《Food and Bioprocess Technology》:Ultrasonication-Enabled Liposomal Encapsulation of Propolis Extract: Bioaccessibility, Bioavailability, and Food Application
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本研究针对蜂胶中水难溶性酚类化合物生物利用度低的瓶颈问题,开发了一种超声辅助脂质体包封新技术。研究人员系统评估了不同浓度蜂胶提取物的包封效率(EE)、脂质体粒径与Zeta电位,并通过体外模拟消化和Caco-2细胞模型验证了该体系在提升酚类化合物生物可及性与生物利用度方面的显著效果。研究证实,负载0.5%蜂胶的次级脂质体具有最高的总酚含量(27.47 mg GAE/100 g)和抗氧化能力,其酚类化合物的生物利用度(以TPC、CUPRAC、DPPH计)分别达到64.63%、83.31%和80.48%。该成果为蜂胶在功能性食品体系中的高效应用提供了一种创新且有效的载体策略。
自古以来,蜜蜂从植物芽苞中采集的树脂状物质——蜂胶,因其卓越的抗菌、抗炎和抗氧化特性而被人类广泛用于传统医药,被誉为“蜜蜂胶”。现代科学揭示,蜂胶富含超过500种生物活性化合物,包括黄酮类、酚酸、多酚等,是开发功能性食品和保健品的宝贵天然资源。然而,一个关键的技术难题限制了蜂胶潜力的充分发挥:这些具有健康益处的酚类化合物大多难溶于水。这导致它们在被人体摄入后,在胃肠道环境中的溶解度低、稳定性差,极易被降解,最终能够被肠道吸收并发挥作用的比例——即生物利用度——非常有限。这好比拥有一座金山,却找不到高效开采和运输的途径。
为了解决这一瓶颈,食品科学家们将目光投向了“封装”技术。想象一下,为这些娇贵的活性物质穿上一层保护性“外衣”,使其免受胃酸、消化酶等恶劣环境的侵害,并帮助它们更好地溶解和穿越肠道屏障。在各种封装载体中,脂质体因其与细胞膜相似的双层磷脂结构、良好的生物相容性和可负载亲水及疏水成分的特性而备受青睐。传统的脂质体制备方法,如喷雾干燥或薄膜水化法,往往涉及高温或有机溶剂,可能对热敏感的蜂胶酚类物质造成破坏。因此,开发一种温和、高效且环保的新型封装方法,成为提升蜂胶在食品体系中应用价值的关键。
为此,一项发表在《Food and Bioprocess Technology》上的研究应运而生。研究人员提出了一种创新的双重超声辅助脂质体封装策略,旨在将蜂胶中的酚类化合物“打包”进更稳定、更易被吸收的纳米级输送系统中。他们首先利用大豆卵磷脂,通过超声处理制备了初级脂质体;随后,再用壳聚糖对初级脂质体进行包衣,形成带有正电荷、结构更稳固的次级脂质体。整个流程在温和条件下进行,避免了高温和大量有机溶剂的使用。研究团队系统地探索了不同蜂胶提取物浓度(0.05%至0.5%)对封装效果的影响,并首次结合标准化的体外模拟消化模型和Caco-2肠上皮细胞模型,全面评估了该封装系统对酚类化合物生物可及性(能在消化后释放出来)和生物利用度(能被细胞吸收)的提升作用。最后,他们还将优化后的脂质体添加到苹果汁中,验证了其在真实食品基质中的应用可行性,为开发新一代功能性饮品提供了直接依据。
为开展此项研究,作者主要运用了以下几项关键技术方法:首先,采用乙醇溶剂提取并冻干获得蜂胶酚类提取物;其次,建立了一套基于超声处理的初级脂质体及壳聚糖包衣的次级脂质体制备与优化流程;接着,利用激光粒度分析仪(Zetasizer)测定脂质体的平均粒径、Zeta电位和多分散指数(PDI),并通过凝胶过滤结合分光光度法(Folin-Ciocalteu法测TPC,CUPRAC和DPPH法测抗氧化能力)计算包封效率;然后,采用国际共识的静态体外模拟消化模型(Minekus et al., 2014)评估消化各阶段酚类物质的生物可及性;最后,利用人结肠腺癌细胞系(Caco-2细胞)建立肠上皮单层模型,通过MTT法评估细胞毒性,并通过跨膜转运实验测定酚类化合物的表观生物利用度。研究所用蜂胶样本来自土耳其马尔马拉地区的当地养蜂人。
