納米脂質體制備方法及在食品工業中應用研究進展

王 倩 丁保淼

(長江大學生命科學學院，湖北 荊州 434025)

脂質體是指由磷脂、膽固醇等作為膜材料包和而形成的一類類似生物膜結構的閉合型囊泡物質，具體結構見圖1。在一定條件下，當脂質體分散在水相中時，在疏水相互作用下會使疏水性的基團自發地聚集在一起，同時也會使親水性的基團相互聚集，待體系穩定后，形成“頭碰頭，尾對尾”的封閉環狀多層結構，從而使整個體系的吉布斯自由能達到最低狀態[1]。

隨著科學技術的不斷發展，納米級物質由于具有小尺寸效應和表面效應等優點，越來越受到學者的青睞。納米脂質體技術是一種利用具有磷脂雙分子層生物膜結構的脂質體技術，通過對活性物質進行包埋，以此來提高生物利用度，保持其原有的性能；此外，因尺寸小、表面效應等特點也能增強物質與細胞之間的接觸，提高靶向性[2]。

文章擬對納米脂質體的種類、結構性質特點、制備方法及在食品工業中的應用等方面進行綜述，以期為開發納米脂質體制備新方法及更廣泛應用提供依據。

1 脂質體的分類及特征

1.1 脂質體的分類

1.1.1 根據脂質體結構和大小分類

(1) 小單層脂質體(SUV)：粒徑在20～100 nm的均勻囊泡，其粒徑小且能夠均勻分布。

(2) 大單層脂質體(LUV)：粒徑在100～1 000 nm的一種雙分子層脂質體，包封率相較多層脂質體而言，其包封率更高。

(3) 多層脂質體(MLV)：由多個雙分子層組成，粒徑

圖1 脂質體結構示意圖

可達到1～5 μm，包封容量相對低[3]。

(4) 多囊脂質體(MVL)：粒徑較大，大部分在5～50 μm，由較多的非同心囊泡構成，包封容積比較大[4]。

納米脂質體一般是指粒徑在10～500 nm的脂質體，因此結構通常為小單層或者大單層類的脂質體[5]。

1.1.2 根據脂質體的表面電荷分類[6]

(1) 帶正電荷的脂質體叫做正電荷脂質體。

(2) 帶荷負電的脂質體叫做負電荷脂質體。

(3) 不帶電荷的脂質體叫做中性脂質體。

1.1.3 根據脂質體的性能分類

(1) 一般脂質體。

(2) 特殊脂質體(如免疫脂質體、熱敏脂質體等)。

1.2 脂質體的特征

脂質體由于具有獨特的結構特征，使其在一些研究領域有了較好的應用，具體結構特性見表1。

2 納米脂質體的制備方法

近年來，納米脂質體的制備方法逐漸成熟并不斷更新，學者們對于各種方法的選擇主要是根據壁材以及工藝流程來進行的，目前主要采用的制備方法有以下幾種。

2.1 薄膜分散法

薄膜分散法又叫干膜分散法，是最基本和應用最廣泛的一種方法[14]。將磷脂等膜材料和脂溶性物質溶解到一定量的有機溶劑(如氯仿)中，進行旋轉蒸發，以除去有機溶劑，在瓶壁內側形成一層薄膜，最后加入水相介質(如PBS)進行洗膜操作，經水化后，所得到的懸濁液即是納米脂質體。李思敏等[15]采用薄膜分散法制備了檸檬苦素脂質體，并對體外的抗腫瘤活性進行了相關的考察。文艷霞等[16]采用薄膜分散法制備了大豆磷脂脂質體，通過對溶劑種類、旋蒸溫度、時間等進行研究，得出最佳工藝條件。朱雨晴等[17]用葉酸和殼聚糖作為原料對利用薄膜分散法制備的姜黃素納米脂質體進行修飾，修飾后的姜黃素納米脂質體不僅穩定性更好，而且細胞攝取量也更高。

