槲皮素及其遞送體系的研究進展

舒 心，郭 擎，高彥祥

（中國農(nóng)業(yè)大學食品科學與營養(yǎng)工程學院，北京 100083）

槲皮素是一類存在于刺山柑、野櫻莓、洋蔥、生菜等食物中的生物類黃酮物質(zhì)[1]。作為一種活性成分，槲皮素具有良好的抗氧化、抗炎癥、抗腫瘤以及預防心血管疾病等功效，其在食品、醫(yī)藥等領域具有廣泛的應用前景[2-5]。但在食品加工和貯藏過程中，槲皮素及其衍生物易發(fā)生分解[6]。其穩(wěn)定性還易受pH值、溫度、金屬離子的影響[7-8]。因此，槲皮素在實際應用中仍有諸多限制。為了打破這些限制，遞送體系如納米顆粒、脂質(zhì)體、乳液等通常被設計用于包埋槲皮素，以減緩其在食品加工貯存過程中因受外界因素影響而發(fā)生降解的速率，同時使其在消化過程中具有緩釋效果。為此，本文主要闡述了槲皮素的結(jié)構(gòu)、理化與功能特性和體內(nèi)代謝過程，重點圍繞著槲皮素遞送體系展開分類綜述，同時對槲皮素的安全性進行探討，并對其遞送體系的應用前景進行展望。

1 槲皮素概述

1.1 槲皮素及其衍生物的結(jié)構(gòu)與理化性質(zhì)

槲皮素（3,5,7-三羥基-2-(3,4-二羥基苯基)-4H-苯并吡喃-4-酮）具有典型的類黃酮結(jié)構(gòu)[9]。在植物體中，槲皮素分子中的羥基常被其他基團取代，與糖、醚或酚酸等物質(zhì)結(jié)合[10]，槲皮素及其常見衍生物的化學結(jié)構(gòu)見圖1[10]。

圖1 槲皮素及其衍生物的化學結(jié)構(gòu)式[10]Fig. 1 Chemical structures of quercetin and its derivatives[10]

槲皮素為平面型分子，堆砌較緊密，分子間引力較大，不易被溶劑或溶質(zhì)分散，因此槲皮素在水中的溶解度極低[11]。槲皮素衍生物的脂性/親水性取決于分子中取代基的類型，例如槲皮素羥基被甲基取代則親脂性增加，而糖基化則會增加其親水性[10]。槲皮素及其衍生物的理化性質(zhì)見表1[12]。

表1 槲皮素及其衍生物的理化性質(zhì)[12]Table 1 Physicochemical properties of quercetin and its derivatives[12]

1.2 槲皮素的生物活性

1.2.1 抗氧化

作為一種黃酮類物質(zhì)，槲皮素的抗氧化作用主要通過清除活性氧自由基、鰲合金屬離子以及抑制低密度脂蛋白氧化損傷等方式實現(xiàn)[13]。槲皮素的抗氧化活性可能與其特殊的結(jié)構(gòu)相關，特殊結(jié)構(gòu)包括：1）B環(huán)中的鄰苯二酚基團；2）C環(huán)上與4-氧代基共軛的2,3-雙鍵；3）雜環(huán)中C3、C5位的羥基[14]。Kalantari等[15]研究發(fā)現(xiàn)槲皮素對急性肝損傷的保護作用可能與其較強的清除自由基能力、抑制脂質(zhì)過氧化效果和較強的抗氧化酶活性相關。Li Xiaohe等[16]將槲皮素包埋在納米纖維素基質(zhì)中以提高槲皮素的抗氧化活性以及其在模擬體內(nèi)消化過程中的穩(wěn)定性。Manca等[17]以吐溫-80和泊洛沙姆188為穩(wěn)定劑，采用濕介質(zhì)研磨法獲得了槲皮素納米懸浮制劑，以提高槲皮素的溶解度和溶解速率，進而促進其在皮膚層的積累。體外實驗表明，納米懸浮液具有很高的生物相容性，槲皮素能有效抵抗過氧化氫對角質(zhì)形成細胞的氧化，具有治療皮膚疾病的應用潛力。

