姜黃素生物利用率在食品工業(yè)中的應(yīng)用論文
摘要：姜黃素具有多種生物活性，如抗癌、抗氧化、預(yù)防老年癡呆和心血管疾病、抗炎、抗腫瘤、抑制肥胖、延緩衰老和保護(hù)神經(jīng)等生物活性。分別介紹了通過納米粒、微球、脂質(zhì)體、納米乳、微囊、包合物等遞送系統(tǒng)提高姜黃素在體內(nèi)的生物利用率，并對其在食品工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用前景進(jìn)行了展望。
關(guān)鍵詞：姜黃素;生物利用率;應(yīng)用前景
姜黃素是從姜科植物姜黃中提取的一種色素，也存在于其他姜科植物中。許多研究顯示，姜黃素具有抗炎、抗氧化、降血脂、抑制Ⅱ型糖尿病并發(fā)癥、抑制血栓和心肌梗塞、抑制肥胖、延緩衰老、抗癌等廣泛的生物及藥理活性［1－4］，并具有良好的安全性。但是姜黃素不易溶于水，在中性至堿性pH條件下不穩(wěn)定，對光、熱、鐵離子敏感，耐光性、耐熱性、耐金屬離子性較差［5］。由于姜黃素進(jìn)入人體內(nèi)的濃度較低，并且易被代謝分解，導(dǎo)致生物利用率不高，使得姜黃素的應(yīng)用受到極大的限制［6－7］。因此，在保持姜黃素生理活性的同時(shí)增加其溶解度，增加姜黃素在體內(nèi)的吸收率，是提高姜黃素生物利用率的關(guān)鍵因素，而通過改變劑型來提高姜黃素的生物利用率是一種重要而又方便的手段。目前，利用納米技術(shù)運(yùn)載姜黃素已成為研究的熱點(diǎn)，研究內(nèi)容多集中于納米粒、微球、脂質(zhì)體、納米乳、微囊和糊精包合物等［5，8－25］。筆者就以上遞送系統(tǒng)提高姜黃素生物利用率及其在食品工業(yè)中的應(yīng)用進(jìn)行了綜述。
1提高姜黃素生物利用率的研究進(jìn)展
1．1姜黃素納米粒
研究表明，姜黃素溶解性與其粒徑大小有著非常重要的關(guān)系，粒徑越小，口服后姜黃素晶體越易分散于腸道中，有效發(fā)揮其生理功能。納米藥物主要是將藥物的微�；�?qū)⑺幬镂桨谳d體中，制成納米尺寸(10～100nm)的微粒，再以其為基礎(chǔ)制成不同種類的劑型。利用納米微粒運(yùn)載姜黃素，可以提高姜黃素的運(yùn)載量，保持運(yùn)載過程中姜黃素的活性，同時(shí)提高運(yùn)載體系的穩(wěn)定性。Zhang等以水溶性良好的甜茶素為載體材料，在高壓加熱條件下，采用噴霧干燥技術(shù)制備了粒徑在8nm左右的姜黃素－甜茶素納米粒［26］，研究結(jié)果顯示，隨著甜茶素比例的增加(1%～10%)，姜黃素在水溶液中的溶解度從61．00mg/L顯著增加到2．32g/L。Xie等以聚乳酸－羥基乙酸共聚物(PLGA)為載體，制備的姜黃素納米粒溶解性顯著提高，增強(qiáng)了藥物在腸道內(nèi)的緩釋吸收［27］。
1．2姜黃素脂質(zhì)體
脂質(zhì)體是利用磷脂分子的雙親性制備而成，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［28］。Lin等在制備姜黃素脂質(zhì)體時(shí)，應(yīng)用薄膜分散高壓均質(zhì)法結(jié)合凍干工藝，姜黃素脂質(zhì)體的平均粒徑為120．10nm，zeta電位－50．50mV，載藥量4．10%，包封率95．45%，姜黃素脂質(zhì)體對小鼠肝癌瘤株H22的抑制率比自制的姜黃素注射液可增加31．50%［29］。試驗(yàn)結(jié)果表明，姜黃素制成脂質(zhì)體后，能提高藥物的抑瘤率和穩(wěn)定性。Takahashi等比較了不同類型卵磷脂(SLP-WHITE和SLP-PC70)制備的姜黃素脂質(zhì)體的理化性質(zhì)，研究表明，當(dāng)姜黃素為2．50%(質(zhì)量比)、SLP-PC70為5．00%時(shí)，制備的脂質(zhì)體有較高的包封率(68．00%)，在水溶液中分散均勻［30］。以大鼠為模型的口服給藥，評價(jià)姜黃素生物利用率，結(jié)果顯示，該姜黃素脂質(zhì)體血漿中抗氧化活性增加，姜黃素吸收速度及含量均有較大提高。
1．3姜黃素微球和微囊
微囊化包埋技術(shù)系利用天然的或合成的高分子材料或共聚物做囊膜壁殼，將固體或液體藥物包裹而成微型膠囊(簡稱微囊)，外觀呈粒狀或圓球形，一般直徑在5～400μm。若使藥物溶解或分散在高分子材料基質(zhì)中，形成基質(zhì)型微小的球狀實(shí)體的固體骨架物稱微球。Li等制備了姜黃素聚乳酸磁性微球，此微球?qū)⑺难趸F磁性材料被包裹于其中［31］。微球內(nèi)磁性微�？梢赃\(yùn)載藥物更加準(zhǔn)確地定位靶器官或靶細(xì)胞，提高藥物的治療效果，且可以延遲藥物的釋放。Shahani等采用溶劑揮發(fā)法制備姜黃素微球，并以聚乳酸－羥基乙酸共聚物(PLGA)為載體材料，當(dāng)PLGA中兩嵌段的比例為1∶1，并且采用溶劑快速揮發(fā)法時(shí)，姜黃素微球的載藥量顯著提高，達(dá)到33．60%，粒徑為20．80μm［32］。Fan等以明膠和阿拉伯膠為囊材，采用復(fù)凝聚法制備姜黃素緩釋微囊［33］。姜黃素微囊最適制備工藝為膠藥比5∶1，攪拌速度為200r/min，膠液濃度2．50%，pH為3．80。在最適條件下制備3批含藥微囊，包封率分別為84．56%、86．21%和85．22%，說明最佳工藝條件重復(fù)性好。
