姜黄素生物利用率及其在食品工业中的应用前景

王 磊，伍敏晖，何 梅

(北京市营养源研究所特殊膳食用食品研发中心，北京100069)

姜黄素是从姜科植物姜黄中提取的一种色素，也存在于其他姜科植物中。许多研究显示，姜黄素具有抗炎、抗氧化、降血脂、抑制Ⅱ型糖尿病并发症、抑制血栓和心肌梗塞、抑制肥胖、延缓衰老、抗癌等广泛的生物及药理活性［1-4］，并具有良好的安全性。但是姜黄素不易溶于水，在中性至碱性pH条件下不稳定，对光、热、铁离子敏感，耐光性、耐热性、耐金属离子性较差［5］。由于姜黄素进入人体内的浓度较低，并且易被代谢分解，导致生物利用率不高，使得姜黄素的应用受到极大的限制［6-7］。因此，在保持姜黄素生理活性的同时增加其溶解度，增加姜黄素在体内的吸收率，是提高姜黄素生物利用率的关键因素，而通过改变剂型来提高姜黄素的生物利用率是一种重要而又方便的手段。目前，利用纳米技术运载姜黄素已成为研究的热点，研究内容多集中于纳米粒、微球、脂质体、纳米乳、微囊和糊精包合物等［5，8-25］。笔者就以上递送系统提高姜黄素生物利用率及其在食品工业中的应用进行了综述。

1 提高姜黄素生物利用率的研究进展

1．1 姜黄素纳米粒 研究表明，姜黄素溶解性与其粒径大小有着非常重要的关系，粒径越小，口服后姜黄素晶体越易分散于肠道中，有效发挥其生理功能。纳米药物主要是将药物的微粒或将药物吸附包裹在载体中，制成纳米尺寸(10～100 nm)的微粒，再以其为基础制成不同种类的剂型。利用纳米微粒运载姜黄素，可以提高姜黄素的运载量，保持运载过程中姜黄素的活性，同时提高运载体系的稳定性。Zhang等以水溶性良好的甜茶素为载体材料，在高压加热条件下，采用喷雾干燥技术制备了粒径在8 nm左右的姜黄素-甜茶素纳米粒［26］，研究结果显示，随着甜茶素比例的增加(1% ～10%)，姜黄素在水溶液中的溶解度从61．00 mg/L显著增加到2．32 g/L。Xie等以聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)为载体，制备的姜黄素纳米粒溶解性显著提高，增强了药物在肠道内的缓释吸收［27］。

1．2 姜黄素脂质体 脂质体是利用磷脂分子的双亲性制备而成，在溶液中，当磷脂分子形成单层微胶束或是磷脂双分子层时，姜黄素进入到微胶束的疏水性区域中，从而提高姜黄素的溶解度和生物利用率［28］。Lin等在制备姜黄素脂质体时，应用薄膜分散高压均质法结合冻干工艺，姜黄素脂质体的平均粒径为 120．10 nm，zeta电位 -50．50 mV，载药量4．10%，包封率95．45%，姜黄素脂质体对小鼠肝癌瘤株H22的抑制率比自制的姜黄素注射液可增加31．50%［29］。试验结果表明，姜黄素制成脂质体后，能提高药物的抑瘤率和稳定性。Takahashi等比较了不同类型卵磷脂(SLP-WHITE和SLP-PC70)制备的姜黄素脂质体的理化性质，研究表明，当姜黄素为2．50%(质量比)、SLP-PC70为5．00%时，制备的脂质体有较高的包封率(68．00%)，在水溶液中分散均匀［30］。以大鼠为模型的口服给药，评价姜黄素生物利用率，结果显示，该姜黄素脂质体血浆中抗氧化活性增加，姜黄素吸收速度及含量均有较大提高。

1．3 姜黄素微球和微囊 微囊化包埋技术系利用天然的或合成的高分子材料或共聚物做囊膜壁壳，将固体或液体药物包裹而成微型胶囊(简称微囊)，外观呈粒状或圆球形，一般直径在5～400μm。若使药物溶解或分散在高分子材料基质中，形成基质型微小的球状实体的固体骨架物称微球。Li等制备了姜黄素聚乳酸磁性微球，此微球将四氧化三铁磁性材料被包裹于其中［31］。微球内磁性微粒可以运载药物更加准确地定位靶器官或靶细胞，提高药物的治疗效果，且可以延迟药物的释放。Shahani等采用溶剂挥发法制备姜黄素微球，并以聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)为载体材料，当PLGA中两嵌段的比例为1∶1，并且采用溶剂快速挥发法时，姜黄素微球的载药量显著提高，达到33．60%，粒径为20．80 μm［32］。Fan等以明胶和阿拉伯胶为囊材，采用复凝聚法制备姜黄素缓释微囊［33］。姜黄素微囊最适制备工艺为胶药比5∶1，搅拌速度为 200 r/min，胶液浓度 2．50%，pH 为 3．80。在最适条件下制备3批含药微囊，包封率分别为84．56%、86．21%和85．22%，说明最佳工艺条件重复性好。

