壳聚糖膜表面修饰脂质体研究进展

孙闫小凡,柯悦,魏团团,李想,2,3,刘舒,2,3,任丹丹,2,3*,何云海,2,3,汪秋宽,2,3

1(大连海洋大学 食品科学与工程学院,辽宁 大连,116023) 2(辽宁省水产品加工及综合利用重点实验室,辽宁 大连,116023) 3(国家海藻加工技术研发分中心,辽宁 大连,116023)

脂质体是一种由脂质双分子层包裹水相形成的闭合微型囊泡,其膜材通常由具有极性的磷脂及含有乳化特性的胆固醇、表面活性剂等组成。脂质体一直作为细胞膜的模型而被人们研究,因为它的结构类似于细胞膜的脂质双层,不同情况下所形成的脂质体其直径大小有所差异,较小的为几十纳米,较大的可达到几十微米[1]。作为一种新兴的封装载体,脂质体可包埋亲水性和疏水性以及两亲性化合物,它具有优良的生物相容性,具有两亲性,无毒性,被认为是前景广阔、安全的一种封装系统。

近年来,脂质体在食品配方、药物递送等领域得以应用,在化妆品领域也具有一定的应用潜力。尽管脂质体载体有许多优点,未修饰的脂质体仍存有一定的局限性,如稳定性差、药物泄漏早、停留时间短等[2]。因此,当前研究的重点是如何有效提高脂质体在复杂环境中的稳定性。克服这个问题的一种有效方法是将生物聚合物(包括天然存在的多糖和蛋白质)沉积在脂质体的表面上,以保持其结构并增加其动力学和机械稳定性[3]。

天然聚合物的使用愈来愈受到人们的重视,尤其是从甲壳类动物外骨骼、鱿鱼围栏和真菌中分离出来的壳聚糖[4]。壳聚糖是一种无毒的多糖,具有很高的生物相容性,能在体内生物降解。其在酸性介质中带阳离子电荷,所以通过静电相互作用可以和脂质体结合,在脂质体表面形成一层保护膜以达到提高其稳定性及生物利用度的目的。本文将从壳聚糖膜表面修饰脂质体的研究现状、稳定性评价、生物利用率及在食品中的应用进行综述,以期为壳聚糖膜表面修饰脂质体的进一步研究提供理论依据。

1 壳聚糖膜表面修饰脂质体的研究现状及制备方法

1.1 壳聚糖膜表面修饰脂质体的研究现状

如今,壳聚糖作为一种新型表面修饰材料正渐渐成为研究热点。壳聚糖是一种源于贝类,经几丁质脱乙酰化获得的线状多糖,是一种常见的聚合物,具有阳离子、生物黏附性、生物相容性、可生物降解和促进吸收的特性[5]。壳聚糖膜表面修饰脂质体即带有正电荷的壳聚糖氨基与带负电荷的脂质体通过静电相互作用及其与脂质体的羟基相连接的氢键作用,使壳聚糖与脂质体表面均匀粘连,可以延迟脂质体包埋物的释放,保护被包埋的物质不与外界接触,不发生氧化并提高脂质体的生物利用率及贮藏稳定性。目前,许多研究已证实壳聚糖具有改善脂质体特性的能力。WANG等[6]制备了壳聚糖修饰的蓝莓花青素脂质体,经研究发现,经过壳聚糖修饰后的蓝莓花青素脂质体包封率有所提高,而且在一定条件下壳聚糖的加入可以稳定花青素的颜色特性和负载量,这表明壳聚糖修饰脂质体可提高其环境稳定性。

随着对壳聚糖膜表面修饰脂质体的研究不断深入,当今也涌现出了壳聚糖衍生物作为表面改良剂修饰的脂质体。壳聚糖衍生物是经过引入新的官能团对壳聚糖的氨基和羟基加以化学修饰的化合物,可以使其在不改变原有性质的条件下,改良其溶解性、生物包容性及功能特性,为壳聚糖膜表面修饰脂质体的制备和应用领域提供一种新的发展思路。目前,用于修饰脂质体的壳聚糖衍生物主要有羧甲基壳聚糖[7]、巯基化壳聚糖[8]、季铵盐壳聚糖[9]、两亲性壳聚糖[10]等。作为一种新型的递送载体,脂质体的发展前景广阔,应用越来越广泛。研究壳聚糖及其衍生物对脂质体进行修饰也是一种创新,对脂质体乃至稳态化技术领域发展都具有深远的价值和意义。

