冉林武，米 佳，祿 璐，陳 菲，羅 青，李曉鶯，閆亞美,*，曹有龍，黃慶榮*

（1.寧夏醫(yī)科大學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心，寧夏 銀川 750004；2.寧夏農(nóng)林科學(xué)院枸杞工程技術(shù)研究所，寧夏 銀川 750002；3.羅格斯新澤西州立大學(xué)食品科學(xué)系，美國 新澤西 新布朗斯維克 08901-8520）

黑果枸杞（Lycium ruthenicum Murr.）為茄科枸杞屬多年生灌木，主要分布在我國寧夏、新疆、西藏、青海、內(nèi)蒙古、甘肅等地區(qū)的鹽堿地、干旱地，屬于典型的荒漠植物。其早期作為一種藏藥收載于《本草晶珠》、《四部醫(yī)典》等藏醫(yī)藥著作中，用于治療心熱病、心臟病、月經(jīng)不調(diào)、停經(jīng)、高血壓、內(nèi)分泌失調(diào)等病癥[1]。現(xiàn)代研究表明，黑果枸杞果實(shí)富含鮮見的?；珷颗Ｋ鼗ㄉ誟2-4]，該類花色苷具有顯著的抗氧化等生物活性，可清除各種自由基[5]，有效地保護(hù)血管內(nèi)皮細(xì)胞[6]、PC12神經(jīng)細(xì)胞[7]的氧化損傷。同其他花色苷一樣，黑果枸杞花色苷穩(wěn)定性易受到外界環(huán)境如氧化劑、親核試劑、酶、金屬離子、溫度以及光照等外界環(huán)境影響，因而限制了其在食品工業(yè)中的廣泛應(yīng)用[8-9]。

微膠囊技術(shù)是一種用天然或合成高分子將固體、液體等物質(zhì)包埋形成微小粒子的技術(shù)。它使被包埋物質(zhì)與外界環(huán)境隔離，有效保護(hù)了其原有活性，增加其貯存穩(wěn)定性。因食品來源帶電荷的多糖和蛋白質(zhì)具有良好的生物降解性和無毒性，成為制備食品納米輸送載體的良好高分子材料[10-11]。其中，多糖類最常用的是殼聚糖（聚葡萄糖胺(1-4)-2-氨基-P-D-葡萄糖（chitosan，CS））和海藻酸鈉。CS是甲殼素的脫乙酰衍生物，具有良好的親水性、生物相容性和生物可降解性，對(duì)人體安全、無毒副作用。CS帶有氨基，是唯一一種帶正電荷的多糖。因此，CS在水溶液中能夠通過靜電相互作用與帶負(fù)電的聚合物、大分子及一些多聚陰離子組裝形成納米膠囊，在包封生物活性分子的過程中發(fā)揮獨(dú)特的作用[12]。

酪蛋白磷酸肽（casein phosphopeptides，CPP）是以牛乳酪蛋白為原料，用胰酶或胰蛋白酶水解的具有生物活性的多肽。CS與CPP復(fù)合凝膠體系包埋多酚類物質(zhì)，能夠有效地降低茶葉兒茶素等功效成分在胃腸道降解，增強(qiáng)其在小腸的吸收，從而提高其生物利用率[13]。此外，CPP與CS復(fù)合能夠有效降低CS納米顆粒的細(xì)胞毒性。Shoichet認(rèn)為多肽修飾改性高分子聚合物能夠有效地消除高分子本身的細(xì)胞排異性，從而增強(qiáng)材料的生物相容性[14]。