表征初级和次级脂质体
研究系统测定了不同蜂胶浓度下脂质体的理化性质。初级脂质体的Zeta电位为负值(-9.63至-19.15 mV),而经壳聚糖包衣后的次级脂质体Zeta电位转为正值(24.33至37.33 mV),表明其具有更好的胶体稳定性。脂质体粒径随蜂胶浓度增加而增大,初级脂质体在133-443 nm范围,次级脂质体在2.86-27.09 μm范围。包封效率(EE%)在52.76%至76.12%之间,其中负载0.05%蜂胶的次级脂质体显示了最高的EE(76.12%)。多分散指数(PDI)结果显示,大多数脂质体样品粒径分布较为均一。
脂质体形成对蜂胶提取物生物活性水平及抗氧化能力的影响
研究通过分光光度法测定了脂质体化前后蜂胶提取物的总酚含量(TPC)和抗氧化能力(CUPRAC、DPPH)。结果表明,生物活性水平与蜂胶提取物浓度呈正相关。经凝胶过滤去除未包封物质后,次级脂质体的生物活性成分含量(除个别低浓度TPC外)有所下降,这证实了封装的有效性及测定方法的准确性。
脂质体形成对蜂胶提取物中单个酚类物质含量的影响
通过高效液相色谱(HPLC)分析,在次级脂质体中鉴定出包括咖啡酸、咖啡酸苯乙酯(CAPE)、柚皮素、反式肉桂酸和三羟基苯甲酸在内的17种酚类化合物。各酚类物质的含量均呈现浓度依赖性,在0.5%蜂胶浓度下达到最高。
蜂胶提取物负载次级脂质体中酚类物质的生物可及性
体外模拟消化实验显示,酚类化合物在消化过程中含量呈下降趋势,这归因于胃部低pH环境和肠道酶解、氧化作用的影响。尽管如此,负载0.5%蜂胶的次级脂质体在肠道消化相仍表现出最高的TPC(27.47 mg GAE/100 g)、CUPRAC(38.92 mg TE/100 g)和DPPH(23.91 mg/100 g)值。计算得到的生物可及性(消化后可及部分占消化前总量的百分比)分别为:TPC 52.40-77.51%,CUPRAC 72.17-82.26%,DPPH 58.69-78.21%,其中0.5%浓度组均为最高。HPLC结果显示,单个酚类化合物如咖啡酸、柚皮素等在消化后仍能较好地保留。
蜂胶提取物负载次级脂质体中酚类物质的生物利用度
研究利用Caco-2细胞模型评估了肠吸收潜力。首先通过MTT实验确定了用于转运实验的非毒性样品稀释度(1/5)。跨膜转运实验后,基于TPC、CUPRAC和DPPH值计算的负载0.5%蜂胶次级脂质体的表观生物利用度分别达到了64.63%、83.31%和80.48%。这些数据显示了脂质体封装在促进酚类化合物肠道吸收方面的显著优势。
食品应用
将优化后的负载0.5%蜂胶的次级脂质体以10%(w/v)比例添加到苹果汁中。结果显示,强化后的苹果汁在消化前和消化后,其TPC和抗氧化能力均显著高于空白苹果汁及仅添加等量游离蜂胶提取物的苹果汁。这表明脂质体封装不仅成功地将蜂胶活性物质整合到食品基质中,而且有效保护了它们在加工和消化过程中的稳定性,并最终提升了其在体内的可利用性。
综上所述,本研究成功开发并验证了一种超声辅助的脂质体双重封装技术,该技术能显著提升难溶性蜂胶酚类化合物的包封效率、稳定性和消化道耐受性。核心结论表明,经壳聚糖包衣的次级脂质体为蜂胶活性物质提供了有效的保护性输送系统,使其在模拟胃肠环境中保持更高的生物可及性,并在细胞模型上展现出优越的生物利用度潜力。尤为重要的是,当该脂质体系统应用于苹果汁等实际食品时,依然能有效维持并提升酚类化合物的稳定性和生物利用性。
这项研究的深远意义在于,它不仅提供了一种优于传统方法(如喷雾干燥、薄膜水化法)的绿色、温和封装新策略,更重要的是,它通过从理化表征到体外消化、再到细胞吸收的全链条评价,为蜂胶乃至其他疏水性植物活性成分在功能性食品和保健品领域的应用提供了坚实的技术支撑和理论依据。研究成果掲示,脂质体封装技术能够巧妙化解天然活性成分“溶解难、吸收差”的共性难题,将其转化为稳定、高效、易于应用的食品配料,从而为开发具有增强免疫、抗氧化等健康宣称的功能性食品和饮料开辟了新的技术途径,有望推动天然产物在健康产业中的高值化利用。