殼聚糖膜表面修飾脂質體研究進展

孫閆小凡,柯悅,魏團團,李想,2,3,劉舒,2,3,任丹丹,2,3*,何云海,2,3,汪秋寬,2,3

1(大連海洋大學 食品科學與工程學院,遼寧 大連,116023) 2(遼寧省水產品加工及綜合利用重點實驗室,遼寧 大連,116023) 3(國家海藻加工技術研發分中心,遼寧 大連,116023)

脂質體是一種由脂質雙分子層包裹水相形成的閉合微型囊泡,其膜材通常由具有極性的磷脂及含有乳化特性的膽固醇、表面活性劑等組成。脂質體一直作為細胞膜的模型而被人們研究,因為它的結構類似于細胞膜的脂質雙層,不同情況下所形成的脂質體其直徑大小有所差異,較小的為幾十納米,較大的可達到幾十微米[1]。作為一種新興的封裝載體,脂質體可包埋親水性和疏水性以及兩親性化合物,它具有優良的生物相容性,具有兩親性,無毒性,被認為是前景廣闊、安全的一種封裝系統。

近年來,脂質體在食品配方、藥物遞送等領域得以應用,在化妝品領域也具有一定的應用潛力。盡管脂質體載體有許多優點,未修飾的脂質體仍存有一定的局限性,如穩定性差、藥物泄漏早、停留時間短等[2]。因此,當前研究的重點是如何有效提高脂質體在復雜環境中的穩定性。克服這個問題的一種有效方法是將生物聚合物(包括天然存在的多糖和蛋白質)沉積在脂質體的表面上,以保持其結構并增加其動力學和機械穩定性[3]。

天然聚合物的使用愈來愈受到人們的重視,尤其是從甲殼類動物外骨骼、魷魚圍欄和真菌中分離出來的殼聚糖[4]。殼聚糖是一種無毒的多糖,具有很高的生物相容性,能在體內生物降解。其在酸性介質中帶陽離子電荷,所以通過靜電相互作用可以和脂質體結合,在脂質體表面形成一層保護膜以達到提高其穩定性及生物利用度的目的。本文將從殼聚糖膜表面修飾脂質體的研究現狀、穩定性評價、生物利用率及在食品中的應用進行綜述,以期為殼聚糖膜表面修飾脂質體的進一步研究提供理論依據。

1 殼聚糖膜表面修飾脂質體的研究現狀及制備方法

1.1 殼聚糖膜表面修飾脂質體的研究現狀

如今,殼聚糖作為一種新型表面修飾材料正漸漸成為研究熱點。殼聚糖是一種源于貝類,經幾丁質脫乙酰化獲得的線狀多糖,是一種常見的聚合物,具有陽離子、生物黏附性、生物相容性、可生物降解和促進吸收的特性[5]。殼聚糖膜表面修飾脂質體即帶有正電荷的殼聚糖氨基與帶負電荷的脂質體通過靜電相互作用及其與脂質體的羥基相連接的氫鍵作用,使殼聚糖與脂質體表面均勻粘連,可以延遲脂質體包埋物的釋放,保護被包埋的物質不與外界接觸,不發生氧化并提高脂質體的生物利用率及貯藏穩定性。目前,許多研究已證實殼聚糖具有改善脂質體特性的能力。WANG等[6]制備了殼聚糖修飾的藍莓花青素脂質體,經研究發現,經過殼聚糖修飾后的藍莓花青素脂質體包封率有所提高,而且在一定條件下殼聚糖的加入可以穩定花青素的顏色特性和負載量,這表明殼聚糖修飾脂質體可提高其環境穩定性。