花色苷通過納米微膠囊技術(shù)包埋，與游離花色苷溶液相比不會(huì)破壞其固有特性，且表現(xiàn)出更強(qiáng)的抗氧化損傷[15]、神經(jīng)保護(hù)[16]、皮膚成纖維細(xì)胞暴露于長波長紫外線輻射下的潛在光保護(hù)能力[17]等生物活性，可能的機(jī)制在于納米包埋能夠提高其生物穩(wěn)定性[18]。用于花色苷納米包埋的材料有金屬[16]和生物可降解大分子材料（CS[18]、聚乙二醇[19]、卵磷脂[20]、牛血清白蛋白[21]等）。本研究在上述研究的理論和技術(shù)基礎(chǔ)上，通過CS與CPP復(fù)合凝膠體系制備CS-CPP黑果枸杞花色苷納米顆粒，并優(yōu)化其制備工藝，旨在通過微膠囊技術(shù)提高黑果枸杞花色苷的穩(wěn)定性。同時(shí)，研究了CS-CPP黑果枸杞花色苷納米顆粒對(duì)體外氧化低密度脂蛋白（oxidized low-density lipoprotein，ox-LDL）誘導(dǎo)的人臍靜脈內(nèi)皮EAhy926細(xì)胞氧化損傷的保護(hù)作用，為黑果枸杞花色苷的生物利用提供理論和技術(shù)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

CS（分子質(zhì)量100 kDa、脫乙酰率90%） 金殼生化試劑公司；CPP（含量99%） 湖北鑫源順醫(yī)藥化工有限公司；黑果枸杞 國家枸杞工程技術(shù)研究中心。

EAhy926細(xì)胞 上海細(xì)胞庫；胎牛血清 美國Gemini公司；高糖型DMEM培養(yǎng)基 美國Gibco公司；噻唑藍(lán)（thiazolyl blue tetrazolium bromide，MTT）試劑盒南京凱基生物公司。

1.2 儀器與設(shè)備

Amicon Ultra-15夾膜離心裝置、超純水制備系統(tǒng)美國Millipore公司；動(dòng)態(tài)光散射儀 美國Brookhaven公司；Zetasizer Nano-ZlS90表面電位儀 美國Malvern公司；高速離心機(jī) 美國Beckman公司；NanoScope原子力顯微鏡 美國Veeco公司；全波長酶標(biāo)儀、CO2培養(yǎng)箱、8025型pH計(jì) 美國Thermo Scientific公司；Axio Vert Al倒置生物顯微鏡 德國ZEISS公司。

1.3 方法

1.3.1 黑果枸杞花色苷的提取及質(zhì)量濃度測定

黑果枸杞花色苷的提取及質(zhì)量濃度測定依據(jù)閆亞美等[5]方法。采用質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.5%三氟乙酸-甲醇溶液提取、旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀濃縮制備黑果枸杞花色苷。采用pH示差法測定其質(zhì)量濃度。

1.3.2 CS-CPP黑果枸杞花色苷納米顆粒的制備

采用離子凝膠化法[13]進(jìn)行黑果枸杞花色苷納米顆粒制備。將不同質(zhì)量濃度CS溶于體積分?jǐn)?shù)1%醋酸溶液，超聲輔助溶解，直到溶液呈透明狀。用1 mol/L鹽酸或氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)CS和質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.5% CPP溶液的pH值至4。室溫條件下攪拌，將2 mg/mL黑果枸杞花色苷溶液等體積添加到質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.5% CPP溶液中。然后分別將1.0、0.8、0.6、0.5、0.4、0.2 mg/mL CS溶液等體積加入CPP-黑果枸杞花色苷溶液中，使其自發(fā)形成CS-CPP黑果枸杞花色苷納米顆粒。

1.3.3 CS-CPP黑果枸杞花色苷納米顆粒粒徑及分布的測定

動(dòng)態(tài)光散射方法[20]測定CS-CPP黑果枸杞花色苷納米顆粒的粒徑及聚合分散系數(shù)。散射光角度固定在90°，測定溫度為（25±1）℃。儀器所用光源是固定激光，操作波長658 nm，功率30 mW。所有實(shí)驗(yàn)均進(jìn)行4 次。

1.3.4 CS-CPP黑果枸杞花色苷納米顆粒表面電勢(shì)的測定

應(yīng)用Zetasizer Nano-ZlS90表面電位儀測定CS-CPP黑果枸杞花色苷納米顆?；旌衔锏谋砻骐妱?shì)[13]。實(shí)驗(yàn)在（25±1）℃下進(jìn)行4 次。

1.3.5 CS-CPP黑果枸杞花色苷納米顆粒表面形態(tài)的觀察

應(yīng)用原子力顯微鏡觀察納米顆粒的表面形態(tài)[13]。樣品溶液浸涂在新鮮清潔的云母片表面1 h，氮?dú)獯蹈伞椈沙?shù)為40 N/m。室溫下觀察顆粒表面形態(tài)。

