使用纳米技术提高营养补剂的生物利用度和递送

纳米技术是一种使能技术，有可能彻底改变农业和粮食系统。在消费者对健康食品的需求不断增长的推动下，研究人员一直在应用纳米技术的工具和知识来解决与食品和营养相关的问题。这篇简明的综述主要集中在纳米乳液和基于聚合物胶束的递送系统上，它们显示出增强的口服生物利用度和不同植物化学物质的生物功效（即抗炎、抗癌等）。纳米乳液是一类极小的液滴，看起来是透明或半透明的，带有蓝色。它们通常在 50 到 200 nm 范围内，但比常规乳液的范围（1 到 100 μm）小得多。纳米乳液的制备、表征、和生物利用度进行了讨论。姜黄素纳米乳对 TPA 诱导的小鼠耳部炎症有 85% 的抑制作用以及对细胞周期蛋白 D1 表达的抑制，而与传统 DBM 乳剂相比，二苯甲酰甲烷 (DBM) 纳米乳的口服生物利用度提高了约 3 倍。生物聚合物胶束显示出显着改善的水溶性/分散性和植物化学物质的体外抗癌活性。仍需要更多的研究工作来了解纳米封装的植物化学物质对人体和环境的潜在影响，以解决公众关注的问题。

介绍

纳米技术是一种赋能技术，有可能彻底改变农业和粮食系统。纳米 (10 -9m) 长度尺度的材料的不寻常特性，以及逐个分子操纵或自组装此类材料的技术的发展，提供了潜在的改变世界的科学、技术和商业机会。对食物分子的纳米级控制可能会导致许多宏观特征的改变，例如质地、味道、其他感官属性、可加工性和保质期内的稳定性。纳米技术在食品和农业系统中的应用正在快速增长。自 2003 年《食品纳米技术》的第一篇专题文章发表以来（Moraru 等 2003)，人们对这个令人兴奋的研究领域越来越感兴趣。最近发表了几篇专题文章，探讨食品纳米技术在食品安全/保障领域的潜力（Baeumner 2004）、促进健康应用的功能性食品（Chen 等 2006；Weiss 等 2006）、食品的纳米级特性材料（Lee 等人 2007 年），以及生物活性成分递送的结构设计原则（McClements 等人 2009 年）。还可以获得关于纳米技术在食品科学和农业领域应用的最新综合评论（Moraru 等人，2009 年）。

纳米技术在食品和营养方面的一项重要应用是设计和开发具有改善的水溶性、热稳定性、口服生物利用度、感官特性和生理性能的新型功能性食品成分。根据国际。食品信息委员会 (IFIC)，功能性食品被定义为“提供基本营养以外的健康益处的食品”（ Shibamoto等 2008 年；Vaclavik 和 Christian 2008 年）。在消费者对新型食品的需求不断增长以及健康食品成分强化的推动下，功能性食品市场预计将在 2007 年至 2012 年间以 5.7% 的年增长率增长（http://www.foodsciencecentral.com）。例如，植物化学物质是具有健康益处的食品补充剂，通常用作日常饮食的一部分。由于它们的低溶解度，许多植物化学物质很难被人体吸收，因此植物化学物质最重要和最有趣的应用之一是通过改变药代动力学 (PK) 和生物分布 (BD) 来提高植物化学物质的生物利用度。近年来，人们进行了广泛的研究，研究不同植物化学物质的健康促进特性，并设计新的封装材料和方法，试图将功能性成分融入食品中（Pegg and Shahidi 2007 ; Huang and others 2009a）。为了提高功能性食品的营养质量和稳定性，一种选择是使用食品级或“公认安全”（GRAS）材料封装功能性成分，这些材料可以表现出控释行为。可以满足这些要求的材料包括植物多糖（例如果胶、淀粉、阿拉伯树胶、角叉菜胶等）或微生物（即黄原胶、葡聚糖）来源、食品蛋白质（例如大豆蛋白、酪蛋白） 、明胶、燕麦蛋白、乳清蛋白等）、乳化剂，如卵磷脂、吐温、司盘、糖酯、甘油单酯等。