隨著對殼聚糖膜表面修飾脂質體的研究不斷深入,當今也涌現出了殼聚糖衍生物作為表面改良劑修飾的脂質體。殼聚糖衍生物是經過引入新的官能團對殼聚糖的氨基和羥基加以化學修飾的化合物,可以使其在不改變原有性質的條件下,改良其溶解性、生物包容性及功能特性,為殼聚糖膜表面修飾脂質體的制備和應用領域提供一種新的發展思路。目前,用于修飾脂質體的殼聚糖衍生物主要有羧甲基殼聚糖[7]、巰基化殼聚糖[8]、季銨鹽殼聚糖[9]、兩親性殼聚糖[10]等。作為一種新型的遞送載體,脂質體的發展前景廣闊,應用越來越廣泛。研究殼聚糖及其衍生物對脂質體進行修飾也是一種創新,對脂質體乃至穩態化技術領域發展都具有深遠的價值和意義。

1.2 殼聚糖膜表面修飾脂質體的制備方法

目前,殼聚糖膜表面修飾脂質體與傳統脂質體的制備方法相同,隨著近些年的發展,脂質體的制備方法也愈來愈成熟。根據脂質體所包埋物質的理化性質差異,可以選擇其合適的制備方法。常用的制備殼聚糖膜表面修飾脂質體方法主要有乙醇注入法、薄膜超聲法、逆向蒸發法等。

1.2.1 乙醇注入法

乙醇注入法是將磷脂、膽固醇和被包埋生物活性成分充分溶解于乙醇溶劑中,然后將其慢慢注入到水或磷酸鹽緩沖溶液等水合介質中,通過加熱和旋轉蒸發去除乙醇,再經過簡單過濾即可獲得粗脂質體。然后向脂質體中加入等體積的殼聚糖溶液即可制備成殼聚糖膜表面修飾脂質體。此方法具有操作簡便,不會影響被包裹物質活性的優勢,但脂質在乙醇溶液中溶解性差從而會降低脂質的分散性,而且脂質體有不均勻分布的現象。程銘等[11]運用大豆卵磷脂采取乙醇注入法制備了殼聚糖修飾植物甾醇脂質體,研究結果表明經0.3 mg/mL殼聚糖溶液修飾后的脂質體效果最好,且經胃腸模擬實驗發現,殼聚糖修飾后的植物甾醇脂質體表現出更好的穩定性。此方法溶劑廉價易獲得,反應條件溫和,但易產生乙醇旋蒸不完全的問題且實驗用時較長。

1.2.2 薄膜超聲法

薄膜超聲法是脂質體傳統制備方法中薄膜法和超聲法的聯合使用,是將被包埋物質、膽固醇和磷脂及表面活性劑等溶于有機溶劑(氯仿、甲醇等)中,使用旋轉蒸發儀在真空和加熱中蒸出有機溶劑,容器內壁會形成一層薄膜,加入緩沖液溶解再進行二次旋轉蒸發直至形成薄膜,隨后進行探針超聲處理即可得到脂質體。將殼聚糖溶液逐滴加入等體積脂質體中并進行超聲處理可獲得殼聚糖膜表面修飾脂質體。這種方法在水化過程中,脂質會發生溶脹,一層層被洗脫,所以形成的脂質體多為多層,包裹在脂膜中的水相容積只占總容積的極小部分,大概是5%～10%。因此,薄膜超聲法不是很適合對水溶性藥物的包覆,而對脂溶性藥物,其包裹率甚至可高達100%,粒徑較大[12]。ALOMRANI等[5]通過薄膜超聲法制備了殼聚糖修飾的負載5-氟尿嘧啶的柔性脂質體并對其表征,經研究發現殼聚糖修飾后的脂質體粒徑是194 nm,包封率高達61%。

