姜黃素運(yùn)輸載體及其在保健食品中的應(yīng)用研究進(jìn)展

路方慧，疏如心，牛瑞雪，李雪茹，劉小陽(yáng)，張東京

（宿州學(xué)院生物與食品工程學(xué)院，安徽 宿州 234000）

姜黃素是從姜類植物姜黃中提取的一種酚類物質(zhì)，具有抗氧化、抗癌的功效[1]，許多國(guó)家將其作為食品的著色劑和調(diào)味劑，用于改善口感[2]。此外，姜黃素還具有抗菌和抑制癌細(xì)胞的作用[3]。但姜黃素的水溶性差和不穩(wěn)定性，導(dǎo)致其生物利用率差，限制其在食品領(lǐng)域的應(yīng)用[4]。為了改變這一現(xiàn)狀，提高姜黃素在食品領(lǐng)域的應(yīng)用，很多學(xué)者進(jìn)行了廣泛的研究，發(fā)現(xiàn)利用納米載體（如姜黃素納米顆粒、姜黃素納米脂質(zhì)體、姜黃素納米乳化體系、植物糖原姜黃素復(fù)合納米粒等）技術(shù)能提高姜黃素生物利用率，還適當(dāng)提高抗氧化的功效，從而拓寬了姜黃素的應(yīng)用和保健食品的開(kāi)發(fā)，闡述了提高姜黃素生物利用率的方法，并對(duì)其在保健食品方面的應(yīng)用進(jìn)行展望。

1 姜黃素的結(jié)構(gòu)及姜黃素抗氧化原理

姜黃素含多種化學(xué)基團(tuán)，從結(jié)構(gòu)上來(lái)說(shuō)，姜黃素有2個(gè)像肉桂醛的苯丙烯?；羌?，2個(gè)苯環(huán)上各有1個(gè)酚羥基和1個(gè)甲氧基，丙烯基與1個(gè)β-雙酮/烯醇式結(jié)構(gòu)連接，結(jié)構(gòu)具有對(duì)稱性。酚羥基和二酮結(jié)構(gòu)作為主要的活性基團(tuán)，能與自由基結(jié)合，其中酚羥基可能有消除自由基的作用，苯環(huán)上的甲氧基則進(jìn)一步加強(qiáng)抗氧化活性。

2 姜黃素運(yùn)輸載體制備

2.1 姜黃素納米顆粒

納米顆粒是將藥物微?；蛘咚幬锉旧?，吸附載體中制成納米載體微粒10～100 nm，再以此為基礎(chǔ)制出符合不同需求的制劑。有研究表明，納米載體直徑越小，越容易被腸胃吸收，從而發(fā)揮內(nèi)部姜黃素的作用。同時(shí)，外部載體隔絕體內(nèi)環(huán)境的影響，保證在中性或者堿性pH值、熱等因素下不會(huì)氧化分解，延長(zhǎng)揮發(fā)時(shí)間，緩慢持續(xù)發(fā)揮姜黃素的功效。

學(xué)者發(fā)現(xiàn)，利用納米顆?？梢蕴岣呓S素的水溶性和穩(wěn)定性，且保持其抗氧化性。初期一些學(xué)者只用天然大分子糖作為納米材料。Yadav A等人[5]利用乳液法將姜黃素和殼聚糖制成姜黃素殼聚糖納米顆粒，該顆粒粒徑只有50 nm，易吸收，發(fā)現(xiàn)不僅比單一的姜黃素更具有穩(wěn)定性，還能預(yù)防重金屬的中毒。為了更深入研究姜黃素的穩(wěn)定性，將2種及2種以上的天然大分子糖與姜黃素形成納米顆粒。Settapon Bhunchu等人[6]加入另一種大分子糖海藻酸鈉，利用乳化法和離子凝膠法將姜黃素包裹在載體內(nèi)部形成海藻酸鈉-殼聚糖納米顆粒，對(duì)比發(fā)現(xiàn)隨著姜黃素的比例增加，有2種糖的納米顆粒比只含有一種糖的穩(wěn)定性要高，更利于人體內(nèi)部吸收。

