《Current Research in Food Science》：Colloidal and membrane stabilization of nanoproliposomes coated with chitosan-alginate polymers: Thermal properties, gastrointestinal release and reconstitutability
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本研究针对纳米脂质体(NLs)在储存和加工过程中存在的不稳定、活性成分泄漏等问题，通过壳聚糖(CH)和海藻酸钠(SA)双层包覆技术，成功构建了负载藻蓝蛋白(PC)的纳米前脂质体(NPLs)。研究证实该聚合物复合体系显著提升了纳米囊泡的物理稳定性、包封率(EE)保留率、生物活性成分含量及抗氧化活性，并在模拟胃肠条件下实现了PC的控制释放。该成果为开发稳定的食品和药物纳米载体粉末制剂提供了新策略。
在食品和制药工业中，脂质纳米载体因其可同时负载亲脂性和亲水性化合物、生物可降解及与细胞膜相似等优点而备受关注。然而，纳米脂质体(NLs)在实际应用中面临诸多挑战：磷脂氧化、微生物腐败、物理不稳定性（如相分离、乳析、奥斯特瓦尔德熟化、团聚和 coalescence），以及负载化合物的泄漏和不受控释放。特别是对藻蓝蛋白(PC)这类具有生物活性的天然色素，其肽链结构对环境因素（热、光、酸、消化条件）极为敏感，易导致功能特性和颜色稳定性丧失。因此，如何有效封装并稳定PC，设计能在储存、加工及体内递送过程中保护其活性的递送系统，成为当前研究的关键问题。
为了应对上述挑战，研究人员在《Current Research in Food Science》上发表了题为“Colloidal and membrane stabilization of nanoproliposomes coated with chitosan-alginate polymers: Thermal properties, gastrointestinal release and reconstitutability”的研究论文。该研究旨在探讨通过壳聚糖(CH)和海藻酸钠(SA)对负载PC的NLs进行单层及双层包覆，以期增强纳米载体的胶体稳定性、膜强度，并改善其功能特性。
研究团队采用的主要技术方法包括：通过薄膜水化结合超声法制备PC负载的NLs；通过静电逐层沉积法制备壳聚糖包覆的纳米壳聚糖体(NCs)及壳聚糖-海藻酸钠双层包覆的纳米藻酸盐体(NAs)；利用动态光散射(DLS)表征颗粒尺寸、多分散指数(PDI)和Zeta电位；通过超滤离心法测定包封率(EE)；评估纳米载体在不同应力（热、光、冻融）下的物理稳定性、EE保留率、生物活性成分（PC、总酚含量TPC）及抗氧化活性（DPPH和ABTS自由基清除能力）；进行体外模拟胃肠释放实验；通过喷雾干燥(SD)和冷冻干燥(FD)技术制备纳米前脂质体(NPLs)粉末，并分析其理化性质、流动性、吸湿性、颜色、热特性（差示扫描量热法DSC）、化学结构（傅里叶变换红外光谱FTIR）及形态（扫描电子显微镜SEM、原子力显微镜AFM、透射电子显微镜TEM）；最后评估了重构后纳米颗粒的物理特性和EE保留情况。
3.1.1. 平均粒径、PDI、Zeta电位和EE
研究发现，PC的负载使NLs粒径从83.1 nm增至92.3 nm。壳聚糖包覆(NCs)使粒径进一步增大至143.8 nm，而海藻酸钠二次包覆(NAs)的粒径则随海藻酸钠浓度(0.1%-0.4%)在216.1 nm至442.3 nm范围内变化，其中0.2%海藻酸钠浓度的样品(NAs-0.2)具有较优的均一性(PDI=0.29)。Zeta电位结果表明，空白NLs(B-NLs)带负电(-20.3 mV)，PC负载后负电性减弱(-15.1 mV)，壳聚糖包覆使其带正电(35.6 mV)，海藻酸钠二次包覆后又恢复负电性(-33.6 mV至-38.2 mV)。PC在NLs中的初始EE高达90.3%，包覆后略有下降（NCs为82.9%，NAs-0.2为78.2%），但仍保持在较高水平。最终选择NAs-0.2作为最优样品进行后续研究。