1.2 壳聚糖膜表面修饰脂质体的制备方法

目前,壳聚糖膜表面修饰脂质体与传统脂质体的制备方法相同,随着近些年的发展,脂质体的制备方法也愈来愈成熟。根据脂质体所包埋物质的理化性质差异,可以选择其合适的制备方法。常用的制备壳聚糖膜表面修饰脂质体方法主要有乙醇注入法、薄膜超声法、逆向蒸发法等。

1.2.1 乙醇注入法

乙醇注入法是将磷脂、胆固醇和被包埋生物活性成分充分溶解于乙醇溶剂中,然后将其慢慢注入到水或磷酸盐缓冲溶液等水合介质中,通过加热和旋转蒸发去除乙醇,再经过简单过滤即可获得粗脂质体。然后向脂质体中加入等体积的壳聚糖溶液即可制备成壳聚糖膜表面修饰脂质体。此方法具有操作简便,不会影响被包裹物质活性的优势,但脂质在乙醇溶液中溶解性差从而会降低脂质的分散性,而且脂质体有不均匀分布的现象。程铭等[11]运用大豆卵磷脂采取乙醇注入法制备了壳聚糖修饰植物甾醇脂质体,研究结果表明经0.3 mg/mL壳聚糖溶液修饰后的脂质体效果最好,且经胃肠模拟实验发现,壳聚糖修饰后的植物甾醇脂质体表现出更好的稳定性。此方法溶剂廉价易获得,反应条件温和,但易产生乙醇旋蒸不完全的问题且实验用时较长。

1.2.2 薄膜超声法

薄膜超声法是脂质体传统制备方法中薄膜法和超声法的联合使用,是将被包埋物质、胆固醇和磷脂及表面活性剂等溶于有机溶剂(氯仿、甲醇等)中,使用旋转蒸发仪在真空和加热中蒸出有机溶剂,容器内壁会形成一层薄膜,加入缓冲液溶解再进行二次旋转蒸发直至形成薄膜,随后进行探针超声处理即可得到脂质体。将壳聚糖溶液逐滴加入等体积脂质体中并进行超声处理可获得壳聚糖膜表面修饰脂质体。这种方法在水化过程中,脂质会发生溶胀,一层层被洗脱,所以形成的脂质体多为多层,包裹在脂膜中的水相容积只占总容积的极小部分,大概是5%～10%。因此,薄膜超声法不是很适合对水溶性药物的包覆,而对脂溶性药物,其包裹率甚至可高达100%,粒径较大[12]。ALOMRANI等[5]通过薄膜超声法制备了壳聚糖修饰的负载5-氟尿嘧啶的柔性脂质体并对其表征,经研究发现壳聚糖修饰后的脂质体粒径是194 nm,包封率高达61%。

1.2.3 逆相蒸发法

逆相蒸发法是将膜材溶解于氯仿、乙醚等有机溶剂中,进行短时间超声获得混合物,选择合适温度进行旋蒸至形成一层薄膜,并将其薄膜溶解在乙醚溶剂中,另将被包埋物质溶解在缓冲溶液中。然后将二者按照适合的比例混合,再经超声获得脂质体悬浮液。逆相蒸发法是在脂质体制备工艺上的新进步,因其可制备具有高含水空间-脂质比率的脂质体,并具有捕获大百分比含水物质的能力[13]。因此,此方法适用于包裹水溶性的生物活性物质。赵振刚等[14]采用上述方法制备了壳聚糖包埋甜菜红素纳米脂质体,通过单因素和正交实验优化得到最佳制备工艺,其所得脂质体的甜菜红素包封率可达到42.67%。

2 壳聚糖双层修饰脂质体的研究现状

近年来,随着脂质体在食品领域中研究的深入,壳聚糖逐层修饰脂质体也掀起了研究热潮。经研究发现,壳聚糖单层修饰的脂质体与修饰层的结合力较弱,其贮存稳定性并不理想,但是通过逐层修饰制备的壳聚糖包覆脂质体可以减少磷脂的氧化损伤和水解反应。另外,磷脂和壳聚糖之间可以形成静电桥,能够最大限度地降低磷脂双层的渗透性,从而提高脂质体的稳定性。与壳聚糖单层修饰脂质体相比,双层修饰是指使带正电荷的壳聚糖与带负电荷的其他高分子物质通过静电相互作用相结合,形成聚电解质复合物共同黏附在脂质体表面,从而获得更好的修饰效果。目前,壳聚糖与叶酸、藻酸盐、果胶、蛋白等生物大分子物质结合制备双层修饰脂质体的研究颇多。具体研究内容见表1。