活性食品成分的封装和控释是食品和营养中的重要应用，可以通过纳米技术方法实现。2009 年实验生物学研讨会上强调了向细胞和细胞隔室输送营养物质的目标，题为“纳米技术研究：营养科学中的应用”，作为食品和营养研究领域的一个例子，具有纳米技术增强潜力（Srinivas 等 2009 年）。尽管现在有许多不同的递送系统可用于递送营养保健品和功能性食品中的生物活性成分（McClements 等人 2009 年），但在体外或体内都是明确的其生物学功效的证据仍然有限。在这篇评论文章中，我们介绍了一些典型的食品级递送平台，这些平台具有生物功效，可被食品和饮料行业用于递送功能性成分（即营养保健品）。还提供了封装营养品的生物功效的配方策略和实例。

基于纳米乳液的递送系统

将活性植物化学成分施用到人体中需要使用适当的载体以将有效量的活性成分完整地带到体内所需部位。所需部位各不相同，可能是血流、器官和细胞等。大多数植物化学物质，如多酚和类胡萝卜素，要么是难溶性化合物，要么是亲脂性化合物。众所周知，这些植物化学物质的递送受其物理化学性质的显着影响，例如水溶性、分配系数、亲油性和结晶度等。难溶于油或水的活性成分对其给药、运输和达到其目标的途径造成问题，导致口服生物利用度差。构建合适的载体和所需的有效配方对膳食补充剂研究人员构成挑战。为了克服不稳定性、水溶性差和提高保健品的生物利用度，将感兴趣的化合物包埋到食品基质中的一种选择是使用纳米乳剂。纳米乳液是一类极小的液滴乳液，看起来是透明的或半透明的，带有蓝色。它们含有连续相、分散相和乳化稳定剂，即乳化剂或称为表面活性剂。它们通常在 50 至 200 nm 范围内，但远小于常规乳液的范围（1 至 100 μm）（为了提高营养保健品的生物利用度，将感兴趣的化合物包埋到食物基质中的一种选择是使用纳米乳剂。纳米乳液是一类极小的液滴乳液，看起来是透明的或半透明的，带有蓝色。它们含有连续相、分散相和乳化稳定剂，即乳化剂或称为表面活性剂。它们通常在 50 至 200 nm 范围内，但远小于常规乳液的范围（1 至 100 μm）（为了提高营养保健品的生物利用度，将感兴趣的化合物包埋到食物基质中的一种选择是使用纳米乳剂。纳米乳液是一类极小的液滴乳液，看起来是透明的或半透明的，带有蓝色。它们含有连续相、分散相和乳化稳定剂，即乳化剂或称为表面活性剂。它们通常在 50 至 200 nm 范围内，但远小于常规乳液的范围（1 至 100 μm）（乳化剂或称为表面活性剂。它们通常在 50 至 200 nm 范围内，但远小于常规乳液的范围（1 至 100 μm）（乳化剂或称为表面活性剂。它们通常在 50 至 200 nm 范围内，但远小于常规乳液的范围（1 至 100 μm）（索兰斯等人 2005）。由于乳化剂分子大小通常为2nm长，因此胶束，即表面活性剂分子在水中聚集的直径通常为5nm或更大。当油相分子进入胶束核时，聚集体膨胀，有时膨胀到很大程度，形成一个尺寸可达100纳米或更大的球形物体。与常规方法（例如共溶剂添加、微粉化/研磨、喷雾干燥和成盐）相比，使用基于脂质的递送系统（例如微/纳米乳液和胶束）具有许多优势：（i）高动力学或热力学稳定性，与不稳定的分散体（例如常规乳液和悬浮液）相比，稳定性显着提高；(ii) 亲水性或亲油性植物化学物质可以掺入相同的纳米乳液中；

需要指出的是，纳米乳液是纳米级乳液，其中分散的油滴大小在几百纳米以下。另一方面，热力学稳定、光学透明且液滴尺寸小于 100 nm 的常规微乳液通常也称为“纳米乳液”。热力学稳定的微乳液系统在其他文章（Lawrence 和 Rees 2000；Narang 等 2007；Gupta 和 Moulik 2008）。然而，可用的食品级微乳液系统并不多。此外，它们通常需要高油或乳化剂含量，或使用乙醇等有机助溶剂。因此，人们必须平衡使用生物活性物质带来的好处和使用大量脂质引起的潜在副作用（即肥胖、心血管疾病等）。