1.3.6 CS-CPP黑果枸杞花色苷納米顆粒中花色苷包封率和載藥量的測定

花色苷包封率根據(jù)Dupeyrón等[19]的方法測定。將CS-CPP黑果枸杞花色苷納米顆粒轉(zhuǎn)入Amicon Ultra-15夾膜離心過濾裝置中，離心，冷凍干燥被截留在過濾裝置中的納米顆粒。采用pH示差法測定濾液中花色苷的質(zhì)量濃度。包封率、載藥量的計(jì)算分別如式（1）、（2）所示。

1.3.7 花色苷體外釋放曲線的測定

將1.3.2節(jié)獲得的CS-CPP黑果枸杞花色苷納米顆粒（CS最終質(zhì)量濃度為0.25 mg/mL）用0.01 mol/L pH 7.0磷酸鹽緩沖液（phosphate buffered saline，PBS）稀釋，定容到2 mL，置于37 ℃水浴鍋中。分別將孵育0、1、2、4、6、8 h的CS-CPP黑果枸杞花色苷納米顆粒加入到Amicon Ultra-15夾膜離心過濾裝置中，離心、收集濾液，檢測濾液中花色苷的質(zhì)量濃度[13]?；ㄉ阵w外釋放率按式（3）計(jì)算。采用Higuchi方程計(jì)算納米顆粒體外釋放花色苷的釋放曲線。

1.3.8 MTT法檢測CS-CPP黑果枸杞花色苷納米顆粒對(duì)EAhy926細(xì)胞增殖的影響

將濃度為4×105個(gè)/mL的EAhy926細(xì)胞懸液接種于96 孔板，每孔加入100 μL，置于37 ℃、5% CO2培養(yǎng)箱內(nèi)繼續(xù)培養(yǎng)12 h后更換培養(yǎng)液，加入花色苷質(zhì)量濃度分別為0（對(duì)照）、100、200、300、400 μg/L的CS-CPP黑果枸杞花色苷納米顆粒，每個(gè)質(zhì)量濃度梯度設(shè)5 個(gè)復(fù)孔。以只含培養(yǎng)基和CS-CPP黑果枸杞花色苷納米顆粒、無細(xì)胞孔為空白。培養(yǎng)箱內(nèi)孵育24 h后每孔加入50 μL 1×MTT溶液（1 000 mg/L），37 ℃培養(yǎng)箱內(nèi)孵育4 h，棄去孔內(nèi)含有MTT的培養(yǎng)液，加入150 μL二甲基亞砜，室溫低速搖床振蕩10 min使結(jié)晶物充分溶解，在全波長酶標(biāo)儀550 nm波長處測定細(xì)胞OD值[2]。細(xì)胞相對(duì)存活率按式（4）計(jì)算。

式中：ODs為樣品孔OD值；ODb為空白孔OD值；ODc為對(duì)照孔OD值。

1.3.9 CS-CPP黑果枸杞花色苷納米顆粒對(duì)ox-LDL誘導(dǎo)的EAhy926細(xì)胞氧化損傷的影響

將濃度為4×105個(gè)/mL的EAhy926細(xì)胞懸液接種于96 孔板，加入含花色苷質(zhì)量濃度分別為0（對(duì)照）、50、100、150、200 μg/L的CS-CPP黑果枸杞花色苷納米顆粒，每個(gè)質(zhì)量濃度設(shè)5 個(gè)復(fù)孔。培養(yǎng)12 h后，除對(duì)照組外，每孔加入終質(zhì)量濃度為80 mg/L的ox-LDL。以只含培養(yǎng)基和CS-CPP黑果枸杞花色苷納米顆粒、無細(xì)胞孔為空白。37 ℃培養(yǎng)箱內(nèi)孵育12 h后，每孔加入50 μL 1×MTT（1 000 mg/L），之后于37 ℃培養(yǎng)箱內(nèi)孵育4 h，棄去孔內(nèi)含有MTT的培養(yǎng)液，加入150 μL二甲基亞砜，室溫低速搖床振蕩10 min使結(jié)晶物充分溶解，用全波長酶標(biāo)儀在550 nm波長處測定細(xì)胞OD值。細(xì)胞存活率按式（4）計(jì)算。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

