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脂质体的创制及在食品工业中的应用

作者:浙江微流纳米生物 日期:2026-02-12 点击:280
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近年来,脂质体因成分的可变性和优越的结构特性而受到研究者的关注。脂质体是一种以脂质为基础包封药物类似生物膜结构的球形囊泡状结构,规格从10纳米到几微米不等,结构如图1所示。 根据脂质体结构和大小可以分为小单层脂质体、大单层脂质体、多层脂质体和多囊脂质体;根据表面电荷可以分为正电荷脂质体、负电荷脂质体和中性脂质体;根据性能可以分为一般脂质体和特殊脂质体(如免疫脂质体、热敏脂质体等)。基于脂质体独特的性质,目前脂质体已应用到医药、化妆品、食品、农业等诸多领域。在食品工业中,脂质体不仅具有负载亲水、疏水及两亲生物活性物质提高其稳定性的能力,而且可提高疏水活性物质在水基为主的食品中物质的分散度和在胃肠道的生物利用度。 同时,脂质体还具有保护生物活性分子免受光和氧化剂等因素引起的降解,改变食品成分的质地,控制活性物质的释放等功能。由此可见,脂质体的研发和应用对于食品工业具有重要的意义。

图1 脂质体结构与形成示意图

图 1 脂质体结构与形成示意图

1 脂质体创制

1.1 传统创制技术

1.1.1 薄膜分散

薄膜分散法是最基本和应用最广泛的制备方法。首先,磷脂等壁材溶解在有机溶剂中,在减压条件下蒸发除去有机溶剂,形成脂膜后加入水相,脂膜吸附、膨胀后自组装成为双层结构,形成脂质体悬浮液。该方法虽操作简单且脂溶性物质包封效率高,但难以量化生产、尺寸过大、耗时长、水溶性药物包封率低。

1.1.2 有机溶剂注入

有机溶剂注入法是制备脂质体的一种重要方法。 将含有脂溶性芯材的有机溶剂注入水相介质中, 有机相会分散在水相介质中,在有机相与水相相互作用的瞬间可形成脂质体。该方法虽减少了氯仿等有毒溶剂的使用,但乙醇等有机溶剂的残留不可避免,且乙醚容易堵塞喷嘴。

1.1.3 逆向蒸发

逆向蒸发法是将脂类混合物溶解在溶剂中,在脂类溶剂蒸发后会形成脂肪膜,该膜重新溶解在有机相中,在加入携带药物的水相后形成两相体系,在减压条件下有机溶剂蒸发,生成含有脂质体的水悬浮液。该方法制备脂质体包封率虽较高但操作繁琐、耗时长、残留大量有机溶剂。

1.1.4 加热

加热法是一种无需利用有机溶剂或者复杂工艺的脂质体制备方法。脂质在水相介质中水合后,加入水合佐剂,加热,水合佐剂可以增加脂质体的稳定性且对其无较大影响,持续的加热及机械搅拌为脂质体的形成提供了能量。该方法制备脂质体无需灭菌,减少了生产成本和生产时间,操作虽简 单但能量利用率较低。

1.2 创制新技术及其机制

近年来,随着新技术的发展,出现一系列新型脂质体制备方法,如微流控法、超声破碎法、超临界流体法等。新型制备方法制备的脂质体具有包封率较高、粒径分布均一、无残留有机溶剂、可工业化生产等优点,被广泛应用于各个领域。

1.2.1 微流控

微流控可通过微流化器制备脂质体,常用的技术涉及流体聚焦、微射流和液滴微流控等。主要机制是脂质体成分与水相悬浮在微流化器专用腔室中,通过将高压转化为高剪切力和冲击力的组合, 高能量耗散以及水动力空化来产生脂质体。该技术可连续或可重复生产大量脂质体,而无需使用超声处理、清洁剂和有毒化学品,然而,生产过程中需使用高压。研究人员分别用薄膜水合和微流法在相同条件下制备地塞米松脂质体。研究发现,微流法制备的脂质体为单层脂质体,具有较高的载药量和效率;而薄膜水合制备的脂质体为多层脂质体,性能低于微流法制备的单层脂质体,表明微流法可作为替代薄膜分散法的新型制备方法用于生产高包封率的脂质体。

1.2.2 超声破碎

超声破碎的主要机制是利用超声声能将脂质聚集体分离成较小的单层脂质体。处理时间和压力波强度是决定制备脂质体大小的关键参数。超声法包括探头超声法及浴超声法。两种超声处理方法均产生包封率高,粒径小且均一,简单快速的脂质体。