綜上可知薄膜分散法一般是適用于脂溶性物質的包埋，該方法是目前所用方法中最簡單的一種，為了使得到的納米脂質體粒徑更小，一般結合超聲、高壓均質等方法使用，對于部分納米脂質體選擇適合的復合物進行修飾，可在一定程度上提高其性能特點。但是薄膜分散法的重復性不是很好，對于大批量的生產不建議使用此法。

2.2 逆向蒸發法

逆向蒸發法又叫反向蒸發法，最早是由Szoka等[18]發現并提出的。將磷脂等膜材料溶解到一定量的有機溶劑(如乙醚)中，芯材溶解至水相中，將兩相混合，進行超聲、旋蒸處理，除去有機溶劑，待凝膠快塌陷時，加入水相介質(如PBS)，所得到的懸濁液即納米脂質體。王詩琪等[19]采用逆向蒸發法制備了蓮藕多酚—多糖復合脂質體，通過單因素和正交試驗確定了最佳工藝條件，該條件下多酚包封率為72.36%、多糖包封率為15.66%，并對凍干后的液態復合脂質體在不同溫度下貯藏穩定性進行了探究，發現低溫更利于脂質體的貯藏。譚裕君等[20]采用逆向蒸發法制備了膽酸—黃芩苷脂質體，在單因素試驗的基礎上，以膽酸的使用量等作為影響因素，對工藝進行優化，并對體外釋放度進行測定，所得到的脂質體呈黃色球狀形態，穩定性較好，6 h的體外釋放率為57.83%，符合雙相動力學模型的要求。黎鵬等[21]采用逆向蒸發法制備了芹菜素脂質體，并優化了制備工藝條件，最佳條件下脂質體包封率為50.01%，經不同溫度貯藏試驗發現在室溫下貯藏效果最佳，貯藏36 h后仍能保持穩定。

綜上可知，逆向蒸發法是脂質體制備技術的一個極大突破，一般適用于水溶性物質的包埋，其制備的脂質體具有較高的內水相特性，包封率、包封容積較高，而且被包封的物質也比較均勻，穩定性較好。但是用該法制備的脂質體易受到離子強度的影響，在一定條件下，當離子強度增高時，包封率會下降[22]。

表1 脂質體的結構性質特點

2.3 有機溶劑注入法

有機溶劑注入法一般分為乙醇注入法和乙醚注入法兩種，二者的原理和操作流程基本相似。將磷脂等膜材料以及芯材物質溶解到乙醇或乙醚中，用磁力攪拌器使其充分溶解，然后注入到水相中，旋蒸除去有機溶劑即可得到納米脂質體。這兩種方法不同之處在于，乙醇可與水以任意比例進行混溶，但是乙醚和水不能混溶，通常在60 ℃下將乙醚加入到水相中，以除掉乙醚，從而形成脂質體[23]。焦巖等[24]采用乙醇注入法制備了玉米黃色素納米脂質體，通過單因素及正交試驗得出了最佳制備工藝，所得到納米脂質體的包封率為89.82%，平均粒徑為70.89 nm，此方法提高了玉米黃色素的穩定性和生物活性。鄭景霞等[10]采用乙醇注入法制備了β-胡蘿卜素—薏苡仁油復合脂質體，在單因素試驗基礎上，對工藝條件進行了優化，并對樣品形態及穩定性進行了研究，得到的脂質體包封率為81.22%，形態分布比較均勻，而且復合脂質體的穩定性較單一脂質體好。郝靜梅等[25]采用乙醇注入法制備了檸檬烯納米脂質體，莘在單因素基礎上，以膽固醇添加量等作為影響因素，優化了制備工藝，所得納米脂質體的包封率為(67.44±0.58)%，而且重復性較好。有機溶劑注入法對于脂溶和水溶性物質均適用，所制備的脂質體顆粒粒徑小，分散比較均勻，但是會殘留部分有機溶劑，存在使活性物質發生變性的隱患，但與其他方法，例如動態高壓微射流等進行結合，可以彌補不足之處。

