《Journal of Food Engineering》：Design of Cholesterol-Free Nanophytosomes coated with Natural Polysaccharides for Enhanced Oral Delivery of Grape Seed Flavonoids
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葡萄籽黄酮经尺寸排阻树脂色谱法富集8.24倍，制成胆固醇-free纳米磷脂体并采用多糖（淀粉/果胶/阿拉伯胶单/双复合）涂层，在模拟胃肠液（pH2.1-7.8）中实现长效缓释（Case I机制），验证其作为安全高效天然抗氧化递送系统的可行性，推动农业废弃物高值化利用。
Faezeh Fathi|Reza M. Kouchaksaraee|Samad N. Ebrahimi|Anabela S.G. Costa|Alireza Fathi|Eliana B. Souto|Jo?o A.V. Prior|M. Beatriz P.P. Oliveira|Rita C. Alves
拉科夫（LAQV）、REQUIMTE项目、波尔图大学药学院化学科学系，地址：Rua de Jorge Viterbo Ferreira 280号，4050-313，葡萄牙波尔图
摘要
葡萄籽是葡萄酒工业的高价值副产品，富含具有强抗氧化活性的黄酮类化合物，使其成为营养保健品应用的理想候选物质。在本研究中，通过尺寸排阻树脂柱色谱法从葡萄籽中提取并富集了黄酮类化合物，其含量比原始的乙醇提取物提高了8.24倍。为了提高生物相容性并符合健康饮食要求，富集后的组分被封装在仅含有卵磷脂（不含胆固醇）的植物脂质体中。为了增强稳定性并调节释放行为，这些植物脂质体还涂覆了天然来源的食品级多糖。单组分多糖涂层（淀粉、果胶或阿拉伯胶）以10%（w/v）的比例制备，而双组分涂层（果胶/淀粉或阿拉伯胶/淀粉，比例为50:50）则以15%（w/v）的比例制备。通过粒径测量、ζ电位测定、分子对接分析和傅里叶变换红外光谱（FTIR）对植物脂质体进行了表征。进一步评估了这些涂覆植物脂质体在模拟胃肠道环境中的产品产量、粒径、ζ电位、表面形态及释放特性。结果显示，这些植物脂质体具有负电荷，平均水动力直径为164.8纳米。分子对接分析证实了磷脂与酚类化合物之间的相互作用。涂覆后的纳米植物脂质体同样具有负电荷，水动力直径范围在167.8至1093.0纳米之间。在模拟胃酸（pH 2.1）和肠道环境（pH 7.8）条件下，使用零级释放模型、一级释放模型、Higuchi模型、Hixson–Crowell模型和Korsmeyer–Peppas模型对释放动力学进行了研究。所有配方均表现出持续释放特性，在pH 7.8条件下释放速度较慢，这主要符合I型转运机制。这些结果表明，无胆固醇的纳米植物脂质体作为天然抗氧化剂的递送系统具有更简单、更安全且更稳定的优势，有助于商业营养保健产品的开发。此外，该研究还强调了将食品副产品转化为高价值产品的价值，符合可持续发展和循环经济的理念。
引言
随着对可持续性和生态创新的关注日益增加，循环经济已成为工业和科学领域的核心概念。在此背景下，农业食品副产品的增值利用为减少废物并生成具有额外生物和经济价值的材料提供了战略解决方案。环保的提取和纯化技术使得可以从这些废弃物中回收生物活性化合物，从而为新型商业产品的开发提供安全且功能性的成分。这些举措符合绿色化学原则和现代“零废物”理念，其中资源效率和食品衍生生物活性物质的再利用起着关键作用（Tiwari等人，2022年；Waldron，2007年）。将此类绿色方法纳入食品和营养保健品生产链，有助于开发可持续的高价值原材料，用于创新应用。