纳米乳液的制备和表征

纳米乳液稳定性意味着高界面张力，因此具有相当大的表面能（即表面张力乘以表面积）。尽管许多纳米乳液是热力学不稳定的体系，但由于它们的特征尺寸，它们可能具有高动力学稳定性。纳米乳液不会产生奶油（或沉淀），因为布朗运动大于由重力引起的小乳化率。纳米乳液的内相为需要保护和运输的植物化学物质提供了极好的储存库。乳液的纳米尺寸不仅提高了乳液的稳定性，而且提高了包封的植物化学物质的生物利用度。

一般来说，可以通过高能或低能乳化制备纳米乳液。图 1显示了制备动力学稳定纳米乳液的一般高能过程。高能乳化方法包括高剪切均质化、高压均质化、微流化、超声均质化（Solans 等 2005 年）和带电同轴液体射流（ Loscertales等人 2002 年）。需要指出的是，虽然超声波均质化和带电同轴液体射流也可用于形成纳米乳液，但它们目前仅限于实验室使用，尚未用于大批量生产（Solans and others 2005; 梅森等人 2007）。高能方法在减小液滴尺寸方面是有效的，但可能不适用于一些不稳定的分子，例如蛋白质或肽。或者，低能乳化方法，例如相转变温度 (PIT) 方法，它利用聚氧乙烯型非离子表面活性剂的溶解度随温度的变化（Shinoda 和 Saito 1968；Rang 和 Miller 1999）、胶体（Dinsmore 等 2002 )、立方体 ( Spicer 2004 ) 和微流体通道 ( Xu and others 2005 ) 也可用于制备纳米乳液。

根据使用的油和乳化剂，纳米乳液的配方可能不同。同时，溶解在分散油相中的生物活性物质也可能影响配方。为了确定特定植物化学物质的正确乳液配方，通常的做法是构建具有大单相区域的假三元相图。通常建议使用相图来确定配方，使水、油、乳化剂和/或助溶剂以及不同质量比的各种 HLB 值的助乳化剂相互作用。助乳化剂也是两亲性的，对油相和水相都具有亲和力，并在一定程度上分配到乳液的界面层中。成分变量也可以作为温度、剪切速度和压力的函数来研究，但大多数乳液是在环境条件下使用涡旋或磁力搅拌进行研究的。优化方法，如响应面法，用于获得更小、更均匀（低多分散性）的乳液体系（袁等人 2008 ). 对于食品应用，在伪三元图中通常会涉及 4 种或更多组分以形成各向同性区域，其中一个角通常表示 2 种或更多组分的混合物，例如乳化剂/助乳化剂、水/助溶剂/植物化学物质，或油/助溶剂/植物化学物质（ Garti 2003）。精确相图的构建可能非常耗时和劳动密集型，并且相界的确定尤其不同。一般的策略是制备一系列假二元混合物，然后用第 3 组分滴定。每次添加后 24 小时评估混合物。需要注意的是，许多食品级乳化剂只能产生有限区域的纳米乳液。

可以通过多种技术的组合来表征纳米乳液的结构和物理性质。例如，粘度/粘弹性、电导率和界面张力等宏观性质可以分别通过流变仪、电导仪和悬滴式张力仪进行表征（Boonme 等人 2006 年）。乳液液滴的大小和形状通常通过静态和动态光散射技术进行表征（McClements 2005）。光散射技术的主要缺点是乳液样品的稀释通常是减少多重散射和液滴间相互作用所必需的。稀释过程可以改变纳米乳液的假三元相的结构和组成。可以通过小角 X 射线散射 (SAXS)、小角中子散射 (SANS) 和低温透射电子显微镜 (TEM) 等显微镜来研究不同假三元相的结构（Spicer 等 2001；Borne 和其他人 2002 年；Boonme 等人 2006 年）。