實(shí)驗(yàn)所有數(shù)據(jù)進(jìn)行4 次重復(fù)，并使用SAS軟件單因素方差分析進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，P＜0.05為差異顯著。使用Excel 2007軟件作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 CS質(zhì)量濃度對(duì)CS-CPP黑果枸杞花色苷納米顆粒粒徑及分布的影響

一般情況下，理想的納米微膠囊應(yīng)具有較小的粒徑[22-23]。由圖1可見，CS質(zhì)量濃度對(duì)CS-CPP黑果枸杞花色苷納米顆粒粒徑及分布影響較大。當(dāng)CS質(zhì)量濃度為0.10 mg/mL時(shí)，形成的顆粒粒徑為290 nm，聚合分散系數(shù)為0.32；當(dāng)CS質(zhì)量濃度增加到0.20～0.30 mg/mL時(shí)，顆粒粒徑下降到215～239 nm，聚合分散系數(shù)也下降到0.10～0.14，說明此時(shí)的CS-CPP黑果枸杞花色苷納米顆粒體系比較穩(wěn)定；當(dāng)CS質(zhì)量濃度升高到0.40～0.50 mg/mL時(shí)，CS-CPP黑果枸杞花色苷納米顆粒粒徑呈增大趨勢(shì)，聚合分散系數(shù)也升高到0.26～0.37，說明該體系不穩(wěn)定。賀博[24]制備的藍(lán)莓花色苷納米膠囊顆粒粒徑為214 nm，與本實(shí)驗(yàn)所得較穩(wěn)定的CS-CPP黑果枸杞花色苷納米顆粒粒徑差異較小。

圖1 CS質(zhì)量濃度對(duì)CS-CPP黑果枸杞花色苷納米顆粒粒徑及分布的影響Fig. 1 Effect of CS concentration on particle size and polydispersity index of CS-CPP nanoparticles containing Lycium ruthenicum Murr. anthocyanins

2.2 CS質(zhì)量濃度對(duì)CS-CPP黑果枸杞花色苷納米顆粒表面電勢(shì)的影響

圖2 CS質(zhì)量濃度對(duì)CS-CPP黑果枸杞花色苷納米顆粒表面電勢(shì)的影響Fig. 2 Effect of CS concentration on zeta potential of CS-CPP nanoparticles containing Lycium ruthenicum Murr. anthocyanins

由圖2可見，隨著CS質(zhì)量濃度的升高，形成的納米顆粒表面電勢(shì)開始增加，當(dāng)CS質(zhì)量濃度在0.20～0.30 mg/mL時(shí)，表面電勢(shì)從36 mV升至38 mV。納米顆粒表面電勢(shì)與分子的穩(wěn)定性有關(guān)，溶液中納米微膠囊的表面電勢(shì)絕對(duì)值越大，其凝膠狀態(tài)相對(duì)越穩(wěn)定，即溶解或分散可以抵抗聚集。相反，表面電勢(shì)絕對(duì)值越小，納米微膠囊越傾向于凝結(jié)或凝聚，即吸引力超過了排斥力，分散穩(wěn)定性被破壞，易發(fā)生凝結(jié)或凝聚。當(dāng)CS質(zhì)量濃度大于0.20 mg/mL后，CS-CPP黑果枸杞花色苷納米微膠囊具有較大的表面電勢(shì)，表明其穩(wěn)定性相對(duì)較好。該結(jié)果高于賀博[24]制得的羧甲基CS-CS鹽酸鹽納米膠囊。

2.3 CS質(zhì)量濃度對(duì)CS-CPP黑果枸杞花色苷納米顆粒包封率和載藥量的影響

圖3 CS質(zhì)量濃度對(duì)CS-CPP黑果枸杞花色苷納米顆粒包封率的影響Fig. 3 Effect of CS concentration on encapsulation efficiency of CS-CPP nanoparticles containing Lycium ruthenicum Murr. anthocyanins