1.2.2 抗炎癥

炎癥是機體對各類型病理刺激和組織損傷的反應，也是造成肥胖、2型糖尿病等慢性疾病的主要原因之一[18]。槲皮素能通過抑制炎癥細胞因子表達和炎癥酶活性，起到抗炎癥效果。例如，槲皮素能提高巨噬細胞的吞噬功能、抑制細胞因子白細胞介素（interleukin，IL）-1β和炎癥介質(zhì)環(huán)氧化酶（cyclooxygenase，COX）-2的分泌，發(fā)揮抗炎作用[19]。COX的異常表達通常都是由炎癥引起的，而槲皮素能通過阻斷磷脂酰肌醇-3激酶（phosphatidylinositol 3-kinase，PI3K）信號通路來抑制大鼠肝上皮細胞中COX-2的表達和前列腺素（prostaglandin，PG）E2的分泌[20]。在正常外周血單核細胞（peripheral blood mononuclear cell，PBMC）中，槲皮素能上調(diào)Th-1源性干擾素（interferon，IFN）-γ、下調(diào)Th-2源性IL-4基因的表達和蛋白分泌，以實現(xiàn)免疫刺激反應[21]。Yu Weihan等[22]在研究中將海藻酸鈉/生物玻璃水凝膠與具有熱響應性質(zhì)的海藻酸鈉/瓊脂糖/槲皮素水凝膠混合，獲得了可注射型槲皮素-生物玻璃水凝膠。水凝膠可維持正常軟骨細胞表型，還能通過下調(diào)誘導型一氧化氮合酶（inducible nitric oxide synthase，iNOS）、基質(zhì)金屬蛋白酶（matrix metalloproteinase，MMP）-13、MMP-1在退化軟骨細胞中的表達，促進巨噬細胞M2極化，減輕炎癥反應，減緩軟骨細胞外基質(zhì)（extracellular matrix，ECM）降解，對促進軟骨組織再生和軟骨修復有重要意義。

1.2.3 抗腫瘤

槲皮素還具有很強的促細胞凋亡、抑制轉(zhuǎn)移、調(diào)節(jié)細胞周期和抑制腫瘤血管生成的作用。例如，槲皮素能通過調(diào)節(jié)凋亡蛋白在A375SM黑色素瘤細胞中的表達來誘導細胞凋亡[23]。此外，槲皮素能通過調(diào)節(jié)MMPs和組織金屬蛋白酶抑制劑（tissue inhibitors of matrix metalloproteinases，TIMPs）的表達，抑制CT26細胞的遷移和侵襲能力，降低CT26細胞在體內(nèi)模型中的肺轉(zhuǎn)移[24]。通過抑制信號轉(zhuǎn)導和轉(zhuǎn)錄激活因子3（signal transducer and activator of transcription 3，STAT3）信號通路，槲皮素可抑制肺腺癌A549細胞的增殖、遷移和侵襲能力[25]。槲皮素能調(diào)節(jié)人骨肉瘤細胞的細胞周期，使其阻滯在G1/S階段，并促使caspase-3激活、聚腺苷二磷酸-核糖聚合酶（poly ADP-ribose polymerase，PARP）裂解，最終導致細胞凋亡[26]。槲皮素-納米金顆粒通過靶向表皮生長因子受體（epidermal growth factor receptor，EGFR）/血管內(nèi)皮細胞生長因子受體2（vascular endothelial growth factor receptor 2，VEGFR-2）信號通路，抑制乳腺癌細胞的上皮質(zhì)間轉(zhuǎn)化以及血管生成和轉(zhuǎn)移，發(fā)揮抗腫瘤效果[27]。Pedro等[28]以pH響應型兩親性殼聚糖納米顆粒包封槲皮素，細胞毒性評估表明納米顆粒無細胞毒性，體外紅細胞誘導溶血表明納米顆粒具有良好的血液相容性，負載槲皮素的納米顆粒可以抑制MCF-7細胞的生長。

1.2.4 預防心血管疾病

槲皮素還能起到抗動脈粥樣硬化、防止心肌缺血再灌注損傷、激活氧化應激、減少炎癥標記物、擴張血管等效果，以預防心血管疾病的發(fā)生[29-30]。槲皮素能有效抑制高脂誘導小鼠主動脈粥樣硬化斑塊的面積，降低斑塊內(nèi)巨噬細胞（macrophage-3，Mac-3）和氧化低密度脂蛋白（oxidation low lipoprotein，ox-LDL）的陽性表達，緩解動脈粥樣硬化癥狀[31]。周秀等[32]研究表明，槲皮素可顯著降低自發(fā)性高血壓大鼠（spontaneously hypertensive rats，SHR）血壓值，通過改善心肌纖維化程度，降低血清Toll樣受體4（toll like receptor 4，TLR4）、核因子（nuclear factor，NF）-κB p65以及心肌組織TLR4蛋白和mRNA的表達，進而改善自發(fā)性高血壓大鼠的心室重構(gòu)。槲皮素還能通過上調(diào)沉默信息調(diào)控因子1（silent information regulator 1，SIRT1）的表達發(fā)揮降低心肌缺血/再灌注后微血管通透性的作用[33]。此外槲皮素還能通過上調(diào)抗氧化酶血紅素加氧酶-1（heme oxygenase 1，HMOX1）的表達，激活細胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶（extracellular-signal-regulated kinase，ERK）/核因子E2相關因子2（nuclear factor erythroid 2-related factor 2，Nrf2）/HMOX1通路來減輕氧化應激誘導的內(nèi)皮細胞損傷，對心血管起到保護效果[34]。通過抑制NOD樣受體家族含PYRIN結(jié)構(gòu)域蛋白3（NOD-like receptor family pyrin domain-containing protein 3，NLRP3）炎癥小體蛋白（NLRP3、凋亡相關斑點樣蛋白（apoptosis-associated speck-like protein containing a CARD，ASC）和caspase-1）及IL-1β的表達，槲皮素還能顯著降低糖尿病心肌病大鼠的炎癥水平，進而減輕了心肌細胞的損傷[35]。