一些學(xué)者只用天然大分子蛋白質(zhì)作為納米材料，采用蛋白質(zhì)除了考慮到無(wú)毒無(wú)害，還有蛋白質(zhì)在水溶液中具有乳化穩(wěn)定性，因而制作的姜黃素納米顆粒也會(huì)穩(wěn)定[7]。Pan K等人[8]先將酪蛋白酸鈉和姜黃素溶于乙醇溶液，再利用噴霧干燥的方法制備包含姜黃素的酪蛋白酸鈉納米顆粒。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)姜黃素的水溶性提升40倍，而且其抗氧化性也大幅度提高。而后有許多學(xué)者發(fā)現(xiàn)玉米醇溶蛋白與姜黃素制備的納米顆粒功效最好，主要是因?yàn)榻S素是疏水性分子，與大多數(shù)蛋白質(zhì)沒(méi)有很強(qiáng)的結(jié)合力，而玉米醇溶蛋白自身?yè)碛泻芏嗍杷鶊F(tuán)，容易利用反溶劑沉淀法制備納米顆粒[9]。研究發(fā)現(xiàn)，利用天然大分子多糖或蛋白質(zhì)等生物有機(jī)材料與玉米醇蛋白制備姜黃素納米顆粒，用于修飾表面結(jié)構(gòu)適當(dāng)彌補(bǔ)一些不足[10]。利用蛋白質(zhì)和多糖復(fù)合后制備的納米顆粒更小，而且對(duì)姜黃素的包埋率更好，對(duì)光、pH值、熱等比單獨(dú)使用蛋白質(zhì)或者多糖有更強(qiáng)的穩(wěn)定性和生物利用率，利于姜黃素的吸收。Sun C X等人[11]將玉米醇溶蛋白與蟲(chóng)膠利用反溶劑沉淀法制備復(fù)合納米顆粒。結(jié)果表明，玉米醇溶蛋白與蟲(chóng)膠復(fù)合比單獨(dú)使用玉米醇溶蛋白包裹姜黃素穩(wěn)定性、生物利用率好。由此說(shuō)明，2種結(jié)合的生物大分子材料比單獨(dú)一種天然大分子材料來(lái)包裹姜黃素效果更好，更利于納米顆粒進(jìn)入人體，將內(nèi)部姜黃素最大限度地被人體吸收，并且這種納米顆粒可以保持和提高其抗氧化性，滿足人們對(duì)預(yù)防衰老、增強(qiáng)免疫力的需求，因而用納米顆粒注入保健食品中能擴(kuò)大姜黃素的應(yīng)用范圍。

2.2 姜黃素納米脂質(zhì)體

在溶液中，當(dāng)磷脂分子形成單層微膠束或是磷脂雙分子層時(shí)，姜黃素進(jìn)入到微膠束的疏水性區(qū)域中，從而提高姜黃素的溶解度和生物利用率[12]。因此，這種獨(dú)特的結(jié)構(gòu)可以擴(kuò)展姜黃素脂質(zhì)體在保健食品領(lǐng)域應(yīng)用范圍。一些學(xué)者將膽固醇和磷脂作為制備姜黃素脂質(zhì)體材料[13]，發(fā)現(xiàn)抗氧化性顯著提高，且對(duì)pH值和金屬離子有抵抗性，但是用膽固醇作為材料對(duì)人體的血脂有不利影響，不利于身體健康。Peng S等人[14]用殼聚糖代替膽固醇，解決了血脂問(wèn)題，將殼聚糖與磷脂制出復(fù)合納米脂質(zhì)體，結(jié)果表明，比單一磷脂的抗氧化活性更高。納米脂質(zhì)體的抗氧化活性和水溶性更好，但是其穩(wěn)定性還有待提高，需要學(xué)者們研究更多的方法達(dá)到更好的生物利用率。納米脂質(zhì)體相比于上面的納米顆粒，其水溶性會(huì)提高，但是穩(wěn)定性不如納米顆粒，且包埋率和負(fù)載率制備過(guò)程較為繁瑣。

