姜黄素运输载体及其在保健食品中的应用研究进展

路方慧，疏如心，牛瑞雪，李雪茹，刘小阳，张东京

（宿州学院生物与食品工程学院，安徽 宿州 234000）

姜黄素是从姜类植物姜黄中提取的一种酚类物质，具有抗氧化、抗癌的功效[1]，许多国家将其作为食品的着色剂和调味剂，用于改善口感[2]。此外，姜黄素还具有抗菌和抑制癌细胞的作用[3]。但姜黄素的水溶性差和不稳定性，导致其生物利用率差，限制其在食品领域的应用[4]。为了改变这一现状，提高姜黄素在食品领域的应用，很多学者进行了广泛的研究，发现利用纳米载体（如姜黄素纳米颗粒、姜黄素纳米脂质体、姜黄素纳米乳化体系、植物糖原姜黄素复合纳米粒等）技术能提高姜黄素生物利用率，还适当提高抗氧化的功效，从而拓宽了姜黄素的应用和保健食品的开发，阐述了提高姜黄素生物利用率的方法，并对其在保健食品方面的应用进行展望。

1 姜黄素的结构及姜黄素抗氧化原理

姜黄素含多种化学基团，从结构上来说，姜黄素有2个像肉桂醛的苯丙烯酰基骨架，2个苯环上各有1个酚羟基和1个甲氧基，丙烯基与1个β-双酮/烯醇式结构连接，结构具有对称性。酚羟基和二酮结构作为主要的活性基团，能与自由基结合，其中酚羟基可能有消除自由基的作用，苯环上的甲氧基则进一步加强抗氧化活性。

2 姜黄素运输载体制备

2.1 姜黄素纳米颗粒

纳米颗粒是将药物微粒或者药物本身，吸附载体中制成纳米载体微粒10～100 nm，再以此为基础制出符合不同需求的制剂。有研究表明，纳米载体直径越小，越容易被肠胃吸收，从而发挥内部姜黄素的作用。同时，外部载体隔绝体内环境的影响，保证在中性或者碱性pH值、热等因素下不会氧化分解，延长挥发时间，缓慢持续发挥姜黄素的功效。

学者发现，利用纳米颗粒可以提高姜黄素的水溶性和稳定性，且保持其抗氧化性。初期一些学者只用天然大分子糖作为纳米材料。Yadav A等人[5]利用乳液法将姜黄素和壳聚糖制成姜黄素壳聚糖纳米颗粒，该颗粒粒径只有50 nm，易吸收，发现不仅比单一的姜黄素更具有稳定性，还能预防重金属的中毒。为了更深入研究姜黄素的稳定性，将2种及2种以上的天然大分子糖与姜黄素形成纳米颗粒。Settapon Bhunchu等人[6]加入另一种大分子糖海藻酸钠，利用乳化法和离子凝胶法将姜黄素包裹在载体内部形成海藻酸钠-壳聚糖纳米颗粒，对比发现随着姜黄素的比例增加，有2种糖的纳米颗粒比只含有一种糖的稳定性要高，更利于人体内部吸收。

