暨南大学理工学院汪勇教授课题组研究生余雅思在Foods期刊(Q1,IF: 5.561)发表了题为“Physicochemical and In Vitro Digestion Properties of Curcumin-Loaded Solid Lipid Nanoparticles with Different Solid Lipids and Emulsifiers”的研究论文,由仇超颖副研究员指导并作为通讯作者。
一、研究背景
近年来,人们对绿色天然的健康食品例如含有生物活性化合物的功能食品有着较高的需求。姜黄素(Cur)是一种从姜黄中分离出来的生物活性化合物,因其潜在的有益生物活性例如抗微生物、抗氧化、抗炎和抗肿瘤等而受到广泛关注,但其水溶性差,对光和热的稳定性弱、口服生物利用度低等缺陷限制了应用。因此如何有效提高Cur的稳定性和生物利用度是当前研究的热点。固体脂质纳米粒(SLNs)内核为固体脂质,由于其生物相容性高、毒性低、对热稳定性分子具有保护作用和靶向性强等优点,引起了人们的广泛关注。甘油二酯(DAG)和甘油三酯(TAG)的代谢途径存在明显区别,在肠道的消化过程中,膳食脂肪中甘油三酯的水解产物会重新被酰基转移酶酯化为 TAG,而 1,3-DAG的水解产物不能重新合成 TAG,吸收后不会在体内堆积引起肥胖,更加满足日益增长的健康需求。中长链甘油二酯(MLCD)具有甘油二酯、中链脂肪酸、长链脂肪酸的共同优点,具有减少脂肪积累,降低血脂等生理功能,作为功能性脂质和乳化剂在结构乳状液中具有广阔的应用前景。然而,目前关于甘油酯和乳化剂类型对负载Cur的SLNs的结构特征及其消化行为的影响的报道很少有限,因此研究负载Cur的SLNs的性质及消化吸收行为对于健康食品创制具有重要意义。
二、研究方法
首先采用具有不同HLB值和两亲性的表面活性剂(皂苷(SQ)、吐温20(T20)和鼠李糖脂(Rha))及纯化后的高熔点MLCD和三棕榈酸甘油酯(TP)通过熔融乳化超声法形成食品级SLNs,研究了固体脂质颗粒的大小尺寸、微观形态、环境稳定性、储存稳定性、热力学性质和晶型稳定性,以及Cur的包封率、储存过程中的释放和化学稳定性。,最后通过体外模拟胃肠消化模型探究了不同甘油酯和乳化剂对SLNs的脂基水解动力学和包封Cur的肠道释放动力学及生物利用度的影响。
三、研究成果
研究发现,与TP-SLNs相比, 基于MLCD的-SLNs具有更小的尺寸粒径和更低的表面电荷,Cur封装包封效率为87.54-95.32%,基于Rha的SLN虽然粒径最尺寸小,但对pH降低和离子强度的稳定性低。热分析和X射线衍射结果证实,具有不同脂质核的SLN显示出不同的结构、熔化和结晶曲线。乳化剂对MLCD-SLN的晶体多态性有轻微影响较小,但对TP-SLN的影响很大显著。同时,在储存过程中MLCD-SLNs的多态性转变不太显着,这说明MLCD-SLNs在储存过程中具有更好更高的物理粒径稳定性和更高的封装效率。 体外消化实验结果研究表明,乳化剂配方对Cur生物利用度有显著很大影响,其中T20-SLNs显示出比SQ-和Rha-SLNs更高的消化率和生物利用度,这可能是由于界面膜组成的差异。体外透析袋释放动力学模型分析进一步证实,Cur主要从小肠释放,与其他制剂相比,T20-SLNs显示出更快的释放速率。
四、研究结论
这项工作中呈现的结果证明,Cur的化学稳定性和生物利用度通过封装到纳米颗粒中包埋到SLN中能够得到有效提高其化学稳定性和生物利用度,并且Cur可以连续释放和运输用于肠道消化,此外,脂质基质和乳化剂种类会影响SLNs的理化性质和消化特性。与基于TP的SLN相比,基于MLCD的SLN显示出更高的储存稳定性和较小的粒径变化幅度增加。尽管Rha展示了制造小尺寸SLN的最佳较好的乳化特性,但对pH变化和离子环境的敏感性导致SLN显著易发生聚集。基于由MLCD的制备的SLN的体外消化率取决于乳化剂种类,T20-SLN显示出更高的消化率。因此,本研究的SLNs具有制备工艺简单、结构和性能可调、营养价值高等特点,能够大大增强包封Cur的稳定性和生物利用度,为设计和开发具有亲脂性生物活性化合物的功能性食品和饮料提供了新策略。
原文文献:
Yu Yasi, Chen Dechu, Lee Yee Ying, Chen Nannan, Wang Yong, Qiu Chaoying.(2023).Physicochemical and In Vitro Digestion Properties of Curcumin-Loaded Solid Lipid Nanoparticles with Different Solid Lipids and Emulsifiers. Foods. 12.
本研究得到了广东省科学技术厅(2022B0202010003)和国家自然科学基金(32101972)的资助。
作者简介:
余雅思,女,暨南大学在读硕士研究生,研究方向为基于甘油二酯固体脂质纳米粒和皮克林乳液的构建及性质研究。研究兴趣包括功能性油脂应用、脂质纳米递送体系及皮克林乳液的性质表征以及体外模拟消化分析,熟悉掌握甘油二酯的分离纯化技术、脂质纳米载体的制备、晶体微观结构分析、脂质产品流变分析等。
仇超颖,博士,副研究员,广州市珠江科技新星,研究方向为食品乳液、功能油脂开发与应用,主讲3门研究生及本科生课程,主持国家基金、省市级项目共10项,第一/通讯作者发表27篇SCI论文,申请专利10项,授权4项,副主编教材/科普书2本,获得暨南大学第九届教学成果奖一等奖(第4)。担任 Food Chemistry, Food Hydrocolloids等SCI期刊的审稿人,入选暨南“双百英才”杰出青年学者第二层次。