由圖3可見，當(dāng)CS質(zhì)量濃度從0.10 mg/mL增加到0.25 mg/mL時(shí)，CS-CPP對(duì)黑果枸杞花色苷的包封率也不斷增加；CS質(zhì)量濃度為0.25 mg/mL時(shí)包封率達(dá)到最高（70.2%）；當(dāng)CS質(zhì)量濃度增加到0.30～0.50 mg/mL時(shí)，包封率快速下降。

圖4 CS質(zhì)量濃度對(duì)CS-CPP黑果枸杞花色苷納米顆粒載藥量的影響Fig. 4 Effect of CS concentration on loading rate of CS-CPP nanoparticles containing Lycium ruthenicum Murr. anthocyanins

由圖4可見，CS-CPP黑果枸杞花色苷納米顆粒的載藥量變化曲線與包封率相似。這可能是因?yàn)殡S著CS質(zhì)量濃度的升高，其形成更大的凝膠復(fù)合物結(jié)構(gòu)，使得包封率和載藥量增加。但是，繼續(xù)增加CS質(zhì)量濃度，不僅減小了用于包封黑果枸杞花色苷凝膠狀結(jié)構(gòu)的空間體積，而且使溶液中納米顆粒團(tuán)聚而形成絮狀沉淀，導(dǎo)致包封率和載藥量下降[25]。藥物包封率低是高分子藥物輸送系統(tǒng)中的一個(gè)缺點(diǎn)，在很大程度上限制了其應(yīng)用。CS-CPP納米顆粒具有較高的黑果枸杞花色苷包封率，可作為其潛在的包封和輸送載體。

2.4 花色苷納米顆粒體外釋放分析

由圖5可見，當(dāng)將制備的CS-CPP黑果枸杞花色苷納米顆粒在pH 7.0 PBS中37 ℃孵育時(shí)，隨著孵育時(shí)間的延長，花色苷的釋放率增加。在2 h時(shí)其釋放率為24.3%；4～8 h時(shí)釋放率在54.4%～64.2%之間，且增加速率減慢。胡冰[12]發(fā)現(xiàn)CS-CPP納米顆粒中表沒食子兒茶素沒食子酸酯體外釋放2 h時(shí)釋放率為20.5%，6 h時(shí)為32.4%。利用Higuchi方程對(duì)釋放曲線進(jìn)行回歸分析，建立載藥納米顆粒的釋放動(dòng)力學(xué)函數(shù)關(guān)系方程式：Q/%＝31.42t1/2－18.02（R2＝0.953），其中t1/2＝2.16 h。He Bo等[26]報(bào)道體外釋放2 h時(shí)CS納米顆粒中花色苷釋放率為47.73%，CS能顯著降低花色苷體外釋放率，利于花色苷活性的保存。納米顆粒釋放率的差異可能與納米顆粒與包封物交聯(lián)的結(jié)構(gòu)有關(guān)[27]。

圖5 CS-CPP黑果枸杞花色苷納米顆粒體外釋放率Fig. 5 Release percentage of CS-CPP nanoparticles containing Lycium ruthenicum Murr. anthocyanins

2.5 CS-CPP黑果枸杞花色苷納米顆粒表面形態(tài)

圖6 CS-CPP黑果枸杞花色苷納米顆粒表面形態(tài)Fig. 6 Surface morphology of CS-CPP nanoparticles containing Lycium ruthenicum Murr. anthocyanins

應(yīng)用原子力顯微鏡觀察CS-CPP黑果枸杞花色苷納米顆粒的表面形態(tài)。如圖6所示，形成的納米顆粒呈不規(guī)則球形，直徑為215.3 nm，表面電勢(shì)為36 mV，顆粒粒徑聚合分散系數(shù)為0.10。CS-CPP自組裝形成納米顆粒主要是由于CPP上帶負(fù)電荷的磷酸基團(tuán)與CS上帶正電荷的—NH3＋基團(tuán)之間的靜電相互作用[28]。Lan Yaqi等[29]報(bào)道CPP-CS納米粒子的典型粒徑為100～400 nm，而當(dāng)發(fā)生復(fù)合凝聚時(shí)，其粒徑增加到900 nm。本實(shí)驗(yàn)制備的CS-CPP黑果枸杞花色苷納米顆粒粒徑較小，且正的表面電荷能夠防止中和絡(luò)合物的聚集，導(dǎo)致納米顆粒分布均勻。