3.1.2. 物理稳定性、EE保留率和形态稳定性
在不同应力条件下，未包覆的NLs表现出显著的物理不稳定性和EE下降。例如，在冻融应力下，NLs粒径从92 nm急剧增大至1082 nm，EE从90%降至59%。相比之下，单层(NCs)和双层(NAs)包覆显著改善了纳米颗粒的稳定性。SEM图像显示，包覆后的颗粒在冻融后仍能保持相对完整的结构，而未包覆样品出现明显的聚集和沉降。聚合物包覆通过增加膜刚性、形成物理屏障、减少氧渗透和抑制颗粒聚集等机制，有效保护了纳米载体。
3.1.3. 生物稳定性
游离PC溶液对光、热等应力极为敏感，光照下PC保留率仅为5%左右。将其封装入NLs、NCs和NAs后，PC保留率分别提升至约58%、69%和82%。总酚含量(TPC)和抗氧化活性(AA)的变化趋势与PC相似，包覆层，尤其是双层包覆(NAs)，对生物活性成分起到了显著的保护作用，其机制包括延迟膜水化、减少泄漏和阻挡氧化反应。
3.1.4. 体外释放
在模拟胃液(SGF)中，游离PC迅速降解，2小时后仅剩约34%。NLs中的PC在SGF中释放较快（2小时释放约67%），而包覆样品，特别是NAs，释放更缓慢和可控（2小时释放约52%）。在模拟肠液(SIF)中，所有样品均表现出更缓慢的释放。包覆层，尤其是海藻酸钠层在酸性条件下的稳定性以及壳聚糖层对酶和胆汁盐相互作用的阻碍，共同贡献了PC在胃肠道的控制释放特性。
3.2.1. 理化和生物学特性
喷雾干燥后，纳米前脂质体粉末的产率(PY)在48.2%至61.5%之间，包覆提高了PY。所有粉末水分含量(MC)较低(2.8%-3.5%)，水活性(aw)值也较低(0.28-0.31)，利于储存。包覆样品的堆积密度和振实密度略有降低。所有样品溶解度均高于91%。包覆样品的吸湿性略高于空白样品。更重要的是，包覆有效减少了喷雾干燥过程中生物活性成分的损失，NCs和NAs中PC、TPC和抗氧化活性的保留率均高达93%以上。
3.2.2. 颜色指标
颜色分析表明，负载PC的粉末亮度(L值)增加，b值偏向负值（蓝色），反映了PC的固有颜色。包覆影响了色度指标，颜色直方图显示蓝色色素在颗粒中分布。
3.2.3. 热特性
DSC分析显示，所有喷雾干燥样品均显示出与麦芽糊精(MD)基质相关的宽吸热峰，表明纳米颗粒成功嵌入MD基质中，形成了相容的均相结构。包覆样品的玻璃化转变温度(Tg)或相关热事件温度与未包覆样品相比有所变化，反映了包覆对颗粒结构有序性的影响。
3.2.4. 结构分析
FTIR光谱证实了PC成功装载入NLs（特征峰位移），以及壳聚糖和海藻酸钠通过静电相互作用和氢键成功包覆在NLs表面（特征峰出现和位移）。喷雾干燥后，光谱主要体现MD基质的特征，表明纳米颗粒被包裹在MD基质中。
3.2.5. 形态特性
SEM图像显示，冷冻干燥的空白NLs呈薄片状、多孔且易碎，而包覆样品(NCs, NAs)则呈现更厚、更粗糙、更致密的结构。喷雾干燥的颗粒呈皱缩、表面有凹陷的纳米球状，包覆影响了其表面形态和大小，但所有SD样品均显示出物理稳定性。
3.2.6. 重构后前脂质体的物理和形态特性
重构后，冷冻干燥(FD)样品比喷雾干燥(SD)样品表现出更大的粒径变化和EE损失，表明FD样品的多孔脆性结构在重构时更容易发生聚集和活性成分泄漏。相比之下，包覆样品，特别是NCs和NAs，在重构后能更好地保持其粒径、PDI、Zeta电位和EE。AFM、SEM和TEM图像进一步证实了重构后包覆纳米颗粒形态的完整性和稳定性。聚合物包覆通过增强氢键、致密化脂质链、提高机械和氧化稳定性，有效保护了纳米载体在干燥和重构过程中的完整性。
本研究系统评估了壳聚糖-海藻酸钠双层包覆对负载藻蓝蛋白的纳米脂质体及其干燥粉末的稳定性、生物活性保护、控制释放及重构性能的影响。研究结果表明，聚合物双层包覆是一种有效的策略，能显著增强纳米脂质体膜的强度和稳定性，抵御热、光、冻融等环境应力，并在胃肠道条件下实现活性成分的控制释放。成功制备的纳米前脂质体粉末具有良好的理化性质和重构能力。该研究为开发用于食品和医药领域的稳定、高效的纳米载体递送系统提供了重要的理论依据和实践参考。未来研究可进一步探索其他膜保护剂、优化配方并进行营养学及体内评价，以推动其实际应用。
