素在pH 11.5的磷酸缓冲液中的半衰期更长， 当CD-MOF的质量浓度增加到6.7 mg/mL时，姜黄素的半衰期为10.22 h。

2.6 纳米晶体悬浮液

纳米晶体悬浮液是无载体的纳米级胶体分散体，由纯活性物质的晶体和少量的表面活性剂和/或聚合物作为稳定剂组成。具有如下优点：疏水性物质的溶解度和生物利用度显著增加，理化稳定性显著改善，负载量高、粒径小，适合用于靶向攻击肿瘤细胞，制造技术简单且易于规模化[91]。

Gao Yan等[92]以卵磷脂为稳定剂用高压均质法成功制备了姜黄素纳米悬浮液，与粗制姜黄素相比，溶解度提高了600 倍，由于粒径小，溶解速率也显著提高；保留了姜黄素的晶态，提高了其抗降解稳定性。与姜黄素悬浮液相比，姜黄素-纳米晶体悬浮液在宫颈癌和乳腺癌细胞中具有更强的细胞毒性和较低的局部刺激性。Onoue等[93]通过湿磨法开发了负载姜黄素的纳米晶体分散体，然后冻干。结果表明，与粗姜黄素相比，姜黄素-纳米晶体悬浮液的生物利用度提高了16 倍。Aditya等[94]使用β-乳球蛋白作为稳定剂，利用反溶剂沉淀法制备了非晶姜黄素纳米悬浮液，粒径范围为150～175 nm。姜黄素的无定形性质和较小的粒径使其溶解度提高了35 倍。使用Caco-2细胞进行的体外研究表明，β-乳球蛋白的稳定作用使姜黄素的生物利用度显著增加。Wei Xiaolan等[95]通过湿球磨法制备了负载姜黄素的油性二癸酸酯纳米悬浮液，中值粒径为500 nm。在口服15 d内，与微悬浮液（5 μm）相比，纳米悬浮液中姜黄素在血浆和大脑中的含量更高。

2.7 树枝状高分子

树枝状聚合物是高度支化的径向对称聚合物，具有单分散的三维结构和纳米尺寸。树枝状聚合物的优点主要在于其高负载能力、纳米支架结构、生物相容性和易于修饰的表面，因此是运输活性物质的理想载体。亲水性和疏水性活性物均可以通过化学键或物理相互作用直接结合并封装在树枝状聚合物中[96]。

天然树枝状高分子的典型例子是植物糖原（phytoglycogen，PG）。PG是一种水溶性多糖，存在于玉米、水稻等作物中。PG由于具有分支模式、规则的结构以及由核心向外增加的分子密度而被认为是树状聚合物[97]。PG常被用作结构性支架以开发功能性生物聚合物，在食品和药品中应用，天然PG已被用作槲皮素和叶黄素的输送载体。Rodriguez-Rosales等[98]使用助溶剂将姜黄素和PG进行混合，然后分别进行喷雾干燥和真空干燥得到姜黄素-PG固体分散体。结果表明，使用喷雾干燥制备的姜黄素-PG中可溶性姜黄素的包埋量（最高 60.8 μg/mL）远高于真空干燥（最高2 μg/mL）；Caco-2细胞单层渗透实验结果表明，相同时间内，姜黄素-PG每孔基底外侧姜黄素积聚量（0.53 μg）高于未经包埋的姜黄素（0.13 μg）；且姜黄素-PG在降低宫颈癌细胞活力方面比单独的姜黄素表现出更强的功效。

3 结 语

姜黄素因其多种生物活性而在营养保健品中具有广阔的应用前景，然而溶解度低、稳定性差和生物利用率低是制约其开发利用的阻碍。以可食用的天然来源的蛋白质、多糖和脂质等为材料，制备负载姜黄素的传递体系，可以增加其水溶性和稳定性，实现缓释效果，提高其在人体内的生物利用率。

但是目前相关研究中还存在一些问题：1）尽管有许多方法已成功用于实验室规模的制备，但可能不适用于工业上的大规模生产。2）随着姜黄素的尺寸减小至纳米级，其在人体内的吸收、分布、代谢等生物学过程发生改变，潜在毒性也可能随之改变。3）对于姜黄素类化合物的研究较少，而这些物质往往具有比姜黄素更加优异的理化性质。

基于上述存在的问题，今后关于姜黄素运载体系的研究可侧重于以下几个方面：1）必须确定适用于大规模工业生产的经济可行的姜黄素运载体系设计方案和工艺流程。2）迫切需要了解纳米级姜黄素对人体的影响，需要进一步的体内和临床研究以确定其毒理学安全性。 3）增加对姜黄素类化合物的研究，分析其进入纳米系统后的化学稳定性。