1.3 槲皮素的穩(wěn)定性

槲皮素的穩(wěn)定性受氧濃度、pH值、溫度、抗氧化劑以及金屬離子等因素的影響。研究發(fā)現(xiàn)，槲皮素在堿性條件下降解速率更快[36]，其在pH 13溶液中降解率高達50%，而通過將其包埋在不同類型精油（薄荷油、丁香油和迷迭香油）微乳液中后，槲皮素在pH 13下的保留率分別提高至57%、91%、88%[7]。溫度對槲皮素的穩(wěn)定性也有顯著影響，常壓（100 ℃、50 min）或高壓熱處理（121 ℃、10 min）可造成菜豆中槲皮素的破壞，損失率可達70%[37]。Borghetti等[38]發(fā)現(xiàn)槲皮素在固體狀態(tài)下的熱穩(wěn)定性依賴于其水化程度，這是槲皮素晶格水化程度不同、其晶體結(jié)構(gòu)間的差異造成的。槲皮素還能與金屬離子反應形成槲皮素-金屬配合物，對其活性產(chǎn)生影響。Ravichandran等[39]發(fā)現(xiàn)Cd2+主要與槲皮素C環(huán)中第3位上的羥基和羰基發(fā)生相互作用，形成金屬螯合物，進而使槲皮素的抗氧化活性降低。Cu2+、Ni2+、Co2+、Fe2+、Zn2+等金屬離子也會對槲皮素的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響[40]。此外，槲皮素能氧化形成各種槲皮素醌類的氧化產(chǎn)物，而抗壞血酸、兒茶素、山柰酚等抗氧化劑也會影響槲皮素的活性及穩(wěn)定性[41-44]。

2 槲皮素的吸收、代謝及其生物利用率

2.1 吸收與代謝

槲皮素的體內(nèi)吸收和代謝過程如圖2所示。在口腔中，槲皮素能與唾液蛋白相互作用，形成可溶性槲皮素-蛋白質(zhì)二元聚集體[45]。在胃部強酸性環(huán)境中，槲皮素骨架結(jié)構(gòu)被破壞可分解為酚酸等物質(zhì)[46]。小腸是槲皮素吸收的主要部位，槲皮素糖苷在小腸內(nèi)經(jīng)β-糖苷酶水解成苷元后被小腸上皮細胞吸收[47]。槲皮素及其衍生物的吸收效果受糖苷類型、所在食品基質(zhì)環(huán)境等因素的影響[48-49]。經(jīng)吸收后，槲皮素在小腸、結(jié)腸、肝臟和腎臟等器官中經(jīng)生物轉(zhuǎn)化酶（如尿苷二磷酸葡萄糖醛酸轉(zhuǎn)移酶、兒茶酚-O-甲基轉(zhuǎn)移酶、磺酸轉(zhuǎn)移酶等）生成葡萄糖醛酸化、O-甲基化、硫酸鹽等形式的代謝產(chǎn)物[50]。在小腸中，槲皮素經(jīng)糖醛酸化、O-甲基化后，經(jīng)肝門靜脈轉(zhuǎn)運至肝臟。在肝臟中，槲皮素進一步代謝，產(chǎn)生的槲皮素衍生物和未代謝的槲皮素通過肝臟門靜脈釋放到血液循環(huán)中[12,51]。在腸道中，槲皮素在微生物和腸道黏膜上皮細胞酶類的作用下可發(fā)生環(huán)裂變，其結(jié)構(gòu)骨架被破壞，形成酚酸等物質(zhì)，隨后被吸收、轉(zhuǎn)化或排出[52]。3-羥基苯乙酸、苯甲酸和馬尿酸等槲皮素的主要代謝產(chǎn)物最終經(jīng)糞便、尿液、呼吸等途徑從體內(nèi)排出[53-55]。