纳米乳液中植物化学物质的抗氧化效率通常取决于抗氧化剂在油、水或油/水界面区域的分布。抗氧化剂的分布由 2 个分配常数描述，一个在油/界面区域之间，另一个在水/界面区域之间。2 个分配常数是通过拟合 2 组观察到的速率常数与乳化剂浓度数据来获得的，该数据使用电化学方法确定，用于抗氧化剂与芳烃重氮离子探针的反应，基于完善的假相模型 ( Gunaseelan 等人 2004 ; Romsted和张 2004）。油和界面区域之间的油分布也可以通过脉冲场梯度自旋回波核磁共振、PGSE-NMR（Nyden 和 Soderman 1995；Soderman 和 Nyden 1999）测量的扩散率来确定，其中实验通常通过改变梯度强度沿Z 轴 (Gz) 同时保持梯度脉冲持续时间 (δ) 和扩散延迟 (Δ) 恒定。回波强度I(GZ) 随着Gz值的增加而衰减，由方程式给出。1：

纳米乳液包裹的植物化学物质的生物利用度

生物利用度被定义为治疗活性成分到达体循环并在作用部位可用的程度的测量（http://en.wikipedia.org/wiki/Bioavailability）。它是植物化学物质或药物的关键药代动力学特性之一。植物多酚（即姜黄素、白藜芦醇、表没食子儿茶素没食子酸酯等）和类胡萝卜素（即番茄红素、β-胡萝卜素、叶黄素、玉米黄质等）对健康有益的植物化学物质受到了广泛关注。科学界、消费者和食品制造商，因为它们可用于降低血压、减少癌症风险因素、调节消化道系统、增强免疫系统、调节生长、调节血液中的糖浓度、降低胆固醇水平和作为抗氧化剂特工（哈格曼 1992 年；怀德曼 2001 年）。尽管多酚在胶囊和片剂中的应用非常丰富，但由于吸收不完全和首过代谢，它们的生物作用经常减弱甚至丧失。Manach 等人 (2005)回顾了 97 种多酚化合物的口服生物利用度，并表明原花青素、没食子酸化茶儿茶素、姜黄素和花青素是吸收最少的多酚。到目前为止，大多数研究都集中在提高油溶性番茄红素（Spernath 等 2002）、植物甾醇（ Garti等 2005）、ω-3 脂肪酸（McClements 和 Decker 2000）、辅酶 Q10（Xia等 2007 ;夏等 2009）， 等等。纳米包封多酚的体内研究仍然有限。以下是对最具挑战性的多酚之一姜黄素生物功效的最新进展的总结。

姜黄素，化学名称为 1,7-双(4-羟基-3-甲氧基苯基)-1,6-庚二烯-3,5-二酮，是从姜黄 (Curcuma longa) 的根茎中提取的多酚。姜黄素的化学结构如图 3A所示（Khanna 1999）。姜黄素具有非常强烈的黄色，可作为天然食用色素。姜黄素具有抗氧化（Sharma 1976）、抗炎（Srimal 和 Dhawan 1973）、抗菌（Kim 等 2003）和抗癌（Miller 等 2008）活性。各种细胞/动物模型和人体研究已经证明了姜黄素的预防或治疗功能（Kuttan 等 1985; 许和程 2007 ; 米勒等人 2008 年）。它抑制细胞培养中的乳腺癌、膀胱癌、前列腺癌或白血病癌。姜黄素影响花生四烯酸代谢，抑制 COX 和 LOX，并通过激活细胞凋亡信号诱导细胞凋亡（Hong 等 2004 年）。它还阻断许多细胞增殖信号通路，例如 MAP 激酶通路、AKT 通路和 mTOR 通路（Joe 等人 2004；Duvoix 等人 2005；Howitz 和 Sinclair 2008）。然而，低生物利用度是姜黄素口服给药的普遍问题。口服姜黄素可抑制化学诱发的食道癌、前胃癌和结肠癌，但由于血液中的循环浓度低，对小鼠肺癌或乳腺癌的影响可以忽略不计（Huang 等 1998 年）。Hsu 和 Cheng (2007)在 I 期临床试验中表明，姜黄素仅对直接接触药物的组织（结肠直肠、口腔黏膜和皮肤）有效，而对其他慢性炎症或癌症没有明显作用。