2.3 姜黃素納米乳液

納米乳化體系較傳統(tǒng)的乳化體系粒徑更小、穩(wěn)定性更好，而且對(duì)姜黃素的包埋率和包含率也很高。制備方法簡(jiǎn)單，溶液較為清澈。納米乳是一種由油相、水相、表面活性劑及輔助材料組成，具有熱穩(wěn)定的多組分散體系，粒徑一般不大于200 nm[15]。

Ahmed K等人[16]先將姜黃素的納米乳液同姜黃素的普通乳液體系進(jìn)行對(duì)比，通過(guò)在溫室條件下的儲(chǔ)存，發(fā)現(xiàn)納米乳液比普通乳液更穩(wěn)定，姜黃素也不易流失。由于過(guò)量的乳化劑不利于人類的健康，因而有學(xué)者開(kāi)始研究用什么可以代替乳化劑的功能并且不影響健康。Li M等人[17]利用乳清分離蛋白代替乳化劑，試驗(yàn)效果較好，體現(xiàn)在離子強(qiáng)度和熱處理均有較好的耐受力和穩(wěn)定性。不僅提高了穩(wěn)定性，又讓納米乳液更加健康可供人體食用。油脂不僅僅是納米乳構(gòu)成材料的組分，也是利于姜黃素在腸道吸收的催化劑。研究者發(fā)現(xiàn)油脂的優(yōu)點(diǎn)，大力開(kāi)展這方面試驗(yàn)，Ahmed K等人[16]將不同的油脂進(jìn)行對(duì)比，主要觀察不同油脂對(duì)姜黃素的消化速度和消化程度，發(fā)現(xiàn)消化速度的順序?yàn)槎烫兼溣椭局刑兼溣椭鹃L(zhǎng)碳鏈油脂，而消化程度的順序?yàn)橹刑兼溣椭径烫兼溣椭鹃L(zhǎng)碳鏈油脂，說(shuō)明中碳鏈油脂更適合作為姜黃素納米乳化體系。制備的乳化液除了具備較高的穩(wěn)定性，還促進(jìn)了其抗氧化性和負(fù)載率，進(jìn)而提高了姜黃素的生物利用率。

Joung H J等人[18]將姜黃素納米乳液利用高壓均質(zhì)原理放入保健牛奶中，與普通乳液對(duì)比粒徑減小1倍，且在常溫條件中可以貯藏3個(gè)月，穩(wěn)定性好。這樣多重優(yōu)點(diǎn)的保健牛奶，既有較高的穩(wěn)定性，又具有姜黃素的抗氧化性、抗癌性，能開(kāi)拓保健食品領(lǐng)域的市場(chǎng)。

2.4 姜黃素固體脂質(zhì)納米顆粒

固體脂質(zhì)納米顆粒是指粒徑在50～500 nm，呈球狀，由天然的乳化劑（如卵磷脂、烷基糖苷等）及由固態(tài)天然的內(nèi)脂（如三硬脂酸甘油酯、單硬脂酸甘油酯、蜂蠟、動(dòng)物脂肪、長(zhǎng)碳鏈脂肪酸等）組合作為載體[19]。