1.2.3 逆相蒸發法

逆相蒸發法是將膜材溶解于氯仿、乙醚等有機溶劑中,進行短時間超聲獲得混合物,選擇合適溫度進行旋蒸至形成一層薄膜,并將其薄膜溶解在乙醚溶劑中,另將被包埋物質溶解在緩沖溶液中。然后將二者按照適合的比例混合,再經超聲獲得脂質體懸浮液。逆相蒸發法是在脂質體制備工藝上的新進步,因其可制備具有高含水空間-脂質比率的脂質體,并具有捕獲大百分比含水物質的能力[13]。因此,此方法適用于包裹水溶性的生物活性物質。趙振剛等[14]采用上述方法制備了殼聚糖包埋甜菜紅素納米脂質體,通過單因素和正交實驗優化得到最佳制備工藝,其所得脂質體的甜菜紅素包封率可達到42.67%。

2 殼聚糖雙層修飾脂質體的研究現狀

近年來,隨著脂質體在食品領域中研究的深入,殼聚糖逐層修飾脂質體也掀起了研究熱潮。經研究發現,殼聚糖單層修飾的脂質體與修飾層的結合力較弱,其貯存穩定性并不理想,但是通過逐層修飾制備的殼聚糖包覆脂質體可以減少磷脂的氧化損傷和水解反應。另外,磷脂和殼聚糖之間可以形成靜電橋,能夠最大限度地降低磷脂雙層的滲透性,從而提高脂質體的穩定性。與殼聚糖單層修飾脂質體相比,雙層修飾是指使帶正電荷的殼聚糖與帶負電荷的其他高分子物質通過靜電相互作用相結合,形成聚電解質復合物共同黏附在脂質體表面,從而獲得更好的修飾效果。目前,殼聚糖與葉酸、藻酸鹽、果膠、蛋白等生物大分子物質結合制備雙層修飾脂質體的研究頗多。具體研究內容見表1。

表1 殼聚糖雙層修飾脂質體的研究Table 1 Studies on chitosan-coated liposomes

3 殼聚糖膜表面修飾脂質體的穩定性評價

殼聚糖膜表面修飾脂質體成功制備以后,通常需對其物理穩定性及化學穩定性進行評價。物理穩定性評價指標一般包括包封率、平均粒徑、Zeta電位、形態學觀察等。化學穩定性一般是指在不同溫度、不同光照條件下,對貯藏過程中脂質體穩定性的評價。

3.1 包封率

包封率是評價脂質體內在質量的一個重要指標,反映了被包埋生物活性物質在脂質體中的存留能力,包封率的大小直接反映脂質體質量的好壞[23]。殼聚糖膜表面修飾脂質體的評價將包封率作為主要評價指標,經殼聚糖進行修飾后,脂質體包封率有所提高,可以防止被包埋物質的泄露,改善其穩定性,使其具有較佳的質量。

脂質體的包封率受殼聚糖質量濃度影響,通常隨著殼聚糖質量濃度的增加,脂質體的包封率也會提高。WANG等[24]制備了不同質量濃度殼聚糖修飾的載有肉桂醛的脂質體,研究發現殼聚糖質量濃度增加至2 mg/mL時,脂質體的包封率隨著殼聚糖質量濃度增加而增加,當殼聚糖質量濃度為4 mg/mL時包封率最高。ZHOU等[25]采取乙醇注入法在40 ℃下真空蒸發,超聲處理5 min,制備了不同質量濃度殼聚糖涂層的毛蕊花糖苷脂質體,結果表明在殼聚糖涂層后,脂質體包封率從81.06%增加至88.10%其中經2 mg/mL的殼聚糖涂層脂質體包封率最高,證實了經殼聚糖修飾后的脂質體包封率有所提高,也說明殼聚糖濃度會影響脂質體的包封率。

此外,殼聚糖的修飾時間和修飾溫度也會影響殼聚糖與脂質體的包覆程度,對脂質體包封率產生影響。常影等[26]運用殼聚糖對桑椹花色苷納米脂質體進行修飾,并進行單因素實驗研究,結果表明當殼聚糖用量0.15%(質量分數)、修飾時間6.0 h、修飾溫度40 ℃時,脂質體的包封率最大,可高達86.22%,這表明修飾時間及修飾溫度會影響殼聚糖與脂質體之間的黏附和結合,從而對脂質體的包封率造成影響。

