新型多孔淀粉微粒的制备及其负载姜黄素油凝胶：提升姜黄素的结肠靶向递送效果

《Food Chemistry》：Construction of novel porous starch microparticles loaded with curcumin oleogel: Improving colon-targeted delivery potential of curcumin

姜黄素oleogel负载多孔淀粉微颗粒通过孔隙填充和表面吸附形成，1:8比例时生物可及性最低（31.02±0.76%），同时显著增强结肠靶向递送能力，促进有益菌（双歧杆菌、普雷沃菌）增殖并抑制有害菌（大肠杆菌），验证了多孔淀粉保护姜黄素oleogel并实现结肠靶向递送的系统方法。

　　

李马|刘电|徐玉佳|刘群|周静|张楚楚|二黑木|吴小江|邹立强|刘伟

山西师范大学食品科学系，中国山西省太原市030006

摘要

姜黄素是一种具有抗氧化和抗炎特性的天然多酚，其无定形形式在结肠靶向递送中具有优势。本研究使用多孔淀粉（PS）吸附姜黄油凝胶，制备了负载姜黄油凝胶的多孔淀粉微粒，以增强其结肠靶向递送能力。系统研究了不同姜黄油凝胶/PS比例（1:8、1:6、1:4、1:2）对微粒性质的影响。微粒主要通过孔隙填充和表面吸附形成，同时保持了PS的结晶性并减少了姜黄素的热损失。1:8比例的微粒显示出最低的生物利用度（31.02±0.76%），显著低于姜黄油凝胶（50.37±2.91%），表明其具有更好的保护作用和结肠靶向效率。此外，1:8比例的微粒产生的短链脂肪酸（SCFAs）最多，并且对肠道微生物群具有更好的调节作用，增加了有益菌株（如双歧杆菌、普雷沃氏菌）的数量，同时抑制了有害菌株（如大肠杆菌）的生长。总体而言，负载姜黄油凝胶的多孔淀粉微粒，尤其是在1:8比例下，表现出最佳的结肠靶向递送潜力。

引言

淀粉作为一种绿色、天然、可再生的碳水化合物，具有高生物相容性和生物降解性，在食品、制药等行业得到广泛应用（Wang, Hu, Yang, & Li, 2021）。需要注意的是，天然淀粉颗粒表面只有少量小孔，其相对较低的比表面积和体积限制了其实际应用。然而，其结构单元的可塑性和功能基团的改性能力（通过物理、化学或生物方法）使其成为口服生物活性物质的理想载体（Kim, Park, & Park, 2024）。通过酶法改性，可以制备出具有蜂窝状结构的多孔淀粉（PS），这种结构的小孔深入颗粒内部，显著提高了比表面积和吸附能力（Liu et al., 2024）。PS不仅具有优异的生物相容性和成本效益，还因其出色的吸附性能而在食品、制药和环境领域得到广泛应用（Cao, Lu, Wang, Zheng, & Quek, 2023）。一些易氧化或分解的不稳定化合物，如二十二碳六烯酸（DHA）、维生素A、维生素C和奇亚籽油，在PS中得到了更好的保护，从而延长了保质期并提高了稳定性（Gao, Li, Bi, Mao, & Adhikari, 2013）。更重要的是，由于PS的独特结构和酶诱导的降解性，它可以在一定程度上屏蔽胃肠道的不良环境，实现活性成分的缓慢释放，从而增强其生物活性（Li et al., 2018）。研究表明，PS可以吸附番石榴叶多酚，从而提高其抗氧化稳定性并在胃肠道中实现持续释放（Wu, Fang, Qin, Huang, & Wu, 2023）。此外，洛伐他汀、卡马西平、普鲁布考和环丙沙星等药物以微晶形式存在于PS的空腔中，这也提高了它们的生物利用度（Zhang et al., 2013）。