圖2 槲皮素體內(nèi)吸收代謝過程Fig. 2 Human absorption and metabolism of quercetin in vivo

2.2 生物利用率

槲皮素在血液中的代謝速度快，半衰期短。槲皮素攝入30 min后血漿中可檢測到其代謝產(chǎn)物，但在24 h內(nèi)會大量排出[56]。人體在短時內(nèi)食用富含槲皮素的食物后，槲皮素及其代謝物在血漿中總濃度約72～193 nmol/L[57-59]。槲皮素反復攝入可顯著提高其生物利用率。Moon等[60]測定了周期性攝入洋蔥后槲皮素偶聯(lián)物在人血漿中的積累情況。結(jié)果表明，參與者每日從洋蔥片中攝入槲皮素93.6 mg，一周后空腹血漿中槲皮素的葡萄糖醛酸和硫酸鹽形式代謝物濃度由0.04 μmol/L升高至0.63 μmol/L（P＜0.05）。Guo Yi等[61]研究發(fā)現(xiàn)，連續(xù)3 d每日攝入槲皮素1 095 mg后血漿槲皮素總濃度可達1 430 nmol/L。此外，食品基質(zhì)對槲皮素的生物利用率也起著重要作用。將槲皮素（10 mg/70 kgmb）溶解在蔬菜勻漿、葡萄汁和酒中，實驗對象口服0.5 h后血清槲皮素質(zhì)量濃度分別為10.8、25.3 ng/L和12.7 ng/L[62]。服用含22 mg槲皮素二水合物明膠膠囊后，槲皮素在人體血漿中最高濃度為109 nmol/L[57]。

3 槲皮素遞送體系

食品膠體遞送體系能有效地對生物活性物質(zhì)進行包埋，在改善功能因子分散狀態(tài)、穩(wěn)定性，提高生物利用率等方面極具應用潛力。根據(jù)體系主成分的不同，槲皮素遞送體系可分為表面活性劑基、乳液基、生物聚合物基遞送體系3 類，常見類型有膠束、脂質(zhì)體、乳液、固體脂質(zhì)顆粒、生物聚合物納米顆粒等（圖3）[63-64]。

圖3 槲皮素遞送體系示意圖[63-64]Fig. 3 Different types of delivery systems for quercetin[63-64]

3.1 表面活性劑基遞送體系

表面活性分子的功能取決于其親水端和疏水端的性質(zhì)及其所在環(huán)境條件。因此，利用不同類型的表面活性分子可以制備出多種結(jié)構(gòu)和功能特性遞送體系。表面活性劑遞送體系的主要類型有膠束、微乳液、脂質(zhì)體等[65-67]。

3.1.1 膠束和微乳液

在合適的環(huán)境條件下，表面活性劑和其他組分在水溶液中會自發(fā)形成一種熱力學穩(wěn)定的膠束或乳液體系[68-69]。膠束通常只由表面活性劑構(gòu)成，而微乳液中還含有油相。在水溶劑中，膠束（d＜20 nm）和微乳液（d＜100 nm）通常以小球狀顆粒的形式存在，疏水性核由非極性表面活性劑尾和油相組成，而表面活性劑的極性頭與環(huán)境水分子接觸形成親水外殼[64]。膠束或微乳液可將脂溶性的槲皮素包埋在其疏水核中，起到很好的保護效果。Shen Feng等[70]以硫辛酸（alpha lipoic acid，ALA）和殼聚糖（chitosan，CS）為原料，合成了CS-ALA接枝聚合物，當CS-ALA在水中的質(zhì)量濃度超過臨界膠束質(zhì)量濃度（0.007 6 mg/mL）時可自組裝成球形納米膠束并將槲皮素包埋在內(nèi)部，膠束能顯著提高槲皮素的水分散性、光熱穩(wěn)定性和抗氧化活性。Rogerio等[71]以大豆卵磷脂、蓖麻油、12-羥基硬脂酸-聚乙二醇共聚物為原料，制備了負載槲皮素的水包油型微乳液，微乳液的攝入可有效抑制小鼠體內(nèi)NF-κB活性、P-selectin的表達和肺部黏液的產(chǎn)生，具有良好的抗炎癥效果。