已有研究表明，固體脂質(zhì)納米顆?？梢蕴岣呓S素的抗氧化活性和生物利用率。Narayanan N等人[20]選擇三油酸甘油酯、三辛酸甘油酯、甘油單硬脂苷酸等作為固體載體包裹姜黃素，結(jié)果表明其包封率較好，而且當(dāng)人體口服此顆粒進(jìn)入胃腸道時(shí)，在血液和組織液中姜黃素質(zhì)量濃度顯著提高，從之前的最大50 ng/mL提到100 ng/mL。采用常規(guī)的脂質(zhì)，雖然在常溫下貯藏可達(dá)數(shù)月之久，但無(wú)法在消化系統(tǒng)內(nèi)長(zhǎng)時(shí)間停留，姜黃素不能將最大功效緩慢釋放，因此考慮用多糖來(lái)修飾顆粒表面改變性質(zhì)，增強(qiáng)吸附性，從而提高生物利用率[21]。Ramalingam P等人[22]采用高速剪切均質(zhì)和超聲波技術(shù)，制備出姜黃素固體脂質(zhì)納米顆粒，而后再用殼聚糖作為多糖修飾該顆粒使粒徑增大了1倍，包埋率和負(fù)載率高，而且腸胃的消化時(shí)間也就增加了1倍，從而姜黃素就能在體內(nèi)緩慢完全釋放，提高姜黃素生物利用率。

2.5 其他納米載體

除上述介紹的幾種主要姜黃素納米載體外，近年來(lái)還發(fā)現(xiàn)了微球、微囊、包合物可作為姜黃素的運(yùn)輸載體。Li F等人[23]將四氧化三鐵具有磁性大的材料包裹在姜黃素聚乳酸磁性微球，這其中的磁性物質(zhì)可以使姜黃素更準(zhǔn)確地定位到對(duì)應(yīng)的靶細(xì)胞，使藥效更有針對(duì)性。Yallapu M M等人[24]以β-環(huán)糊精作為壁紙包合姜黃素，通過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)隨著姜黃素與β-環(huán)糊精的比例升高，可以改善姜黃素包合物的產(chǎn)率。

3 姜黃素在保健食品上的研究進(jìn)展

姜黃素是藥食同源的物質(zhì)，可作為食品進(jìn)行內(nèi)服，又具有很好的抗氧化活性，起到預(yù)防衰老和提高免疫力的能力，符合人們對(duì)身體健康的要求，在保健食品領(lǐng)域具有一定的市場(chǎng)?，F(xiàn)在市場(chǎng)上已有利用姜黃素運(yùn)載體系制備具有保健功效的牛奶、飲料、餅干、固體速溶沖劑等。日本開(kāi)發(fā)的具有解酒、護(hù)肝、防宿醉功能的飲料“姜黃力源”，我國(guó)開(kāi)發(fā)的對(duì)化學(xué)性肝損傷有輔助保護(hù)功能、增強(qiáng)免疫力的“肝婷牌姜黃膠囊”和具有抗氧化功能的“姜康牌姜黃銀參膠囊”等保健食品新產(chǎn)品，已通過(guò)國(guó)家保健食品注冊(cè)，并投放市場(chǎng)[25]。

4 結(jié)語(yǔ)

姜黃素作為藥食同源的藥材，本身無(wú)毒無(wú)害就可食用，又具有抗氧化、抗炎、抗癌、抗心血管疾病等諸多優(yōu)點(diǎn)，利用納米顆粒、納米脂質(zhì)體、納米乳液、納米固體顆粒等不僅能改善姜黃素的穩(wěn)定性，在熱、光、中堿性情況下不易分解，還能運(yùn)輸?shù)较鄳?yīng)靶細(xì)胞再緩慢釋放藥性，提高生物利用率，而且提高了抗氧化等活性。并且姜黃素也是食品添加劑，可以在保健食品的基礎(chǔ)上增添相應(yīng)的口感和色澤。但是，姜黃素納米載體仍面臨一些待解決問(wèn)題。主要來(lái)說(shuō)是負(fù)載率還比較低；相關(guān)科技水平也不太成熟，無(wú)法大規(guī)模生產(chǎn)；整體的安全性問(wèn)題也沒(méi)有研究成熟，沒(méi)有真正運(yùn)用到活體上，還在基礎(chǔ)階段。