3.2 平均粒徑

平均粒徑反映的是所制備的脂質體大小程度,可以憑借其大小對脂質體進行分類,亦可以判定該脂質體是否為納米級脂質體,是評價整個脂質體系統穩定性和溶解度的重要指標。殼聚糖膜表面修飾脂質體因其殼聚糖通過靜電作用的修飾,附著在脂質體表面會形成額外的一層殼聚糖涂層,進而導致脂質體粒徑的增加。

殼聚糖質量濃度影響脂質體粒徑大小,較高的殼聚糖含量會導致較大的脂質體粒徑增加。隨著殼聚糖從0.5 mg/mL增加至12 mg/mL,聚合物包覆脂質體的粒徑增加,形成更厚的包衣層[4]。殼聚糖質量濃度過高會導致殼聚糖在緩沖液中發生絮凝,殼聚糖保護涂層會產生部分解離的問題,因此選擇適宜質量濃度的殼聚糖作為表面活性劑尤為重要。WANG等[6]制備了殼聚糖修飾的藍莓花青素脂質體,未經修飾的藍莓花青素脂質體粒徑為191.373 nm,經殼聚糖用量0.05%(質量分數)修飾后粒徑達242.650 nm,經殼聚糖用量0.3%(質量分數)修飾后粒徑高達312.416 nm。

另外,殼聚糖的分子質量高低也會影響脂質體粒徑大小。TAI等[27]采用薄膜水合法經高壓均質制得不同分子質量殼聚糖載姜黃素脂質體,研究發現姜黃素脂質體的粒徑隨著殼聚糖質量濃度的增加而增加,且高分子質量殼聚糖修飾后脂質體粒徑增加更多。通常情況下,脂質體平均粒徑愈小,脂質體的穩定性愈佳。但并不能單單憑借殼聚糖修飾后脂質體粒徑的增加就判定脂質體的穩定性變差,應結合其他評價指標共同評價。

3.3 Zeta電位

Zeta電位是一種輔助評價脂質體穩定性的指標,是代表粒子表面電荷的參數。有研究發現,Zeta電位在±(0～10) mV之間表明脂質體極其不穩定,在±(20～30) mV之間表明脂質體穩定性相對較好。其絕對值越大,表明脂質體表面攜帶的電荷越多,囊泡之間的排斥力越強,從而可以避免脂質體之間出現聚集和粘連現象,脂質體穩定性越好。

脂質體經殼聚糖修飾后,Zeta電位會由原來的負電位變成正電位,這是因為殼聚糖的正鏈通過靜電相互作用吸附在膜表面,逐漸飽和,因此負電荷被中和,脂質體的Zeta電位變為正值。RAN等[28]使用殼聚糖對可食用酚酸和谷胱甘肽共同包封脂質體加以修飾,研究發現未經修飾脂質體Zeta電位為-49.60 mV,修飾后Zeta電位變為57.73 mV,表明該脂質體Zeta電位由負轉為正。且經殼聚糖修飾脂質體后,Zeta電位絕對值也會增大。KATOUZIAN等[29]通過響應面法優化和制備殼聚糖包被的橄欖葉提取物納米脂質體,在添加殼聚糖之前可能由于磷脂的磷酸基團脂質體帶負電荷,Zeta電位為-25.5 mV,經殼聚糖包覆后,表面電荷發生變化,Zeta電位變為31.9 mV,其絕對值增加因此脂質體穩定性也有所提高。