3.1.2 脂質(zhì)體

脂質(zhì)體是由單層或多層脂質(zhì)雙分子膜以同心圓的形式包封組成的類球形囊泡體系[72]。通過選擇合適的原料（如磷脂、膽固醇、磷脂酰膽堿、吐溫等）、采用不同的制備方法（如溶劑蒸發(fā)法、反溶劑沉淀法、微射流法），可以獲得不同結(jié)構(gòu)尺寸和功能特性的脂質(zhì)體[73-74]。由于不同區(qū)域極性存在差異，脂質(zhì)體可以實現(xiàn)親水性和疏水性物質(zhì)的同時裝載。Toniazzo等[75]以磷脂為原料，采用乙醇注入法制備了負載槲皮素的脂質(zhì)體，并以蔗糖作為保護劑，槲皮素包封在凍干脂質(zhì)體中經(jīng)100 d貯藏未發(fā)生降解。

脂質(zhì)體作為一種載體，具有細胞膜結(jié)構(gòu)，且生物相容性高、免疫原性低，可保護活性物質(zhì)、延緩釋放。但脂質(zhì)體也易受高溫、強酸/堿性和離子強度的影響，其穩(wěn)定性較差、結(jié)構(gòu)易發(fā)生崩潰[76]，而通過生物聚合物涂層、加入穩(wěn)定劑（如膽固醇或甘油）或陽/陰離子物質(zhì)可提高其結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性[77-78]。Caddeo等[79]將槲皮素和白藜蘆醇共荷載于由磷脂和油酸構(gòu)成的脂質(zhì)體中，并以琥珀酰化的殼聚糖對其加以保護，最終獲得了球形、單泡、雙層膜結(jié)構(gòu)的琥珀酰殼聚糖-脂質(zhì)體（平均粒度（81.6±3.0）nm、Zeta-電位（41.4±6.8）mV）。脂質(zhì)體中槲皮素、白藜蘆醇的包埋率分別為（78.0±3.3）%、（70.0±5.5）%。琥珀酰殼聚糖的加入不僅提高了脂質(zhì)體的物理穩(wěn)定性，多酚類物質(zhì)在模擬腸道環(huán)境中的釋放程度也有所提高。

3.2 乳液基遞送體系

為提高乳液在加工貯藏過程的穩(wěn)定性和對脂溶性活性物質(zhì)的保護效果，人們開發(fā)設計了不同結(jié)構(gòu)類型的乳液基遞送體系，如乳液/納米乳液、多重乳液、固體脂質(zhì)顆粒/納米脂質(zhì)載體等。

3.2.1 乳液/納米乳液

乳液由兩種及以上不混溶的液體（通常是油和水）組成，根據(jù)尺寸的不同又可進一步分為乳液（100 nm～100 μm）和納米乳液（＜100 nm）[72,80]。乳液和納米乳液是熱力學不穩(wěn)定體系，在貯存過程中易發(fā)生絮凝、聚結(jié)、乳析等現(xiàn)象[81]。因此，乳液中通常會加入乳化劑，其吸附在油-水界面上可降低不相溶液體間的界面張力，進而使得乳液在一定時間內(nèi)保持動力學穩(wěn)定，防止貯存過程中液滴的聚集[80]。乳液/納米乳液的制備方法可分為高能耗法和低能耗法兩大類。高能耗法通過設備（高壓均質(zhì)器、微射流器和超聲儀）產(chǎn)生的強大能量使油水兩相充分混合[82]。低能耗法主要依靠乳化劑、油和水三者在特定條件下（如相轉(zhuǎn)變?nèi)榛⒆园l(fā)乳化等）自發(fā)形成乳液[83]。常用的食品乳化劑類型有蛋白、多糖、磷脂、小分子表面活性劑等。大量研究表明，乳液/納米乳液可用作槲皮素及其他疏水性活性物質(zhì)的遞送體系，活性成分的穩(wěn)定性及生物利用率顯著提高（表2）。

表2 乳液在槲皮素遞送體系中的應用Table 2 Application of emulsions in delivery systems for quercetin

3.2.2 多重乳液

多重乳液是指在有限空間內(nèi)，分散液滴中包含有更細小分散液滴所形成的多相分隔型乳液[91]。根據(jù)連續(xù)相存在順序的不同，多重乳液又可分為水包油包水（waterin-oil-in-water，W/O/W）或油包水包油（oil-in-waterin-oil，O/W/O）兩種類型[92]。相比于傳統(tǒng)乳液，多重乳液遞送體系可將疏水和親水物質(zhì)分別包埋在油、水兩相中，實現(xiàn)多活性組分的同時遞送。對于多重乳液而言，其結(jié)構(gòu)更為復雜（圖3）。因此，選擇合適的油水相和乳化劑類型、濃度以及乳液制備方法對提高多重乳液的穩(wěn)定性和功能特性而言尤為重要。