表1 壳聚糖双层修饰脂质体的研究Table 1 Studies on chitosan-coated liposomes

3 壳聚糖膜表面修饰脂质体的稳定性评价

壳聚糖膜表面修饰脂质体成功制备以后,通常需对其物理稳定性及化学稳定性进行评价。物理稳定性评价指标一般包括包封率、平均粒径、Zeta电位、形态学观察等。化学稳定性一般是指在不同温度、不同光照条件下,对贮藏过程中脂质体稳定性的评价。

3.1 包封率

包封率是评价脂质体内在质量的一个重要指标,反映了被包埋生物活性物质在脂质体中的存留能力,包封率的大小直接反映脂质体质量的好坏[23]。壳聚糖膜表面修饰脂质体的评价将包封率作为主要评价指标,经壳聚糖进行修饰后,脂质体包封率有所提高,可以防止被包埋物质的泄露,改善其稳定性,使其具有较佳的质量。

脂质体的包封率受壳聚糖质量浓度影响,通常随着壳聚糖质量浓度的增加,脂质体的包封率也会提高。WANG等[24]制备了不同质量浓度壳聚糖修饰的载有肉桂醛的脂质体,研究发现壳聚糖质量浓度增加至2 mg/mL时,脂质体的包封率随着壳聚糖质量浓度增加而增加,当壳聚糖质量浓度为4 mg/mL时包封率最高。ZHOU等[25]采取乙醇注入法在40 ℃下真空蒸发,超声处理5 min,制备了不同质量浓度壳聚糖涂层的毛蕊花糖苷脂质体,结果表明在壳聚糖涂层后,脂质体包封率从81.06%增加至88.10%其中经2 mg/mL的壳聚糖涂层脂质体包封率最高,证实了经壳聚糖修饰后的脂质体包封率有所提高,也说明壳聚糖浓度会影响脂质体的包封率。

此外,壳聚糖的修饰时间和修饰温度也会影响壳聚糖与脂质体的包覆程度,对脂质体包封率产生影响。常影等[26]运用壳聚糖对桑椹花色苷纳米脂质体进行修饰,并进行单因素实验研究,结果表明当壳聚糖用量0.15%(质量分数)、修饰时间6.0 h、修饰温度40 ℃时,脂质体的包封率最大,可高达86.22%,这表明修饰时间及修饰温度会影响壳聚糖与脂质体之间的黏附和结合,从而对脂质体的包封率造成影响。

3.2 平均粒径

平均粒径反映的是所制备的脂质体大小程度,可以凭借其大小对脂质体进行分类,亦可以判定该脂质体是否为纳米级脂质体,是评价整个脂质体系统稳定性和溶解度的重要指标。壳聚糖膜表面修饰脂质体因其壳聚糖通过静电作用的修饰,附着在脂质体表面会形成额外的一层壳聚糖涂层,进而导致脂质体粒径的增加。

壳聚糖质量浓度影响脂质体粒径大小,较高的壳聚糖含量会导致较大的脂质体粒径增加。随着壳聚糖从0.5 mg/mL增加至12 mg/mL,聚合物包覆脂质体的粒径增加,形成更厚的包衣层[4]。壳聚糖质量浓度过高会导致壳聚糖在缓冲液中发生絮凝,壳聚糖保护涂层会产生部分解离的问题,因此选择适宜质量浓度的壳聚糖作为表面活性剂尤为重要。WANG等[6]制备了壳聚糖修饰的蓝莓花青素脂质体,未经修饰的蓝莓花青素脂质体粒径为191.373 nm,经壳聚糖用量0.05%(质量分数)修饰后粒径达242.650 nm,经壳聚糖用量0.3%(质量分数)修饰后粒径高达312.416 nm。