一些学者只用天然大分子蛋白质作为纳米材料，采用蛋白质除了考虑到无毒无害，还有蛋白质在水溶液中具有乳化稳定性，因而制作的姜黄素纳米颗粒也会稳定[7]。Pan K等人[8]先将酪蛋白酸钠和姜黄素溶于乙醇溶液，再利用喷雾干燥的方法制备包含姜黄素的酪蛋白酸钠纳米颗粒。试验发现姜黄素的水溶性提升40倍，而且其抗氧化性也大幅度提高。而后有许多学者发现玉米醇溶蛋白与姜黄素制备的纳米颗粒功效最好，主要是因为姜黄素是疏水性分子，与大多数蛋白质没有很强的结合力，而玉米醇溶蛋白自身拥有很多疏水基团，容易利用反溶剂沉淀法制备纳米颗粒[9]。研究发现，利用天然大分子多糖或蛋白质等生物有机材料与玉米醇蛋白制备姜黄素纳米颗粒，用于修饰表面结构适当弥补一些不足[10]。利用蛋白质和多糖复合后制备的纳米颗粒更小，而且对姜黄素的包埋率更好，对光、pH值、热等比单独使用蛋白质或者多糖有更强的稳定性和生物利用率，利于姜黄素的吸收。Sun C X等人[11]将玉米醇溶蛋白与虫胶利用反溶剂沉淀法制备复合纳米颗粒。结果表明，玉米醇溶蛋白与虫胶复合比单独使用玉米醇溶蛋白包裹姜黄素稳定性、生物利用率好。由此说明，2种结合的生物大分子材料比单独一种天然大分子材料来包裹姜黄素效果更好，更利于纳米颗粒进入人体，将内部姜黄素最大限度地被人体吸收，并且这种纳米颗粒可以保持和提高其抗氧化性，满足人们对预防衰老、增强免疫力的需求，因而用纳米颗粒注入保健食品中能扩大姜黄素的应用范围。

2.2 姜黄素纳米脂质体

在溶液中，当磷脂分子形成单层微胶束或是磷脂双分子层时，姜黄素进入到微胶束的疏水性区域中，从而提高姜黄素的溶解度和生物利用率[12]。因此，这种独特的结构可以扩展姜黄素脂质体在保健食品领域应用范围。一些学者将胆固醇和磷脂作为制备姜黄素脂质体材料[13]，发现抗氧化性显著提高，且对pH值和金属离子有抵抗性，但是用胆固醇作为材料对人体的血脂有不利影响，不利于身体健康。Peng S等人[14]用壳聚糖代替胆固醇，解决了血脂问题，将壳聚糖与磷脂制出复合纳米脂质体，结果表明，比单一磷脂的抗氧化活性更高。纳米脂质体的抗氧化活性和水溶性更好，但是其稳定性还有待提高，需要学者们研究更多的方法达到更好的生物利用率。纳米脂质体相比于上面的纳米颗粒，其水溶性会提高，但是稳定性不如纳米颗粒，且包埋率和负载率制备过程较为繁琐。

2.3 姜黄素纳米乳液

纳米乳化体系较传统的乳化体系粒径更小、稳定性更好，而且对姜黄素的包埋率和包含率也很高。制备方法简单，溶液较为清澈。纳米乳是一种由油相、水相、表面活性剂及辅助材料组成，具有热稳定的多组分散体系，粒径一般不大于200 nm[15]。

Ahmed K等人[16]先将姜黄素的纳米乳液同姜黄素的普通乳液体系进行对比，通过在温室条件下的储存，发现纳米乳液比普通乳液更稳定，姜黄素也不易流失。由于过量的乳化剂不利于人类的健康，因而有学者开始研究用什么可以代替乳化剂的功能并且不影响健康。Li M等人[17]利用乳清分离蛋白代替乳化剂，试验效果较好，体现在离子强度和热处理均有较好的耐受力和稳定性。不仅提高了稳定性，又让纳米乳液更加健康可供人体食用。油脂不仅仅是纳米乳构成材料的组分，也是利于姜黄素在肠道吸收的催化剂。研究者发现油脂的优点，大力开展这方面试验，Ahmed K等人[16]将不同的油脂进行对比，主要观察不同油脂对姜黄素的消化速度和消化程度，发现消化速度的顺序为短碳链油脂＞中碳链油脂＞长碳链油脂，而消化程度的顺序为中碳链油脂＞短碳链油脂＞长碳链油脂，说明中碳链油脂更适合作为姜黄素纳米乳化体系。制备的乳化液除了具备较高的稳定性，还促进了其抗氧化性和负载率，进而提高了姜黄素的生物利用率。