Chouaibi等[93]采用兩步法制備了W/O/W型多重乳液，并探究了不同油相（橄欖油、辣椒籽和葵花籽油）對多重乳液中槲皮素釋放效果的影響。受油相組成和性質(zhì)的影響，辣椒籽油對槲皮素的包封效果最好；同時稠度較高的油相可延遲內(nèi)部水相的擴散排出，因此在貯藏過程中（5 ℃、30 d），紅辣椒籽油中的槲皮素釋放率（5.89%）比葵花籽油（8.64%）和橄欖油（7.85%）中的更低。Silva等[94]將橄欖油、亞麻籽油和魚油作為混合油相（70∶20∶10，V/V），以聚甘油聚蓖麻酸酯（polyglycerol ester of polyricinoleic acid，PGPR）和酪蛋白酸鈉作為親油親水乳化劑，采用兩步法制備了W1/O/W2多重乳液，并分別將沒食子酸和槲皮素分別封裝于內(nèi)部水相（W1）和外部水相（W2）中，結(jié)果表明雙重乳液在貯存條件下（4 ℃、28 d）具有良好的物理穩(wěn)定性，槲皮素和沒食子酸的加入也使雙重乳液的氧化穩(wěn)定性顯著提高。

3.2.3 固體脂質(zhì)顆粒/納米結(jié)構(gòu)脂質(zhì)載體

固體脂質(zhì)納米顆粒（solid lipid nanoparticles，SLNs）與O/W型納米乳液的結(jié)構(gòu)非常相似，其與納米乳液的區(qū)別主要在于SLNs中的脂相為結(jié)晶/部分結(jié)晶的固體而非液態(tài)[76]。SLNs通常指脂相完全結(jié)晶的體系，而納米結(jié)構(gòu)脂質(zhì)載體（nanostructured lipid carriers，NLCs）通常指脂相部分結(jié)晶或非晶態(tài)的體系[95]。作為疏水活性物質(zhì)的遞送體系，SLNs和NLCs具有生物相容性好、生物利用度高、可控釋等優(yōu)點[96-97]。Li Houli等[98]以單硬脂酸甘油酯、大豆卵磷脂、吐溫-80、聚乙二醇400為原料，采用乳化-低溫固化法制備了包埋有槲皮素的固體脂質(zhì)顆粒（quercetin-loaded solid lipid nanoparticles，QT-SLNs）。在透射電子顯微鏡下觀察到QT-SLNs呈球形，平均直徑為155.3 nm，槲皮素包埋率為91.1%。與槲皮素混懸液相比，QT-SLNs在大鼠體內(nèi)的相對生物利用度提高了5.7 倍。Bose等[99]采用超聲探針技術，制備了一種以甘油二山崳酸酯為固體脂質(zhì)的SLNs用于槲皮素的局部給藥。SLNs在2～8 ℃下貯存8周后仍保持良好的物理穩(wěn)定性，并對槲皮素起到了緩釋的效果。

通常，在SLNs中包埋活性物質(zhì)是通過將其溶解在液體脂質(zhì)中，再經(jīng)均質(zhì)、冷卻實現(xiàn)的。然而在冷卻的過程中，由于脂質(zhì)晶型的轉(zhuǎn)變，生物活性物質(zhì)可能會從固體脂質(zhì)中排出，造成其穩(wěn)定性的降低[95]。通過制備具有不同熔點的脂質(zhì)混合物或使用在冷卻后形成非晶態(tài)凝固相的NLCs可解決這一問題。因NLCs脂質(zhì)核心無法形成高度有序的晶體結(jié)構(gòu)，活性物質(zhì)仍能有效地包埋在脂質(zhì)相中[100]。為探究脂質(zhì)物理狀態(tài)和組成對脂基納米載體形成和性能的影響，Aditya等[101]以固體脂質(zhì)（Imwitor 900 K）和液體脂質(zhì)（如MCT）為原料制備獲得了SLN、NLC和脂質(zhì)納米乳液（lipid nanoemulsions，LNE）3種不同類型的脂質(zhì)遞送體系。負載槲皮素后，SLN、NLC、LNE的粒徑分別為（127±10）、（34±6）、（82±9）nm，負載率均達90%以上。體外模擬消化實驗表明，遞送體系對槲皮素的消化起到了一定的控釋效果。SLN、NLC、LNE中槲皮素的生物利用度分別為39.7%、52.7%和58.4%，顯著高于游離槲皮素對照組（7%）。Huang Juan等[102]以亞麻籽油和單硬脂酸甘油酯作為油相，將槲皮素包埋在其中，獲得了平均粒徑小于100 nm的球形NLCs。X射線衍射結(jié)果顯示，NLCs的脂質(zhì)核中晶體排列更無序，槲皮素在NLCs中為非晶態(tài)。加速氧化實驗結(jié)果表明，與傳統(tǒng)的亞麻籽油乳液相比，槲皮素使NLCs中脂質(zhì)氧化水平顯著降低。此外，NLCs對槲皮素起到了緩釋的效果，槲皮素的貯藏穩(wěn)定性（25 ℃、3個月）也顯著提高。