另外,壳聚糖的分子质量高低也会影响脂质体粒径大小。TAI等[27]采用薄膜水合法经高压均质制得不同分子质量壳聚糖载姜黄素脂质体,研究发现姜黄素脂质体的粒径随着壳聚糖质量浓度的增加而增加,且高分子质量壳聚糖修饰后脂质体粒径增加更多。通常情况下,脂质体平均粒径愈小,脂质体的稳定性愈佳。但并不能单单凭借壳聚糖修饰后脂质体粒径的增加就判定脂质体的稳定性变差,应结合其他评价指标共同评价。

3.3 Zeta电位

Zeta电位是一种辅助评价脂质体稳定性的指标,是代表粒子表面电荷的参数。有研究发现,Zeta电位在±(0～10) mV之间表明脂质体极其不稳定,在±(20～30) mV之间表明脂质体稳定性相对较好。其绝对值越大,表明脂质体表面携带的电荷越多,囊泡之间的排斥力越强,从而可以避免脂质体之间出现聚集和粘连现象,脂质体稳定性越好。

脂质体经壳聚糖修饰后,Zeta电位会由原来的负电位变成正电位,这是因为壳聚糖的正链通过静电相互作用吸附在膜表面,逐渐饱和,因此负电荷被中和,脂质体的Zeta电位变为正值。RAN等[28]使用壳聚糖对可食用酚酸和谷胱甘肽共同包封脂质体加以修饰,研究发现未经修饰脂质体Zeta电位为-49.60 mV,修饰后Zeta电位变为57.73 mV,表明该脂质体Zeta电位由负转为正。且经壳聚糖修饰脂质体后,Zeta电位绝对值也会增大。KATOUZIAN等[29]通过响应面法优化和制备壳聚糖包被的橄榄叶提取物纳米脂质体,在添加壳聚糖之前可能由于磷脂的磷酸基团脂质体带负电荷,Zeta电位为-25.5 mV,经壳聚糖包覆后,表面电荷发生变化,Zeta电位变为31.9 mV,其绝对值增加因此脂质体稳定性也有所提高。

除此之外,在添加壳聚糖涂层工艺中,随着壳聚糖质量浓度的增加,Zeta电位也会变得更高,直到其恒定,此时表明脂质体的表面被壳聚糖完全覆盖达到饱和。SARABANDI等[30]研制了壳聚糖修饰的负载亚麻籽肽级分的纳米脂质体,其中壳聚糖修饰前Zeta电位为-18.61 mV,经不同质量浓度壳聚糖涂层后,电位值变为正值且随着壳聚糖质量浓度增加而提高,直至壳聚糖质量浓度从6 mg/mL增至8 mg/mL后,Zeta电位无明显变化,这表明壳聚糖质量浓度能够影响Zeta电位大小。

3.4 形态学观察

形态学观察主要是通过透射电子显微镜、原子力显微镜、扫描电子显微镜等对壳聚糖膜表面修饰脂质体进行微观形态研究,可以更加直观地观察其内部结构和样貌,亦可观测到壳聚糖修饰后脂质体是否仍然分布均匀,是否发生聚集、出现粘连。

3.5 贮藏稳定性

贮藏稳定性是指将脂质体的悬浮液在不同温度下(4、25、37 ℃)及不同光照条件下(避光或不避光)贮存数周,贮存期间观察脂质体形态变化,通过测量脂质体的包封率、聚合物分散性指数、Zeta电位、平均粒径等指标对脂质体的稳定性进行评价。

经脂质体包被后的生物活性物质在稳定性、溶解性等方面有所改善,但其在热力学稳定性方面仍有待提高。脂质体仍存有在贮藏和运输过程中因环境变化所产生的包埋材料泄露、发生聚集和融合、脂类氧化和水解等现象,因此有必要利用壳聚糖等生物大分子对脂质体进行修饰,以提高其动力学性质、保持结构和活性不变及增加机械稳定性。郑景霞[31]通过乙醇注入法选取壳聚糖、果胶-壳聚糖逐层对β-胡萝卜素-薏苡仁油复合脂质体的表面加以修饰,制得单层修饰脂质体和双层修饰脂质体,将其置于4 ℃和25 ℃下避光贮存10周进行贮藏稳定性研究。经研究发现,在相同的贮存环境条件下,壳聚糖单层修饰及果胶-壳聚糖双层修饰后的脂质体中β-胡萝卜素的保留率都较初始脂质体高,证实了壳聚糖的表面修饰可以提高脂质体的稳定性。JIAO等[32]选取壳聚糖制备了维生素C和叶酸的共负载脂质体,经暴露在高水平太阳紫外线辐射阳光下贮存40 d,结果显示,壳聚糖修饰脂质体的维生素C和叶酸的保留率较原始脂质体高约5%,证明了壳聚糖涂层可以提高包裹在脂质体中活性成分的稳定性,减少内容物的泄露。