在南欧，葡萄酒产业是重要的农业食品部门，2021年葡萄牙位列欧洲五大葡萄酒生产国之一（Machado等人，2023年）。根据行业数据，基础设施和加工技术的现代化显著增加了葡萄副产品的产量，约30%的葡萄用于葡萄酒生产后成为副产品（Machado等人，2023年）。在循环经济框架下，葡萄籽是最丰富但利用率较低的成分之一，具有巨大的回收和开发高价值产品的潜力。
由于葡萄酒酿造过程中的提取效率较低，葡萄籽中仍含有高浓度的多酚（Nanni等人，2021年；Tapia-Quiros等人，2022年），尤其是黄酮类化合物（Yilmaz和Toledo，2004年）以及膳食纤维（Ferrer-Gallego和Silva，2022年；Karaman等人，2017年）。黄酮类化合物具有多种生物活性，包括抗炎、保护心脏、保护神经和抗癌作用（Antonacci，2014年；Di Stefano等人，2022年；Jebur等人，2025年；Karagecili，2024年；Nanni等人，2021年；Tapia-Quiros等人，2022年）。由于葡萄籽中黄酮类化合物的丰富含量，它们成为营养保健品和功能性食品的理想成分。鉴于多酚（尤其是黄酮类化合物）在缓解氧化应激和预防癌症等慢性疾病方面的抗氧化作用（Muscolo等人，2024年；Foshati等人，2021年），从农业食品副产品中开发创新食品补充剂是一种可持续且有益健康的策略。
为了从葡萄籽中获取富含黄酮类化合物且无污染的原料，可以使用聚合物吸附树脂柱色谱法将粗提物富集为富含抗氧化剂的组分。该富集过程基于吸附和脱附技术，可去除非活性化合物（如糖、叶绿素、烷基链），从而提高生物活性成分的含量，并在较低剂量下发挥更好的生物效应（Deka和Saikia，2015年）。
由大豆中提取的天然磷脂卵磷脂组成的纳米植物脂质体已被证明是有效的酚类化合物递送系统，其膜模拟结构和与生物膜的亲和性有助于提高其在肠道中的吸收和生物利用度（Kumar等人，2017年；Saleemi和Lim，2022年）。作为涂层材料，使用了天然来源的食品级多糖（NFPs），包括水溶性土豆淀粉（STC）、苹果果胶（PE）和阿拉伯胶（GA），以保护纳米植物脂质体，增强其物理化学稳定性、黏附性和缓释性能，这些特性对于口服营养保健品至关重要（Fathi等人，2022年；Plapied等人，2011年）。
在之前的研究中（Fathi等人，2023年），我们制备了含有黄酮类化合物的纳米植物脂质体，并观察到其在模拟胃肠道条件下的稳定性有所提高。该配方基于脂质体结构设计，其中胆固醇通过增强机械强度、降低渗透性和减少脂质双层流动性来提高稳定性（Kaddah等人，2018年）。尽管胆固醇常用于增强脂质体中的脂质双层，但在营养保健品递送系统中使用胆固醇需谨慎，因为存在关于膳食胆固醇和心血管风险的担忧（Lecerf和de Lorgeril，2011年）。与脂质体不同，植物脂质体的稳定性主要依赖于磷脂与植物化合物的复合物。尽管有研究表明胆固醇可能改善植物脂质体的物理化学性质，但本研究的目的是证明无胆固醇的植物脂质体在相同实验条件下仍能保持这些性质（如粒径、ζ电位和抗氧化剂-磷脂相互作用，通过计算机模拟和FTIR分析验证），同时采用比之前更简单和安全的方法。本研究描述了仅使用卵磷脂（含94%磷脂酰胆碱）和富含黄酮类化合物的葡萄籽提取物制备的无胆固醇纳米植物脂质体的生产及表征过程，旨在开发适合口服递送的最终配方。
基于NFPs的涂层（NFPs涂层的无胆固醇纳米植物脂质体）用于改善含有抗氧化活性化合物（如黄酮类化合物）的植物脂质体的递送效果，提高储存期间的保护性和稳定性，并增强其在胃肠道环境中的耐受性（Plapied等人，2011年；Kocira等人，2021年）。使用PE、GA和STC单独或以二元复合物形式（如PE/STC，果胶和淀粉的1:1混合物；GA/STC，阿拉伯胶和淀粉的1:1混合物），因为它们在工业上易于获取，并且具有安全、环保的口服递送特性（Plapied等人，2011年；Kocira等人，2021年；Dafe等人，2017年；Li等人，2019年）。这些涂覆的纳米植物脂质体的物理化学性质（包括粒径、ζ电位和稳定性）以及180天内的抗氧化剂释放情况均得到了评估。