3.3 生物聚合物基遞送體系

膠體遞送體系的構(gòu)建也可選用蛋白、多糖等食品級生物聚合物，通過分子內(nèi)的自主裝或分子間的共組裝，形成一定的空間結(jié)構(gòu)的遞送體系，用于疏水性生物活性物質(zhì)的包埋遞送。常見的遞送體系類型包括納米顆粒、微凝膠等[103]。

3.3.1 生物聚合物納米顆粒

生物聚合物的類型非常廣泛，食品級納米顆粒遞送體系制備時通常可選用蛋白質(zhì)（酪蛋白、乳球蛋白、明膠、大豆球蛋白、卵清蛋白）、多糖（果膠、卡拉膠、殼聚糖、海藻酸鈉、黃原膠）等物質(zhì)[104]。納米顆粒的制備根據(jù)所使用的方法可劃分為自上而下法和自下而上法[104]。自上而下法是指大顆粒（固體或液體）在剪切、撞擊等力的作用下產(chǎn)生破碎，得到合適尺寸小顆粒的一類方法，主要包括高速剪切、研磨、均質(zhì)、微射流法等[104-105]。自下而上法則是通過環(huán)境因子誘導（如pH值、離子強度、溶劑極性），使生物聚合物分子間實現(xiàn)自組裝或共組裝，進而形成遞送體系的一系列方法的統(tǒng)稱，常見的有反溶劑沉淀法、復凝聚法、噴霧干燥法等[104-105]。大量的實驗研究表明，蛋白質(zhì)、多糖及其復合物等均可用于槲皮素包埋（表3），納米顆粒遞送體系構(gòu)建時所選擇的原料、制備方法不同，會對納米顆粒的形成、遞送體系的理化性質(zhì)、功能特性、穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。

表3 生物聚合物納米顆粒在槲皮素遞送體系中的應用Table 3 Application of biopolymer nanoparticles in delivery systems for quercetin

3.3.2 生物聚合物微凝膠

在共價/非共價力（靜電相互作用、疏水相互作用、氫鍵等）的作用下，顆粒間可交聯(lián)形成具有一定三維網(wǎng)絡空間結(jié)構(gòu)的微凝膠體系[112-113]。為能實現(xiàn)疏水性生物活性的包埋負載，微凝膠的制備需先將疏水物質(zhì)與其載體（如生物聚合物納米顆粒、脂滴、乳液、脂質(zhì)體等）復合，再通過改變?nèi)芤夯颦h(huán)境條件使顆粒間產(chǎn)生交聯(lián)形成微凝膠[114]。

Liu Kang等[115]以WPI和蓮藕支鏈淀粉（lotus root amylopectin，LRA）為原料，制備了負載有槲皮素的水凝膠（WPI-槲皮素-LRA）。結(jié)果表明，在pH 7.0、WPI與LRA質(zhì)量比為1∶2的條件下可形成穩(wěn)定的微凝膠顆粒（平均尺寸179.5 nm、Zeta電位－18.6 mV），槲皮素包埋效率高達92.4%；WPI-LRA水凝膠能顯著提高槲皮素的貯存穩(wěn)定性、光化學穩(wěn)定性與生物利用度。Li Dan等[116]以部分酶解后獲得的兩親性溶菌酶（lysozyme，Lys）為原料，對槲皮素進行封裝，獲得了具有類膠束結(jié)構(gòu)的納米顆粒（lys-nanoparticles，LNP）。在靜電相互作用下，槲皮素/LNP吸附到氧化淀粉（oxidized starch microgels，OSM）上，形成了pH響應型槲皮素/LNP/OSM復合凝膠體系。OSM外殼可保護槲皮素/LNP不受胃部強酸環(huán)境的破壞，且其在腸道中展現(xiàn)了良好的黏附特性，槲皮素/LNP在腸道中的滯留時間延長。槲皮素在腸道環(huán)境下實現(xiàn)持續(xù)釋放，其吸收效果也得到了顯著的改善。