除此之外,在添加殼聚糖涂層工藝中,隨著殼聚糖質量濃度的增加,Zeta電位也會變得更高,直到其恒定,此時表明脂質體的表面被殼聚糖完全覆蓋達到飽和。SARABANDI等[30]研制了殼聚糖修飾的負載亞麻籽肽級分的納米脂質體,其中殼聚糖修飾前Zeta電位為-18.61 mV,經不同質量濃度殼聚糖涂層后,電位值變為正值且隨著殼聚糖質量濃度增加而提高,直至殼聚糖質量濃度從6 mg/mL增至8 mg/mL后,Zeta電位無明顯變化,這表明殼聚糖質量濃度能夠影響Zeta電位大小。

3.4 形態學觀察

形態學觀察主要是通過透射電子顯微鏡、原子力顯微鏡、掃描電子顯微鏡等對殼聚糖膜表面修飾脂質體進行微觀形態研究,可以更加直觀地觀察其內部結構和樣貌,亦可觀測到殼聚糖修飾后脂質體是否仍然分布均勻,是否發生聚集、出現粘連。

3.5 貯藏穩定性

貯藏穩定性是指將脂質體的懸浮液在不同溫度下(4、25、37 ℃)及不同光照條件下(避光或不避光)貯存數周,貯存期間觀察脂質體形態變化,通過測量脂質體的包封率、聚合物分散性指數、Zeta電位、平均粒徑等指標對脂質體的穩定性進行評價。

經脂質體包被后的生物活性物質在穩定性、溶解性等方面有所改善,但其在熱力學穩定性方面仍有待提高。脂質體仍存有在貯藏和運輸過程中因環境變化所產生的包埋材料泄露、發生聚集和融合、脂類氧化和水解等現象,因此有必要利用殼聚糖等生物大分子對脂質體進行修飾,以提高其動力學性質、保持結構和活性不變及增加機械穩定性。鄭景霞[31]通過乙醇注入法選取殼聚糖、果膠-殼聚糖逐層對β-胡蘿卜素-薏苡仁油復合脂質體的表面加以修飾,制得單層修飾脂質體和雙層修飾脂質體,將其置于4 ℃和25 ℃下避光貯存10周進行貯藏穩定性研究。經研究發現,在相同的貯存環境條件下,殼聚糖單層修飾及果膠-殼聚糖雙層修飾后的脂質體中β-胡蘿卜素的保留率都較初始脂質體高,證實了殼聚糖的表面修飾可以提高脂質體的穩定性。JIAO等[32]選取殼聚糖制備了維生素C和葉酸的共負載脂質體,經暴露在高水平太陽紫外線輻射陽光下貯存40 d,結果顯示,殼聚糖修飾脂質體的維生素C和葉酸的保留率較原始脂質體高約5%,證明了殼聚糖涂層可以提高包裹在脂質體中活性成分的穩定性,減少內容物的泄露。

4 殼聚糖膜表面修飾脂質體的生物利用率

近幾年來,隨著脂質體封裝技術的不斷成熟,對其生物利用率的研究也愈來愈深入,生物利用率較低會限制生物活性成分在某些領域的研究、應用及發展。其中pH、胰脂肪酶和膽汁鹽對胃腸道的破壞是脂質體遞送系統面臨的最大挑戰,目前已有研究證明運用殼聚糖等大分子聚合物包被脂質體可使其泄露影響最小化。采用殼聚糖對脂質體加以修飾后,脂質體表面會形成一層保護膜,可以增強脂質體芯材的運載和保護能力,具有一定的緩釋效果,能夠提高其生物利用率。此外,殼聚糖本身具有的黏附性可以促進脂質體內容物的腸道吸收。殼聚糖也具有抑制脂質消化的能力,從而達到提高脂質體生物利用率的目的。