4 壳聚糖膜表面修饰脂质体的生物利用率

近几年来,随着脂质体封装技术的不断成熟,对其生物利用率的研究也愈来愈深入,生物利用率较低会限制生物活性成分在某些领域的研究、应用及发展。其中pH、胰脂肪酶和胆汁盐对胃肠道的破坏是脂质体递送系统面临的最大挑战,目前已有研究证明运用壳聚糖等大分子聚合物包被脂质体可使其泄露影响最小化。采用壳聚糖对脂质体加以修饰后,脂质体表面会形成一层保护膜,可以增强脂质体芯材的运载和保护能力,具有一定的缓释效果,能够提高其生物利用率。此外,壳聚糖本身具有的黏附性可以促进脂质体内容物的肠道吸收。壳聚糖也具有抑制脂质消化的能力,从而达到提高脂质体生物利用率的目的。

目前,壳聚糖膜表面修饰脂质体生物利用率的研究主要由细胞实验、动物实验和体外胃肠模拟消化模型等组成。

4.1 细胞实验

细胞实验是指通过选取和人体细胞形态相似、细胞极性相同的细胞作为细胞模型来研究脂质体的肠道通透性和转运机制,从而得出脂质体的生物利用率。CUI等[33]利用壳聚糖通过薄膜超声法制备了3种壳聚糖纳米脂质体,分别为未被包埋脂质体、壳聚糖包埋脂质体、海藻酸钠-壳聚糖包埋脂质体,并通过与人肠上皮细胞形态非常相似的Caco-2细胞单层模型比较了3种脂质体的肠道吸收和转运特性。研究结果表明,与未被包埋脂质体相比,壳聚糖和海藻酸钠-壳聚糖包埋脂质体减少了纳米脂质体在消化道中被蛋白酶的降解,有效提高了人体消化系统的吸收效果。且海藻酸钠-壳聚糖包埋脂质体在Caco-2细胞中表现出更好的细胞摄取性和转运特性,这表明可通过其载体靶向介导途径提高生物利用率,以扩展功能性食品领域的应用。

4.2 动物实验

动物实验是指选用与人类有共性的动物作为实验对象,通过口服或灌胃给药进行药代动力学研究来评估其口服生物利用度,从而计算出脂质体生物利用度。WANG等[34]制备了用壳聚糖修饰的无胆固醇脂质体来封装黄体酮,通过动态透析技术对其在胃肠液中的体外释放行为进行研究,并对大鼠口服给药进行药代动力学研究以评估口服生物利用度。试验结果表明,不含胆固醇的壳聚糖修饰脂质体可以保护黄体酮在胃肠道中的降解,另外与黄体酮软胶囊和未经修饰的黄体酮脂质体相比,壳聚糖修饰后脂质体的相对生物利用度更高,分别提高了6.03倍和2.08倍。这可能是由于壳聚糖的黏附性及壳聚糖壳的保护作用促进黄体酮的肠道吸收,从而提高黄体酮的生物利用度。

4.3 体外胃肠模拟消化模型

体外胃肠模拟消化模型是脂质体通过配置模拟胃液、模拟肠液,在体外进行消化的过程,是评估脂质体生物利用度的主要途径。HASAN等[35]制备了负载姜黄素的纳米脂质体和壳聚糖涂层纳米脂质体,并通过胃肠道体外消化模拟实验研究脂质体系统内包裹姜黄素的释放动力学。研究发现,可能由于壳聚糖具有抑制脂质消化的能力,与未涂层的纳米脂质体相比,尤其是在模拟胃液中壳聚糖涂层后纳米脂质体中姜黄素的释放更稳定且更持久,结果证明壳聚糖修饰可以提高姜黄素脂质体的生物利用度。

由于脂质体技术领域的不断发展,壳聚糖膜表面修饰脂质体对生物利用率评价的研究愈来愈多,大多以体外胃肠模拟消化模型及动物体内药代动力学研究为主。但由于人体体内的吸收、分布、消化、代谢是一个周期长且极其复杂的过程,因此对壳聚糖膜表面修饰脂质体的生物利用率仍有待进一步深入研究。