除上述幾種常用的制備方法外，還有凍融法[26]、復乳法[27]、冷凍干燥法[28]等，目前，也有了一些新開發的制備方法，有超臨界流體逆相蒸發法[29]、薄膜分散—動態高壓微射流法[30]、動態高壓微射流—乙醇注入法[31]等，一般新開發的制備方法不僅包封率高、穩定性好，而且操作也相對比較簡單，適合規模化的生產，未來對于脂質體的制備方法將會更加先進，更加環保，被包埋物的選擇范圍也會變得更加廣泛，傳統工藝不足之處將會慢慢得到完善，在傳統工藝的基礎上進行探索，開發新方法，還有待進一步深入研究。

3 納米脂質體在食品工業中的應用

納米脂質體的開發及應用在近幾年取得了巨大的進步，作為運載營養物質的一種運載系統，所形成的食品級納米脂質體具有良好的穩定性、安全性和生物利用度高等優點，因此越來越被大家所關注。目前，納米脂質體在食品工業中的應用主要有以下幾個方面。

3.1 作為保護性載體

3.1.1 納米脂質體包埋脂類 脂類物質中含有許多不飽和脂肪酸，化學性質很不穩定，在熱、光等條件下易被氧化或結構會受到破壞，選擇一種物質對其進行保護即可避免此現象的發生，納米脂質體恰好滿足這一需求，而且還可以保留不飽和脂肪酸的風味、營養等物質。何娜[32]將鰱魚魚油多不飽和脂肪酸制備成了納米脂質體，有效地保留了魚油的抗氧化性能，還掩蓋了不良氣味。Nieto等[33]采用薄膜分散法制備了一類用來包埋迷迭和百里香葉蒸餾提取精油的納米脂質體，該脂質體對于食品的保護可以起到一定的作用。Liolios等[34]采用薄膜分散法制備了百里香油納米脂質體，以此來提高百里香油的穩定性。

3.1.2 納米脂質體包埋抗氧化劑 利用納米脂質體等運載技術對抗氧化劑進行包埋處理是目前食品工業生產中研究得最深入、應用最廣泛的一個方向。采用這種方法可以有效地保護抗氧化劑不受到外界環境的影響，提高抗氧化劑的生物利用率，從而達到延長食品貨架期的目的。卞春等[35]采用超聲薄膜法制備了葉黃素—花青素納米脂質體，通過前期的乳化作用、對工藝的優化以及體外的抗氧化試驗，提高了脂質體的抗氧化活性。Vanaja等[36]采用薄膜水化法制備了白藜蘆醇脂質體，結果表明白藜蘆醇脂質體的抗氧化性比只有白藜蘆醇單獨存在時更強。Zou等[31]利用動態高壓微射流—乙醇注入法制備了茶多酚納米脂質體，該納米脂質體與茶多酚一樣都具有抗氧化性，但其在堿性條件下的穩定性要比茶多酚高。

3.1.3 納米脂質體包埋蛋白質和酶 蛋白質和酶特別容易受到外界環境的影響，對于酶而言更是如此，對環境要求極高，必須在特定的條件下才能發揮其作用，因此選用納米脂質體包埋技術可以使其更好地發揮作用。對酶進行包埋可以形成微型的酶反應器，這種技術一般用于干酪生產中，Nongonierma等[37]采用微射流法制備了乳酸菌無細胞提取物脂質體，結果表明該脂質體不受干酪的水分活度以及微生物的影響，而且可以加速干酪的成熟，以及降低提取物中乳清含量的損失。Maherani等[38]制備了天然的二肽抗氧化劑納米脂質體，很好地解決了關于食品保鮮方面的問題，例如微生物引起的變質，自然氧化導致腐敗等。