目前,殼聚糖膜表面修飾脂質體生物利用率的研究主要由細胞實驗、動物實驗和體外胃腸模擬消化模型等組成。

4.1 細胞實驗

細胞實驗是指通過選取和人體細胞形態相似、細胞極性相同的細胞作為細胞模型來研究脂質體的腸道通透性和轉運機制,從而得出脂質體的生物利用率。CUI等[33]利用殼聚糖通過薄膜超聲法制備了3種殼聚糖納米脂質體,分別為未被包埋脂質體、殼聚糖包埋脂質體、海藻酸鈉-殼聚糖包埋脂質體,并通過與人腸上皮細胞形態非常相似的Caco-2細胞單層模型比較了3種脂質體的腸道吸收和轉運特性。研究結果表明,與未被包埋脂質體相比,殼聚糖和海藻酸鈉-殼聚糖包埋脂質體減少了納米脂質體在消化道中被蛋白酶的降解,有效提高了人體消化系統的吸收效果。且海藻酸鈉-殼聚糖包埋脂質體在Caco-2細胞中表現出更好的細胞攝取性和轉運特性,這表明可通過其載體靶向介導途徑提高生物利用率,以擴展功能性食品領域的應用。

4.2 動物實驗

動物實驗是指選用與人類有共性的動物作為實驗對象,通過口服或灌胃給藥進行藥代動力學研究來評估其口服生物利用度,從而計算出脂質體生物利用度。WANG等[34]制備了用殼聚糖修飾的無膽固醇脂質體來封裝黃體酮,通過動態透析技術對其在胃腸液中的體外釋放行為進行研究,并對大鼠口服給藥進行藥代動力學研究以評估口服生物利用度。試驗結果表明,不含膽固醇的殼聚糖修飾脂質體可以保護黃體酮在胃腸道中的降解,另外與黃體酮軟膠囊和未經修飾的黃體酮脂質體相比,殼聚糖修飾后脂質體的相對生物利用度更高,分別提高了6.03倍和2.08倍。這可能是由于殼聚糖的黏附性及殼聚糖殼的保護作用促進黃體酮的腸道吸收,從而提高黃體酮的生物利用度。

4.3 體外胃腸模擬消化模型

體外胃腸模擬消化模型是脂質體通過配置模擬胃液、模擬腸液,在體外進行消化的過程,是評估脂質體生物利用度的主要途徑。HASAN等[35]制備了負載姜黃素的納米脂質體和殼聚糖涂層納米脂質體,并通過胃腸道體外消化模擬實驗研究脂質體系統內包裹姜黃素的釋放動力學。研究發現,可能由于殼聚糖具有抑制脂質消化的能力,與未涂層的納米脂質體相比,尤其是在模擬胃液中殼聚糖涂層后納米脂質體中姜黃素的釋放更穩定且更持久,結果證明殼聚糖修飾可以提高姜黃素脂質體的生物利用度。

由于脂質體技術領域的不斷發展,殼聚糖膜表面修飾脂質體對生物利用率評價的研究愈來愈多,大多以體外胃腸模擬消化模型及動物體內藥代動力學研究為主。但由于人體體內的吸收、分布、消化、代謝是一個周期長且極其復雜的過程,因此對殼聚糖膜表面修飾脂質體的生物利用率仍有待進一步深入研究。

5 殼聚糖膜表面修飾脂質體在食品中的應用

脂質體因具有良好的靶向性,目前在藥物遞送領域研究較為成熟。殼聚糖膜表面修飾脂質體可以包覆并運載具有功能性的營養成分,且具有增強黏附性及滲透性、提高生物利用度的優勢,因此在食品領域得以廣泛應用。目前,人們在食品級脂質體中主要研究了包埋脂類、包埋蛋白質、包埋抗氧化劑、包埋維生素和天然色素等方面應用。

5.1 包埋脂類

脂類是一種容易受光照、氧氣等環境影響而發生氧化和水解反應導致產品質量下降的不穩定化合物。常見的脂類如魚油中的不飽和脂肪酸、精油、植物油等,其在貯存和運輸過程中容易發生降解和酸敗。