Joung H J等人[18]将姜黄素纳米乳液利用高压均质原理放入保健牛奶中，与普通乳液对比粒径减小1倍，且在常温条件中可以贮藏3个月，稳定性好。这样多重优点的保健牛奶，既有较高的稳定性，又具有姜黄素的抗氧化性、抗癌性，能开拓保健食品领域的市场。

2.4 姜黄素固体脂质纳米颗粒

固体脂质纳米颗粒是指粒径在50～500 nm，呈球状，由天然的乳化剂（如卵磷脂、烷基糖苷等）及由固态天然的内脂（如三硬脂酸甘油酯、单硬脂酸甘油酯、蜂蜡、动物脂肪、长碳链脂肪酸等）组合作为载体[19]。

已有研究表明，固体脂质纳米颗粒可以提高姜黄素的抗氧化活性和生物利用率。Narayanan N等人[20]选择三油酸甘油酯、三辛酸甘油酯、甘油单硬脂苷酸等作为固体载体包裹姜黄素，结果表明其包封率较好，而且当人体口服此颗粒进入胃肠道时，在血液和组织液中姜黄素质量浓度显著提高，从之前的最大50 ng/mL提到100 ng/mL。采用常规的脂质，虽然在常温下贮藏可达数月之久，但无法在消化系统内长时间停留，姜黄素不能将最大功效缓慢释放，因此考虑用多糖来修饰颗粒表面改变性质，增强吸附性，从而提高生物利用率[21]。Ramalingam P等人[22]采用高速剪切均质和超声波技术，制备出姜黄素固体脂质纳米颗粒，而后再用壳聚糖作为多糖修饰该颗粒使粒径增大了1倍，包埋率和负载率高，而且肠胃的消化时间也就增加了1倍，从而姜黄素就能在体内缓慢完全释放，提高姜黄素生物利用率。

2.5 其他纳米载体

除上述介绍的几种主要姜黄素纳米载体外，近年来还发现了微球、微囊、包合物可作为姜黄素的运输载体。Li F等人[23]将四氧化三铁具有磁性大的材料包裹在姜黄素聚乳酸磁性微球，这其中的磁性物质可以使姜黄素更准确地定位到对应的靶细胞，使药效更有针对性。Yallapu M M等人[24]以β-环糊精作为壁纸包合姜黄素，通过试验发现随着姜黄素与β-环糊精的比例升高，可以改善姜黄素包合物的产率。

3 姜黄素在保健食品上的研究进展

姜黄素是药食同源的物质，可作为食品进行内服，又具有很好的抗氧化活性，起到预防衰老和提高免疫力的能力，符合人们对身体健康的要求，在保健食品领域具有一定的市场。现在市场上已有利用姜黄素运载体系制备具有保健功效的牛奶、饮料、饼干、固体速溶冲剂等。日本开发的具有解酒、护肝、防宿醉功能的饮料“姜黄力源”，我国开发的对化学性肝损伤有辅助保护功能、增强免疫力的“肝婷牌姜黄胶囊”和具有抗氧化功能的“姜康牌姜黄银参胶囊”等保健食品新产品，已通过国家保健食品注册，并投放市场[25]。

4 结语

姜黄素作为药食同源的药材，本身无毒无害就可食用，又具有抗氧化、抗炎、抗癌、抗心血管疾病等诸多优点，利用纳米颗粒、纳米脂质体、纳米乳液、纳米固体颗粒等不仅能改善姜黄素的稳定性，在热、光、中碱性情况下不易分解，还能运输到相应靶细胞再缓慢释放药性，提高生物利用率，而且提高了抗氧化等活性。并且姜黄素也是食品添加剂，可以在保健食品的基础上增添相应的口感和色泽。但是，姜黄素纳米载体仍面临一些待解决问题。主要来说是负载率还比较低；相关科技水平也不太成熟，无法大规模生产；整体的安全性问题也没有研究成熟，没有真正运用到活体上，还在基础阶段。