通过去除胆固醇，我们旨在评估更简单、更安全的植物脂质体配方对结构稳定性和释放动力学的影响，为来自农业食品副产品的富含抗氧化剂的营养保健品提供一种更可持续、更具生物相容性和可扩展性的递送方法。此外，还评估了使用NFPs混合物作为涂层材料对纳米植物脂质体的影响，并将其与使用单一多糖进行了比较。
本研究不仅关注单一方面，还比较了含胆固醇和不含胆固醇的植物脂质体的性能，探讨了富含黄酮类化合物的葡萄籽提取物的口服递送潜力，并进行了全面的分析表征和评估。这些成果为食品和制药行业提供了独特的、全面的初步科学方法，支持进一步利用葡萄酒副产品进行抗氧化剂递送，符合循环经济、人类健康和环境可持续性的原则。
试剂和设备
实验中使用的化学试剂如下：PanReac-Applichem（德国达姆施塔特）提供了水溶性土豆淀粉（CAS 9005-84-9）；LABChem（葡萄牙）提供了苹果果胶（CAS 9000-09-5）；阿拉伯胶购自西班牙瓦伦西亚的Guinama；Sigma Life Science（中国）提供了(-)-表儿茶素（≥90%，CAS 490-46-0）；Supelco（美国贝尔丰特）提供了儿茶素；Merck（德国达姆施塔特）提供了氢氧化钠；大豆卵磷脂（CAS 8002-43-5，纯度90%）。
黄酮类化合物提取物的富集与分离
在Vitis vinifera葡萄籽中，儿茶素和(-)-表儿茶素是主要的黄酮类化合物，而白藜芦醇和没食子酸则属于非黄酮类多酚（Ahmadi等人，2019年；Kar等人，2006年；Rockenbach等人，2011年）。由于黄酮类化合物是多酚类化合物的关键亚类，在葡萄籽基质中通常占比较高比例（Kar等人，2006年），因此本研究的富集过程旨在选择性浓缩这些化合物。
结论
本研究旨在从Vitis vinifera葡萄籽中最大化黄酮类化合物的富集，并开发无胆固醇的纳米植物脂质体作为更简单、更安全的递送系统。使用天然来源的食品级多糖进行涂层处理，进一步提高了储存稳定性，并实现了可控的持续释放。采用Diaion? HP20LX树脂富集后，黄酮类化合物的含量提高了8.24倍，产率为37.20%。通过薄膜水化法制备的植物脂质体，其体积基粒径为164.8纳米，数基粒径为31.7纳米。
作者贡献声明
Reza M. Kouchaksaraee：撰写、审稿与编辑、数据可视化、软件应用、方法设计、实验实施、数据管理。Faezeh Fathi：撰写、审稿与编辑、初稿撰写、数据可视化、结果验证、项目监督、软件应用、资源协调、方法设计、实验实施、资金申请、数据分析、概念构建。Anabela S. G. Costa：数据可视化、结果验证、方法设计、实验实施、数据分析。Samad N. Ebrahimi：
未引用参考文献
Antonacci D, 2014; Hoshyarmanesh and Rahmati, 2025; Kiokias and Oreopoulou, 2021; Li et al., 2022.资助
本研究得到了COMPETE 2030计划的支持，该计划由欧洲区域发展基金（ERDF共同资助，项目编号为COMPETE2030-FEDER-02182500（GrapeUP - Grapes by-ProdUcts High-Value Upcycling）。
利益冲突声明
作者声明没有已知的财务利益冲突或可能影响本文研究的个人关系。
致谢
本研究还得到了PT国家基金（FCT/MECI，科学技术基金会/教育、科学与创新部）的支持，项目编号为UID/50006 - Laboratório Associado para a Química Verde - Tecnologias e Processos Limpos。
作者感谢Destilaria Levira有限公司提供的样品。Faezeh Fathi感谢FCT通过科学就业激励计划（2023.08789.CEECIND）提供的资金支持。