1．4姜黃素納米乳化體系
納米乳化體系具有穩(wěn)定性好，制備工藝簡單，藥物的載藥量和包埋率高，且乳液的粒度可以控制等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于生物活性成分的運(yùn)載。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200nm。姜黃素溶解于PEG600油相中，與聚氧乙烯蓖麻油以體積比2∶1乳化，在37℃條件下該納米乳可穩(wěn)定儲存60d［34］。Lee等將姜黃素溶解于油酸乙酯中，吐溫80和卵磷脂為表面活性劑，制備姜黃素納米乳［35］。研究表明，當(dāng)去離子水、油酸乙酯和表面活性劑(卵磷脂∶吐溫80=1∶3)的質(zhì)量比為25∶1∶4時(shí)，經(jīng)高壓均質(zhì)乳化，在2個月的貯存內(nèi)乳液粒徑維持在(71．80±2．45)nm，沒有明顯變化。
1．5姜黃素包合物
包合物是將一種生物活性成分部分或全部包在分子晶體的空腔中，形成獨(dú)特形式的絡(luò)合物。姜黃素和卵磷脂形成包合物后提高了姜黃素生物利用率和溶解度，使姜黃素的濃度提高了3～4倍。由于環(huán)糊精及其衍生物具有獨(dú)特的分子化學(xué)結(jié)構(gòu)，能夠有效增加藥物溶解性，適用于改善難溶性藥物及中草藥活性成分的不穩(wěn)定性、揮發(fā)性和刺激性等缺陷［36］。Yallapu等在制備姜黃素包合物時(shí)，以β-環(huán)糊精作為壁材，隨著姜黃素和β-環(huán)糊精的物料比(5%、10%、20%和30%)的增加，可以提高姜黃素包合物的產(chǎn)率［37］。研究顯示，利用環(huán)糊精的疏水性內(nèi)腔運(yùn)載姜黃素時(shí)，使姜黃素的溶解度提高了190～202倍，同時(shí)也提高了姜黃素的抗炎效果。當(dāng)環(huán)糊精經(jīng)葉酸和PEG修飾后，使姜黃素的溶解度提高了3200倍，并使姜黃素在pH6．50和pH7．20條件下的穩(wěn)定性提高了10～45倍［36］。
2姜黃素在食品中的應(yīng)用
隨著人們對食品安全的日益關(guān)注，集著色、防腐與保健為一體的無毒副作用的姜黃素必將具有更廣闊的開發(fā)與應(yīng)用前景。最新頒布的《食品添加劑使用標(biāo)準(zhǔn)》(GB2760－2014)規(guī)定，可可制品、巧克力和巧克力制品以及糖果，冷凍飲品，裝飾糖果、頂飾和甜汁，方便米面制品，面糊、裹粉、煎炸粉，調(diào)味糖漿，碳酸飲料，復(fù)合調(diào)味料，果凍中姜黃素的最大使用量分別為0．01、0．15、0．70、0．30、0．50、0．50、0．50、0．01、0．10、0．01g/kg，熟制堅(jiān)果與籽類，糧食制品餡料，膨化食品中可按生產(chǎn)需要適量使用［38］。目前，姜黃素在國內(nèi)外作為調(diào)味品和色素廣泛應(yīng)用于食品工業(yè)中。當(dāng)前我國已開發(fā)出水溶性和油溶性姜黃素產(chǎn)品，通過多種復(fù)配調(diào)配出不同顏色的姜黃素，已廣泛應(yīng)用于面食、烘焙食品、果蔬汁、果酒、糖果、脫水干制品、糕點(diǎn)、罐頭、果汁及烹飪菜肴，作為復(fù)合調(diào)味品應(yīng)用于雞精調(diào)味料、辣椒調(diào)味料、膨化調(diào)味料、醬油調(diào)味料、方便面及面膨化制品、方便食品調(diào)味料、火鍋調(diào)味醬、牛肉干等制品中［39－41］。在日本，姜黃素用于米糠腌制蘿卜咸菜、維也納香腸等。
3展望
隨著科技的不斷創(chuàng)新和人類認(rèn)知程度的不斷深入，利用新資源，開發(fā)新的保健食品以滿足人們追求高質(zhì)量飲食的需要，將是21世紀(jì)功能食品市場現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢。由于姜黃是藥食同源植物，符合人們的健康需求，具有很好的市場前景。近年來，對姜黃素遞送系統(tǒng)的研究取得了較大的進(jìn)展，劑型的改造可以有效地提高姜黃素在人體內(nèi)的溶解度和穩(wěn)定性，極大地提高了姜黃素體內(nèi)生物利用率。隨著對其生理及藥理活性的不斷深入了解，必將使姜黃素在功能食品領(lǐng)域占有一席之地。但是開發(fā)姜黃素的新型制劑仍然面臨一些問題。主要是這些制劑在動物和人體內(nèi)的研究還不夠完善，同時(shí)姜黃素新型制劑的安全性問題還有待深入研究�？傮w來說，新型遞送體系在提高姜黃素生物利用率的探索還處于初級階段，需要進(jìn)一步對體內(nèi)的代謝動力學(xué)進(jìn)行研究。
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