5 壳聚糖膜表面修饰脂质体在食品中的应用

脂质体因具有良好的靶向性,目前在药物递送领域研究较为成熟。壳聚糖膜表面修饰脂质体可以包覆并运载具有功能性的营养成分,且具有增强黏附性及渗透性、提高生物利用度的优势,因此在食品领域得以广泛应用。目前,人们在食品级脂质体中主要研究了包埋脂类、包埋蛋白质、包埋抗氧化剂、包埋维生素和天然色素等方面应用。

5.1 包埋脂类

脂类是一种容易受光照、氧气等环境影响而发生氧化和水解反应导致产品质量下降的不稳定化合物。常见的脂类如鱼油中的不饱和脂肪酸、精油、植物油等,其在贮存和运输过程中容易发生降解和酸败。

脂质体应用于对脂类物质的包裹已成为近年来的研究热点,采用壳聚糖对脂质体进行修饰可以进一步提升对脂类的保护作用。有研究发现,壳聚糖和脂质双层之间的静电相互作用和弱疏水力能够抑制脂质分子的流动性并维护脂质膜的结构完整性[36],从而减慢脂质氧化过程使其能实现安全递送和控制释放,同时还能掩盖脂类不良的气味。ESLAMIAN等[37]采用壳聚糖-奇亚籽胶复合涂层制备了负载月桂精油的脂质体,解决了精油不良气味的问题,稳定性也得以提高,并将其应用于鹌鹑鱼片中,以延长鹌鹑鱼片在贮存过程中的保质期。此外,也有研究发现可将脂质体技术应用于鱼油中以减少脂质氧化。HOSSEINI等[38]采用壳聚糖和明胶混合物对负载鱼油中ω-3 PUFA浓缩物的纳米脂质体进行涂层修饰,能够减缓ω-3 PUFA浓缩物的氧化反应,扩展了功能性食品应用的研究领域。

5.2 包埋蛋白质

如今,人们研究发现一些食品中的蛋白质可以对食品的质构、感官评价等产生很大影响,另外部分蛋白质如食品蛋白水解物也具有多种生物活性,但由于其易被水解、稳定性低、含有苦味或腥味等劣势导致在食品工业中的应用受到限制。

脂质体包裹蛋白质和多肽等是食品级脂质体的一个重要研究方向[39]。经壳聚糖修饰后的脂质体包覆蛋白质能够更好地提高其稳定性,防止其受胃肠道蛋白酶水解的影响导致活性丧失,亦可降低某些蛋白质的不良气味,已有研究将其应用于食品蛋白水解物中。MA等[40]通过酶解制备了牡蛎蛋白水解物,将其制备成壳聚糖涂层纳米脂质体,壳聚糖涂层减缓了纳米脂质体的释放速度,增加牡蛎蛋白水解物的抗氧化活性保留率,解决其风味差、稳定性低的问题,开拓了功能性食品中蛋白质水解物的应用。另外,有研究发现可将脂质体包埋蛋白质技术应用于干酪生产中。CUI等[41]研制出壳聚糖包覆的乳链菌肽-二氧化硅脂质体,将其应用于切达干酪中研究脂质体对单核细胞增生李斯特菌的抗菌作用,研究发现脂质体对李斯特菌具有持续的抗菌活性,且不会影响奶酪的感官特性,这表明壳聚糖涂层的乳链菌肽-二氧化硅脂质体有潜力成为一种用于奶酪保存的活性抗菌剂。除此之外,壳聚糖修饰脂质体技术也可应用于植物蛋白。郝静等[42]制备了壳聚糖涂层的核桃多肽脂质体,通过单因素实验获得最佳生产工艺,使核桃多肽的贮藏稳定性和生物利用度得以提升,为核桃粕的精深加工应用提供进一步的技术基础。

5.3 包埋抗氧化剂

在食品生产工业中抗氧化剂的应用非常广泛,但不同种类的食品对其要求也不相同。由于抗氧化剂性质不稳定,易受光照、温度、氧气、pH值等环境影响被破坏导致活性降低甚至丧失。因此采用脂质体等稳态化技术封装抗氧化剂可以提高稳定性,延长产品货架期,防止过氧化过程发生,使抗氧化活性得以保留。