4 槲皮素及其遞送體系的安全性評價

隨著研究的不斷深入，槲皮素及其遞送體系在食品領域的應用也在不斷拓展，其使用的安全性也成為了人們關注的重點。據(jù)估計，人們?nèi)粘ｏ嬍持虚纹に刈罡邤z入量約為250 mg/d，而在膳食補充劑中，槲皮素苷元的日服用推薦劑量在1 000 mg（通常為500 mg）內(nèi)[117]。慢性毒性實驗研究表明，給予實驗大鼠0.1%、1%和4%的槲皮素兩年后（相當于40、400、1 900 mg/kgmb·d），雄性鼠中觀察到腎小管局灶性上皮增生，慢性腎病的發(fā)病率隨槲皮素攝入量的增加而略有增加，1%和4%槲皮素劑量會增加腎腺瘤的發(fā)病率[118]。此外，其他實驗研究結(jié)果表明，大鼠攝入槲皮素后出現(xiàn)了體質(zhì)量減輕、盲腸非腫瘤性息肉增生發(fā)生率增加、雄性鼠甲狀旁腺增生、尿液中檢測出草酸鈣晶體等癥狀[117,119]。槲皮素在多種細胞和組織中有良好的抗氧化效果，但其自身被氧化后可轉(zhuǎn)化為O-半醌、O-醌等反應性氧化產(chǎn)物，可能與硫醇發(fā)生反應，導致蛋白功能喪失和細胞毒性作用[120]。槲皮素抗氧化或促氧化作用的發(fā)生可能取決于槲皮素的劑量、暴露時間和細胞氧化還原狀態(tài)。在攝入相對低劑量的槲皮素（150 mg/d）6周后，超重或肥胖個體的肝腎功能指標、血清指標參數(shù)等均在正常范圍內(nèi)[121]。王濤[122]通過小鼠體質(zhì)量、臟器指數(shù)、血生化指標以及主要臟器形態(tài)學等指標來綜合評價以銀杏納米淀粉作為口服槲皮素載體的體內(nèi)安全性，均未見顯著異常，表明無毒副作用。

體外實驗研究表明，槲皮素可引起細胞突變、染色體畸變、DNA單鏈斷裂[117]。這可能是因為槲皮素可氧化為鄰醌和醌甲氧基等活性代謝物并與DNA形成加合物[123-124]。相比之下，槲皮素的體外基因毒性作用無法在體內(nèi)實驗中得到證實。研究認為，由于槲皮素氧化產(chǎn)物與DNA形成加合物的化學穩(wěn)定性差，因此槲皮素在體內(nèi)引發(fā)基因毒性的可能性較低，也就是說缺乏基因毒性[123-124]。馮香安等[125]對槲皮素作為飼料添加劑的安全性進行了評價，結(jié)果表明，槲皮素半致死劑量大于10 g/kgmb，小鼠骨髓細胞微核實驗結(jié)果為陰性，槲皮素各劑量組動物未見細胞毒性作用，小鼠精子畸形實驗結(jié)果表明槲皮素劑量組與陰性對照組相比小鼠精子畸形率無顯著差異（P＞0.05），是一種安全的飼料添加劑。另一項體外細胞實驗證明，采用卵磷脂-殼聚糖對槲皮素進行負載的納米顆粒不僅能改善槲皮素的水溶性和穩(wěn)定性，且對小鼠成纖維細胞L-929和人外周血單核細胞PBMC無毒性，不影響細胞的正常代謝[110]。

5 結(jié) 語

槲皮素及其衍生物是一類廣泛存在于葡萄、蘋果等天然食品中的類黃酮物質(zhì)。大量的實驗研究表明槲皮素具有廣泛的生物學效應（抗氧化、抗炎癥、抗腫瘤等），但同時其又具有水溶性差，穩(wěn)定性易受氧濃度、pH值、溫度、抗氧化劑以及金屬離子等因素影響的特點，其在功能食品中的應用也因此受到了很大限制。通過構(gòu)建食品膠體遞送體系，能顯著改善槲皮素的水溶性，對其起到很好的保護穩(wěn)定效果，提高其生物利用率。常見的遞送體系類型有乳液、生物聚合物顆粒、膠束、脂質(zhì)體等。每種類型遞送體系的組成結(jié)構(gòu)、功能特性、應用范圍各不相同，各具其優(yōu)缺點。對于復雜的食品基質(zhì)，需根據(jù)實際應用需求選擇合適的遞送體系。因此，新型遞送體系的開發(fā)仍將是該領域的研究重點。在此基礎上，遞送體系加入食品基質(zhì)后能否保持對槲皮素的保護效果、是否會對終產(chǎn)品性質(zhì)產(chǎn)生不良影響仍有待明晰。此外，能將槲皮素遞送體系應用于工業(yè)化生產(chǎn)的技術仍不夠成熟。相信隨著科學技術的不斷發(fā)展，以槲皮素作為功能因子的遞送體系將得到更多的研究與應用。