3.1.4 納米脂質體包埋維生素和礦物質 礦物質和維生素易受到外界環境的影響進而發生變質，使得營養元素流失。目前解決此弊端的方法就是對其進行包埋處理，由于納米脂質體具有雙親性等特性，因此得到了廣泛的應用。姚曉雪等[7]為了掩蓋維生素B2的不良氣味，并提高其穩定性，優化了維生素B2脂質體的制備工藝后，優化條件下其包封率為94.67%，維生素B2形態穩定且均勻。李虎[39]采用逆向蒸發法結合超聲法制備了蘇氨酸鐵納米脂質體，所得到的脂質體外觀分布比較均勻，穩定性好，包封率高達77.3%，采用此種方法使補鐵的方式得到了更廣泛的延伸，是一種理想的補鐵劑。

3.2 應用實例

3.2.1 巧克力 在黑巧克力的工業化生產過程中，為了在極端條件下保持花青素的含量，Mine等[40]采用殼聚糖包覆納米脂質體系統封裝黑桑椹提取物，與游離花色素苷提取物相比，殼聚糖包覆納米脂質體中花色素苷的損失較少。此外，納米脂質體表面的陰離子以及殼聚糖修飾作用明顯提高了花青素和強化巧克力的體外生物可接受性。

3.2.2 丁香油 丁香油對金黃色葡萄球菌具有一定的抗菌活性，但其化學穩定性差。Cui等[41]用納米脂質體對丁香油進行包埋，然后將其加入到豆腐中。結果顯示，24 h 后金黃色葡萄球菌的數量減少了99.87%，表明納米脂質體包裹的丁香油對金黃色葡萄球菌有明顯的抑制作用，并能延長豆腐的貨架期。

3.2.3 果汁 Marsanasco等[42]制備了負載維生素C和生育酚的多層膜，并將其添加到橙汁中。發現即使在對橙汁進行巴氏殺菌后，多層膜仍顯示出可靠的熱結構穩定性和不耐熱的維生素C的保護作用，與Liu等[43]的觀點一致，貯藏90 d期間，添加維生素C納米脂質體后，柑橘汁中的脂質過氧化和微生物數量明顯減少。結果表明納米脂質體運載系統有助于維生素C持續釋放，從而有效地提高營養價值和延長橙汁保質期。

3.3 其他

納米脂質體作為一種運載系統，從醫藥行業發展到食品領域，重心一直是如何通過改進技術更好地對物質進行包埋。近些年來，除了對納米脂質體的制備方法、芯材的選取等進行優化外，實行靶向釋放，將特定活性物質進行傳遞并加以利用也在逐漸發展，其中攝入納米脂質體后在體內的消化狀況與穩定機制起到了關鍵性作用。Rashidinejad等[44]制備了茶多酚和兒茶素納米脂質體，結果顯示大豆卵磷脂納米脂質體不僅可以添加到食品中，而且可以對不同種類的抗氧化劑進行包埋，有效控制被包埋物在體內以及體外胃腸道消化過程中的定向釋放。

4 展望

納米脂質體為保護和有效控制敏感物質的釋放、延緩食物腐敗等提供了一種有效的技術手段；與傳統方法相比，新開發的一些納米脂質體制備方法解決了有機物殘留和低包封率等問題，但是，至今為止，納米脂質體在食品領域中的應用仍然面臨一些比較大的挑戰，以后的研究可以從以下幾個方面來進行：① 開發新型納米脂質體壁材，提高穩定性、安全性以及低成本的特性；② 開發新的制備方法，提高納米脂質體的包封率以及穩定性，同時可以開發對不同目標化合物進行保護的納米脂質體制劑；③ 納米脂質體與其他物質之間的相互作用、起到的影響效果等都可進一步進行研究；④ 可對食品級納米脂質體在人體內的消化進行研究，為納米脂質體的靶向和控制釋放提供一定的參考價值。