1.2.3 超临界流体

超临界流体法制备脂质体是近年来发展的新方法,主要有两种类型,分别是超临界反相蒸发法和超临界抗溶剂法。

超临界反相蒸发法是一种用超临界流体代替有机溶剂制备脂质体的新技术。首先将磷脂置于密封容器并搅拌,泵入气态CO2。然后,将温度升至CO2 的超临界温度,压力保持在超临界值之上,使超临界CO2 溶解磷脂。将药物的水溶液通过高压液相泵缓慢泵入密封容器中。最后,降低压力释放 CO2,即形成脂质体。与传统反相蒸发技术相比,超临界反相蒸发法操作简便,水溶性包封率高且可以控制脂质体的物理化学性质。然而,该方法需要大量有机溶剂,安全性低。

       超临界抗溶剂法是将有机溶剂溶解磷脂,置于与CO2 气源相连的容器中,并接入与沉淀容器相连的泵上。气态的CO2 通过毛细管喷射到高压沉淀容器中,因温度和压力的突然变化而转变成超临界CO2。 随后有机溶剂蒸发,脂质不断被萃取到超临界CO2,导致溶质过饱和使脂质沉淀。 最后,连续泵入CO2 去除有机溶剂,添加水相即可获得脂质体。利用超临界抗溶剂法,亲水性和疏水性的化合物均可被包裹在脂质体中,适合大规模生产,然而,无法去除有机溶剂,最终产品为前体脂质体,需要进一步加工。

2 脂质体在食品中的应用研究

脂质体作为运载营养物质的一种载体, 具有良好的稳定性、 安全性和生物利用度且在体内快速降解等优点, 也因成分的可变性和优越的结构特性而使其在各领域有广泛的用途。 目前,脂质体在食品工业中用于安全检测、菌群控制、储藏保鲜和营养强化等方面。

2.1 安全检测

近年来,食品安全问题引起广泛关注,食物中致病菌、 毒素和重金属元素等安全隐患成为研究的热点,建立简单、快速、精准的检测方法对于保障食品安全至关重要(表1)。

表1 脂质体在安全检测中的应用

表 1 脂质体在安全检测中的应用

由致病菌引起的食源性疾病是当前最主要的食品安全问题。传统检测致病菌的方法是先富集培养和选择性培养,经分离纯化后得到目标菌株,依据菌株形态学特点和生化鉴定结果进行检测。传统检测方法存在步骤多、耗时长等缺点。随着新技术的发展,出现一系列新型检测技术,如:免疫检测技术、代谢组学检测技术等。这些方法虽可弥补传统方法的不足,但存在价格昂贵、操作费时等缺点。 近年来,脂质体因具有灵敏快速、制作简单、生产成本低等优点,而被广泛用于病原菌检测。

2.2 菌群控制

食品中富含丰富的营养物质,极易受微生物污染,当消费者误食含有大量被病原微生物污染的食品后引起腹泻、肠炎、呕吐等症状,严重时会威胁人体健康。 因此,在加工等过程中控制食物中病原微生物的产生至关重要。 然而,目前抑菌活性物质储存稳定性差且利用度低,有研究发现将其包裹在脂质体中,不仅可以提高储存稳定性,而且可以提高利用度(表2)。

表 2 脂质体在菌群控制中的应用

表 2 脂质体在菌群控制中的应用

2.3 储藏保鲜

据世界卫生组织统计,每年全球食品工业仅因食品腐败变质带来的经济损失就多达数百亿美元。食品腐败变质不仅带来巨大的经济损失,而且给人们健康带来严重危害。食品腐败变质主要由微生物生长和氧化变质引起。利用脂质体储藏保鲜主要基于两方面:一是通过包埋抗氧化剂,减少氧化变质引起的腐败;二是通过包埋抑菌物质抑制腐败微生物生长,达到延长保质期的目的(表3)。

表 3 脂质体在储藏保鲜中的应用

表 3 脂质体在储藏保鲜中的应用

2.4 营养强化

随着社会经济发展和人们生活水平提高,许多消费者关注力已从色、香、味、形均佳的食品转向具有丰富营养和保健功能的营养强化(功能性)食品。 然而,营养强化(功能性)食品目前普遍存在生物活性物质稳定性差和利用率低等不足。 脂质体是一种新型的功能性食品载体,它通过使用胆固醇、卵磷脂等膜材包装维生素、矿物质、多肽、酶等生物活性物质,在活性物质表面形成类似双分子囊泡结构的生物膜,使功能活性物质具有较高的稳定性和生物利用度,被广泛应用于营养强化(功能性)食品研究中(表4)。

表 4 脂质体在营养强化/功能性食品中的应用

表 4 脂质体在营养强化/功能性食品中的应用

3 展望

近年来,脂质体因成分的可变性和优越的结构特性而成为研究热点,在食品工业领域的应用越来越广泛。今后的研究应注重以下几个方面:

1 研发新型脂质体壁材提高脂质体的稳定性安全性以及降低成本

2 研发新制备技术提高脂质体的包封率稳定性以及工业化生产减少污染

3 加强脂质体与其它物质间的协同作用研究

4 加强食品级纳米脂质体在胃肠道消化规律研究从而提高脂质体的靶向控释和生物利用度

高压微射流均质机

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