1．4 姜黄素纳米乳化体系 纳米乳化体系具有稳定性好，制备工艺简单，药物的载药量和包埋率高，且乳液的粒度可以控制等优点而被广泛应用于生物活性成分的运载。纳米乳是一种由油相、水相、表面活性剂及辅助材料组成，具有热稳定的多组分散体系，粒径一般不大于200 nm。姜黄素溶解于PEG600油相中，与聚氧乙烯蓖麻油以体积比2∶1乳化，在37℃条件下该纳米乳可稳定储存60 d［34］。Lee等将姜黄素溶解于油酸乙酯中，吐温80和卵磷脂为表面活性剂，制备姜黄素纳米乳［35］。研究表明，当去离子水、油酸乙酯和表面活性剂(卵磷脂∶吐温80=1∶3)的质量比为25∶1∶4时，经高压均质乳化，在2个月的贮存内乳液粒径维持在(71．80±2．45)nm，没有明显变化。

1．5 姜黄素包合物 包合物是将一种生物活性成分部分或全部包在分子晶体的空腔中，形成独特形式的络合物。姜黄素和卵磷脂形成包合物后提高了姜黄素生物利用率和溶解度，使姜黄素的浓度提高了3～4倍。由于环糊精及其衍生物具有独特的分子化学结构，能够有效增加药物溶解性，适用于改善难溶性药物及中草药活性成分的不稳定性、挥发性和刺激性等缺陷［36］。Yallapu等在制备姜黄素包合物时，以β-环糊精作为壁材，随着姜黄素和β-环糊精的物料比(5%、10%、20%和30%)的增加，可以提高姜黄素包合物的产率［37］。研究显示，利用环糊精的疏水性内腔运载姜黄素时，使姜黄素的溶解度提高了190～202倍，同时也提高了姜黄素的抗炎效果。当环糊精经叶酸和PEG修饰后，使姜黄素的溶解度提高了3 200倍，并使姜黄素在pH 6．50和pH 7．20条件下的稳定性提高了10～45倍［36］。

2 姜黄素在食品中的应用

随着人们对食品安全的日益关注，集着色、防腐与保健为一体的无毒副作用的姜黄素必将具有更广阔的开发与应用前景。最新颁布的《食品添加剂使用标准》(GB2760-2014)规定，可可制品、巧克力和巧克力制品以及糖果，冷冻饮品，装饰糖果、顶饰和甜汁，方便米面制品，面糊、裹粉、煎炸粉，调味糖浆，碳酸饮料，复合调味料，果冻中姜黄素的最大使用量分别为 0．01、0．15、0．70、0．30、0．50、0．50、0．50、0．01、0．10、0．01 g/kg，熟制坚果与籽类，粮食制品馅料，膨化食品中可按生产需要适量使用［38］。目前，姜黄素在国内外作为调味品和色素广泛应用于食品工业中。当前我国已开发出水溶性和油溶性姜黄素产品，通过多种复配调配出不同颜色的姜黄素，已广泛应用于面食、烘焙食品、果蔬汁、果酒、糖果、脱水干制品、糕点、罐头、果汁及烹饪菜肴，作为复合调味品应用于鸡精调味料、辣椒调味料、膨化调味料、酱油调味料、方便面及面膨化制品、方便食品调味料、火锅调味酱、牛肉干等制品中［39-41］。在日本，姜黄素用于米糠腌制萝卜咸菜、维也纳香肠等。

3 展望

随着科技的不断创新和人类认知程度的不断深入，利用新资源，开发新的保健食品以满足人们追求高质量饮食的需要，将是21世纪功能食品市场现状及发展趋势。由于姜黄是药食同源植物，符合人们的健康需求，具有很好的市场前景。近年来，对姜黄素递送系统的研究取得了较大的进展，剂型的改造可以有效地提高姜黄素在人体内的溶解度和稳定性，极大地提高了姜黄素体内生物利用率。随着对其生理及药理活性的不断深入了解，必将使姜黄素在功能食品领域占有一席之地。

但是开发姜黄素的新型制剂仍然面临一些问题。主要是这些制剂在动物和人体内的研究还不够完善，同时姜黄素新型制剂的安全性问题还有待深入研究。总体来说，新型递送体系在提高姜黄素生物利用率的探索还处于初级阶段，需要进一步对体内的代谢动力学进行研究。

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