2.6 CS-CPP黑果枸杞花色苷納米顆粒對(duì)EAhy926細(xì)胞增殖的影響

圖7 CS-CPP黑果枸杞花色苷納米顆粒對(duì)EAhy926細(xì)胞增殖的影響Fig. 7 Effect of CS-CPP nanoparticles containing Lycium ruthenicum Murr. anthocyanins on the proliferation of EAhy926 cells

如圖7所示，當(dāng)CS-CPP納米顆粒中黑果枸杞花色苷質(zhì)量濃度為100 μg/L時(shí)，能顯著促進(jìn)EAhy926細(xì)胞增殖；但當(dāng)黑果枸杞花色苷質(zhì)量濃度為400 μg/L時(shí)，能夠顯著降低EAhy926細(xì)胞存活率。花色苷是植物界中數(shù)量最多的水溶性色素，屬于黃酮類化合物家族。很多研究表明富含花色苷的水果具有保護(hù)心血管的作用[30-32]。本實(shí)驗(yàn)中，低黑果枸杞花色苷質(zhì)量濃度的CS-CPP納米顆粒具有促進(jìn)EAhy926細(xì)胞增殖的作用，而高黑果枸杞花色苷質(zhì)量濃度的CS-CPP納米顆粒呈現(xiàn)一定的毒性作用，其作用機(jī)制需要進(jìn)一步研究。

2.7 CS-CPP黑果枸杞花色苷納米顆粒對(duì)ox-LDL誘導(dǎo)的

EAhy926細(xì)胞氧化損傷的影響

圖8 CS-CPP黑果枸杞花色苷納米顆粒對(duì)ox-LDL誘導(dǎo)的EAhy926細(xì)胞氧化損傷的影響Fig. 8 CS-CPP nanoparticles containing Lycium ruthenicum Murr.anthocyanins protected against ox-LDL-induced oxidative damage in EAhy926 cells

如圖8所示，ox-LDL誘導(dǎo)的氧化損傷EAhy926細(xì)胞存活率隨黑果枸杞花色苷質(zhì)量濃度增大而升高，黑果枸杞花色苷質(zhì)量濃度為100～200 μg/L時(shí)，EAhy926細(xì)胞存活率顯著升高?；ㄉ战Y(jié)構(gòu)中有多個(gè)酚羥基，具有抗氧化、清除自由基、抑制細(xì)胞氧化損傷的作用[33-34]。林麗等[35]報(bào)道黑果枸杞花色苷具有保護(hù)血管內(nèi)皮細(xì)胞免受氧化損傷的作用。本實(shí)驗(yàn)中100～200 μg/mL黑果枸杞花色苷CS-CPP納米顆粒能夠保護(hù)血管內(nèi)皮細(xì)胞免受ox-LDL誘導(dǎo)的氧化損傷。這可能與胡冰[12]報(bào)道的CS-CPP納米顆粒能夠提高活性成分的穩(wěn)定性并促進(jìn)更多活性成分進(jìn)入細(xì)胞有關(guān)。

3 結(jié) 論

利用CS與CPP復(fù)合凝膠體系制備CS-CPP黑果枸杞花色苷納米顆粒最佳條件為：pH 4條件下，2 mg/mL黑果枸杞花色苷溶液與質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.5% CPP溶液等體積混合，室溫?cái)嚢?，然后添加等體積0.20～0.30 mg/mL CS溶液。所得CS-CPP黑果枸杞花色苷納米顆粒粒徑為215.3 nm，表面電勢(shì)為36 mV，包封率為65.0%～72.2%。體外釋放實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，CS-CPP黑果枸杞花色苷納米顆粒在pH 7.0時(shí)釋放率為24.3%～64.2%。體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，CS-CPP黑果枸杞花色苷納米顆粒在花色苷質(zhì)量濃度為100～200 μg/L時(shí)能夠顯著提高ox-LDL誘導(dǎo)的氧化損傷EAhy926細(xì)胞存活率。