脂質體應用于對脂類物質的包裹已成為近年來的研究熱點,采用殼聚糖對脂質體進行修飾可以進一步提升對脂類的保護作用。有研究發現,殼聚糖和脂質雙層之間的靜電相互作用和弱疏水力能夠抑制脂質分子的流動性并維護脂質膜的結構完整性[36],從而減慢脂質氧化過程使其能實現安全遞送和控制釋放,同時還能掩蓋脂類不良的氣味。ESLAMIAN等[37]采用殼聚糖-奇亞籽膠復合涂層制備了負載月桂精油的脂質體,解決了精油不良氣味的問題,穩定性也得以提高,并將其應用于鵪鶉魚片中,以延長鵪鶉魚片在貯存過程中的保質期。此外,也有研究發現可將脂質體技術應用于魚油中以減少脂質氧化。HOSSEINI等[38]采用殼聚糖和明膠混合物對負載魚油中ω-3 PUFA濃縮物的納米脂質體進行涂層修飾,能夠減緩ω-3 PUFA濃縮物的氧化反應,擴展了功能性食品應用的研究領域。

5.2 包埋蛋白質

如今,人們研究發現一些食品中的蛋白質可以對食品的質構、感官評價等產生很大影響,另外部分蛋白質如食品蛋白水解物也具有多種生物活性,但由于其易被水解、穩定性低、含有苦味或腥味等劣勢導致在食品工業中的應用受到限制。

脂質體包裹蛋白質和多肽等是食品級脂質體的一個重要研究方向[39]。經殼聚糖修飾后的脂質體包覆蛋白質能夠更好地提高其穩定性,防止其受胃腸道蛋白酶水解的影響導致活性喪失,亦可降低某些蛋白質的不良氣味,已有研究將其應用于食品蛋白水解物中。MA等[40]通過酶解制備了牡蠣蛋白水解物,將其制備成殼聚糖涂層納米脂質體,殼聚糖涂層減緩了納米脂質體的釋放速度,增加牡蠣蛋白水解物的抗氧化活性保留率,解決其風味差、穩定性低的問題,開拓了功能性食品中蛋白質水解物的應用。另外,有研究發現可將脂質體包埋蛋白質技術應用于干酪生產中。CUI等[41]研制出殼聚糖包覆的乳鏈菌肽-二氧化硅脂質體,將其應用于切達干酪中研究脂質體對單核細胞增生李斯特菌的抗菌作用,研究發現脂質體對李斯特菌具有持續的抗菌活性,且不會影響奶酪的感官特性,這表明殼聚糖涂層的乳鏈菌肽-二氧化硅脂質體有潛力成為一種用于奶酪保存的活性抗菌劑。除此之外,殼聚糖修飾脂質體技術也可應用于植物蛋白。郝靜等[42]制備了殼聚糖涂層的核桃多肽脂質體,通過單因素實驗獲得最佳生產工藝,使核桃多肽的貯藏穩定性和生物利用度得以提升,為核桃粕的精深加工應用提供進一步的技術基礎。

5.3 包埋抗氧化劑

在食品生產工業中抗氧化劑的應用非常廣泛,但不同種類的食品對其要求也不相同。由于抗氧化劑性質不穩定,易受光照、溫度、氧氣、pH值等環境影響被破壞導致活性降低甚至喪失。因此采用脂質體等穩態化技術封裝抗氧化劑可以提高穩定性,延長產品貨架期,防止過氧化過程發生,使抗氧化活性得以保留。