目前,脂质体包埋抗氧化剂在食品领域中应用比较成熟,也是研究的一个重要方向。经壳聚糖涂层的抗氧化剂脂质体效果更加显著,有望成为一种潜在的新型抗氧化递送系统。SEBAALY等[43]利用不同分子质量的壳聚糖修饰丁香酚脂质体,与传统脂质体相比,壳聚糖修饰后脂质体内丁香酚的负载率提升,抗氧化活性更高,尤其是经高分子质量壳聚糖修饰后效果更佳。ZHAO等[44]制备了负载辅酶Q10和α-硫酸锌的壳聚糖包覆脂质体,与未经壳聚糖修饰脂质体相比其具有显著的抗氧化活性。GIBIS等[45]通过高压均质法制得壳聚糖涂层包被葡萄籽多酚脂质体,研究表明可以通过壳聚糖涂层来减少脂质体中葡萄籽多酚的释放,使其抗氧化活性得以保留。因此,使用壳聚糖涂层脂质体可以成为在食品工业中制备天然强效抗氧化剂的潜在方法。

5.4 包埋维生素和天然色素

维生素是维持人类正常生理功能的一种有机化合物,是生物必需的营养物质。近些年,对包含维生素的食品研发和应用逐渐成为新潮流趋势。但其稳定性较差,易受外界环境影响而发生分解,因此有必要通过一些稳态化技术来提高其理化稳定性和生物利用率。利用壳聚糖膜表面修饰的脂质体包埋维生素,可以达到此效果,以推动维生素在食品行业中应用的深入研究。RABELO等[46]通过熔融乳化法制得壳聚糖涂层维生素D纳米脂质体,且经壳聚糖修饰后的脂质体在25 ℃下可稳定保持60 d,并且没有发现脂质体内维生素D的泄露。这表明壳聚糖修饰脂质体有望成为稳定维生素的新策略。

在自然界的植物中存在着含量丰富且健康的天然色素,因其具有颜色、无毒无害,同时具有多种生理活性如抗氧化、抗衰老、抗肿瘤、降血脂等,近年来通常作为着色剂和抗氧化剂添加到食品中,以延长产品的货架期。但由于色素不稳定、生物利用率低、不易被人体吸收等原因,因此人们采用壳聚糖膜表面修饰脂质体对其包埋以提高生物利用度和稳定性。CUOMO等[47]对壳聚糖涂层包覆姜黄素脂质体进行了体外消化研究,发现其在小肠吸收效果最好,提高了姜黄素的生物利用度。

5.5 其他应用

除此之外,还有一些将壳聚糖膜表面修饰脂质体经喷雾干燥制成脂质体粉末在食品领域中的应用研究。GÜLTEKIN-ÖZGÜVEN等[48]利用壳聚糖修饰含有黑桑提取物脂质体并将其喷雾干燥制成脂质体粉末添加到黑巧克力当中,以保护黑巧克力中的花青素含量,通过改变精炼温度和pH值使其含量最高达76.8%。此研究说明壳聚糖涂层脂质体在功能性巧克力生产工业中具有一定潜力。AKGÜN等[49]制备了壳聚糖涂层酸樱桃提取物脂质体粉末将其掺入到搅拌型酸奶中,降低了酸奶的脱水收缩性,酸樱桃提取物在贮藏期间也受到保护,提高了其稳定性。

6 展望

壳聚糖具有较好的生物相容性、可降解和吸收特性、生物黏附性等优势,可以作为生物聚合物对脂质体进行修饰制备成壳聚糖膜表面修饰脂质体。近些年,在食品领域中,壳聚糖膜表面修饰脂质体在包覆脂类、蛋白质、抗氧化剂、维生素和天然色素等方面具有深远意义,在药物递送领域的研究也受到了愈来愈多科研人员的关注。目前,人们已经通过改变壳聚糖的浓度、分子质量以及采用壳聚糖和其他物质逐层修饰等方法使脂质体获得更高的理化稳定性和生物利用率。尽管如此,壳聚糖膜表面修饰脂质体仍存在贮藏期间性质不稳定、内容物发生泄露、释放时间早等问题,因此应进一步深入研究如何通过更简便且廉价、耗时短的制备方法制备出粒径更小、理化稳定性和生物利用率更高且不容易泄露、不易发生聚集的壳聚糖膜表面修饰脂质体。