口服化合物通常在小肠上皮被人体吸收利用，而对于纤维素、活性益生菌和结肠治疗而言，结肠靶向递送至关重要（Wahlgren, Axenstrand, Hakansson, Marefati, & Pedersen, 2019）。结肠靶向递送策略可以保护活性成分免受上胃肠道的降解，从而确保其在结肠中的生物活性。姜黄素作为一种具有抗氧化和抗炎特性的天然多酚化合物，通过调节肠道微生物群（增加有益细菌的数量并减少有害细菌的比例）、抑制炎症信号通路（如PI3K/Akt通路）、促进抗炎细胞因子的释放（如IL-10）、调节肠道免疫系统（如促进调节性T细胞（Tregs）的增殖）以及减少氧化应激，在结肠中发挥更有效的生理作用（Hales et al., 2022）。

目前，将姜黄素加载到PS上通常需要先将姜黄素溶解在乙醇或其他有机溶剂中，然后缓慢加入PS悬浮液中，最后进行冷冻干燥。然而，这种方法存在姜黄素装载量低和可能无法完全脱晶的局限性（Han, Ma, Shen, Wen, & Xie, 2023）。此外，PS容易受到上胃肠道中pH值和淀粉酶的影响，从而影响其在结肠靶向递送中的性能（Cao & Lu, 2025）。

油凝胶是一种通过将油性物质加入液态油中形成的半固态或固态凝胶系统（Zulfiqar et al., 2024）。油凝胶具有自支撑和热可逆的三维凝胶网络结构，涂覆在PS表面时能有效防止pH波动和淀粉酶引起的降解。基于先前研究发现姜黄油凝胶可以实现高比例的无定形姜黄素装载（Ma et al., 2024），本研究创新性地利用PS吸附姜黄油凝胶，制备了负载姜黄油凝胶的多孔淀粉微粒。一方面，部分姜黄油凝胶可能被吸附在PS的孔隙中，从而促进更多姜黄素向结肠的递送；另一方面，部分油凝胶可能覆盖在PS表面，从而保护PS的结构和孔隙中的姜黄油凝胶，增强无定形姜黄素的结肠靶向递送能力。进一步研究了不同PS与姜黄油凝胶比例对物理化学性质、姜黄素生物利用度和结肠靶向递送性能的影响，旨在开发具有结肠靶向递送潜力的新型多孔淀粉微粒，从而促进姜黄素在功能性食品中的广泛应用。

材料

椰子油购自广州中兴生物科技有限公司。姜黄素来自上海宇源生物科技有限公司。羟基化卵磷脂（来源于大豆）由武汉化学生物制药科技有限公司提供。单甘酯和二甘酯脂肪酸酯（含55%棕榈酸和45%硬脂酸）由江西百盈生物科技有限公司提供。多孔淀粉购自高峰淀粉有限公司。多孔淀粉通过部分

外观和微观结构分析

如图1所示，多孔淀粉（PS）呈白色、均匀且分散良好的粉末状。当姜黄油凝胶与PS以1:8的比例混合时，样品颜色从白色变为黄色。随着系统中姜黄油凝胶的增加，负载姜黄油凝胶的多孔淀粉微粒的颜色逐渐加深。

使用SEM进一步观察了PS和负载姜黄油凝胶的多孔淀粉微粒的微观结构

结论

本研究使用天然PS以不同比例吸附油凝胶，成功制备了负载姜黄油凝胶的多孔淀粉微粒。结果表明，PS对油凝胶的吸附同时涉及孔隙吸附和表面附着。随着油凝胶比例的增加，更多的油凝胶可能附着在PS表面，导致聚集现象。PS对油凝胶的吸附并未改变PS本身的结晶形式。

CRediT作者贡献声明

李马：撰写 – 原始草案、方法学、数据分析、概念化。刘电：数据分析。徐玉佳：可视化、资源准备、方法学。刘群：验证、资源准备。周静：可视化。张楚楚：验证、研究。二黑木：资源准备、研究。吴小江：软件使用、资源准备。邹立强：撰写 – 审稿与编辑、可视化、验证、资源准备、资金筹集、概念化。刘伟：可视化

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能会影响本文工作的财务利益或个人关系。

致谢

作者感谢国家自然科学基金（32160563）、江西省优秀青年科学基金（20232ACB215011）和江西省地方科技发展指导基金（20252ZDD020002）对本研究的财政支持。