目前,脂質體包埋抗氧化劑在食品領域中應用比較成熟,也是研究的一個重要方向。經殼聚糖涂層的抗氧化劑脂質體效果更加顯著,有望成為一種潛在的新型抗氧化遞送系統。SEBAALY等[43]利用不同分子質量的殼聚糖修飾丁香酚脂質體,與傳統脂質體相比,殼聚糖修飾后脂質體內丁香酚的負載率提升,抗氧化活性更高,尤其是經高分子質量殼聚糖修飾后效果更佳。ZHAO等[44]制備了負載輔酶Q10和α-硫酸鋅的殼聚糖包覆脂質體,與未經殼聚糖修飾脂質體相比其具有顯著的抗氧化活性。GIBIS等[45]通過高壓均質法制得殼聚糖涂層包被葡萄籽多酚脂質體,研究表明可以通過殼聚糖涂層來減少脂質體中葡萄籽多酚的釋放,使其抗氧化活性得以保留。因此,使用殼聚糖涂層脂質體可以成為在食品工業中制備天然強效抗氧化劑的潛在方法。

5.4 包埋維生素和天然色素

維生素是維持人類正常生理功能的一種有機化合物,是生物必需的營養物質。近些年,對包含維生素的食品研發和應用逐漸成為新潮流趨勢。但其穩定性較差,易受外界環境影響而發生分解,因此有必要通過一些穩態化技術來提高其理化穩定性和生物利用率。利用殼聚糖膜表面修飾的脂質體包埋維生素,可以達到此效果,以推動維生素在食品行業中應用的深入研究。RABELO等[46]通過熔融乳化法制得殼聚糖涂層維生素D納米脂質體,且經殼聚糖修飾后的脂質體在25 ℃下可穩定保持60 d,并且沒有發現脂質體內維生素D的泄露。這表明殼聚糖修飾脂質體有望成為穩定維生素的新策略。

在自然界的植物中存在著含量豐富且健康的天然色素,因其具有顏色、無毒無害,同時具有多種生理活性如抗氧化、抗衰老、抗腫瘤、降血脂等,近年來通常作為著色劑和抗氧化劑添加到食品中,以延長產品的貨架期。但由于色素不穩定、生物利用率低、不易被人體吸收等原因,因此人們采用殼聚糖膜表面修飾脂質體對其包埋以提高生物利用度和穩定性。CUOMO等[47]對殼聚糖涂層包覆姜黃素脂質體進行了體外消化研究,發現其在小腸吸收效果最好,提高了姜黃素的生物利用度。

5.5 其他應用

除此之外,還有一些將殼聚糖膜表面修飾脂質體經噴霧干燥制成脂質體粉末在食品領域中的應用研究。GüLTEKIN-?ZGüVEN等[48]利用殼聚糖修飾含有黑桑提取物脂質體并將其噴霧干燥制成脂質體粉末添加到黑巧克力當中,以保護黑巧克力中的花青素含量,通過改變精煉溫度和pH值使其含量最高達76.8%。此研究說明殼聚糖涂層脂質體在功能性巧克力生產工業中具有一定潛力。AKGüN等[49]制備了殼聚糖涂層酸櫻桃提取物脂質體粉末將其摻入到攪拌型酸奶中,降低了酸奶的脫水收縮性,酸櫻桃提取物在貯藏期間也受到保護,提高了其穩定性。

6 展望

殼聚糖具有較好的生物相容性、可降解和吸收特性、生物黏附性等優勢,可以作為生物聚合物對脂質體進行修飾制備成殼聚糖膜表面修飾脂質體。近些年,在食品領域中,殼聚糖膜表面修飾脂質體在包覆脂類、蛋白質、抗氧化劑、維生素和天然色素等方面具有深遠意義,在藥物遞送領域的研究也受到了愈來愈多科研人員的關注。目前,人們已經通過改變殼聚糖的濃度、分子質量以及采用殼聚糖和其他物質逐層修飾等方法使脂質體獲得更高的理化穩定性和生物利用率。盡管如此,殼聚糖膜表面修飾脂質體仍存在貯藏期間性質不穩定、內容物發生泄露、釋放時間早等問題,因此應進一步深入研究如何通過更簡便且廉價、耗時短的制備方法制備出粒徑更小、理化穩定性和生物利用率更高且不容易泄露、不易發生聚集的殼聚糖膜表面修飾脂質體。