已经研究了几种递送系统以增加姜黄素的生物利用度，包括纳米颗粒、脂质体和胶束（Anand 等 2007）。已开发出纳米颗粒制剂，并显示出更高的溶解度和有希望的体外结果，但尚无体内口服给药结果（Bisht 等人 2007；Tiyaboonchai 等人 2007）。脂质体包裹的姜黄素在体外和体内（静脉注射）显示出增强的生物利用度和对胰腺癌和结肠直肠癌的抑制作用（ Li 等人 2005；Li 等人 2007）。小分子量表面活性剂，例如十六烷基三甲基溴化铵 (CTAB) ( Iwunze 2004；Wang 等人 2006；Leung 等人 2008 年)，以及合成的两亲聚合物，例如 PEO-b-PCL [聚（乙二醇）-嵌段-聚（己内酯）]（Ma 等人 2008）和甲氧基聚（乙二醇）-棕榈酸酯（Sahu 等人 2008a）也被报道形成聚合物胶束以包裹姜黄素。报道了提高的增溶能力和负载效率。姜黄素-磷脂复合物表明大鼠经口摄入后血浆浓度增加约 2 倍（Liu 等 2006）。然而，没有报道口服姜黄素的治疗活性。此外，这些研究经常涉及有机溶剂和其他非食品级成分。

最近，王等人（2008）使用高压均质方法成功地生成了纳米乳液，其配方使用中链甘油三酯 (MCT)、吐温 20 和水，比例为 10:10:80。结果发现，多次高压均质循环产生的纳米乳液尺寸更小，用量更少。多分散性。获得的最细油滴的直径约为 79.5 nm。此外，这种纳米乳液能够包封 1% 的姜黄素。在12-O-十四烷酰佛波醇-13-乙酸酯(TPA)诱导的小鼠耳部炎症模型中进行测试，发现姜黄素纳米乳比姜黄素溶液具有更好的生物活性，79.5 nm的姜黄素纳米乳抑制了85%的小鼠耳部炎症。对 618.6 nm 姜黄素纳米乳液有 43% 的抑制作用。这项研究表明：王等人 2008 ); (ii) 较小的姜黄素乳液液滴比较大的姜黄素乳液具有更好的生物功效（ Wang 等 2008 年）。最近，Jiang 改进了由水、Tween 40/Span 20 和 MCT 的混合物制备的纳米乳液配方。口服这些新型姜黄素纳米乳剂可以 100% 抑制 12-O-tetradecanoylphorbol-13-acetate (TPA) 诱导的小鼠耳朵炎症。ELISA和免疫印迹结果还显示促炎因子白细胞介素1β（IL-1β）、白细胞介素（IL-6）、基质金属蛋白酶9（MMP-9）和细胞周期蛋白D1具有剂量反应性和显着抑制作用。2009 年）。图 5清楚地表明，口服2剂（1%和1.5%）纳米乳化姜黄素可以抑制cyclin D1的表达，较高剂量（即1.5%）的姜黄素对表达的抑制程度大于纳米乳化姜黄素。较低的剂量（即 1.0%）（江 2009）。需要指出的是，姜黄素的血浆浓度无法确定，因为姜黄素可能在半小时内代谢。

二苯甲酰甲烷 (DBM) 纳米乳液已证实通过纳米乳液途径改善口服生物利用度（Lin 等人 2009 年）。DBM 是甘草根中的一种微量成分，是一种具有抗癌活性的天然植物化学物质。它是姜黄素的β-二酮类似物。因此，其结构类似于姜黄素，如图 3B所示。图 6描述了生物利用度测定的典型方案. 简而言之，植物化学纳米乳液通过管饲法对大鼠口服给药。在施用植物化学物质后每隔几分钟收集一次血样。还通过颈静脉插管（iv 注射）给不同组的大鼠注射植物化学物质。血样应立即通过离心分离并储存在 –80 ˚C 直至分析。血浆样品通过高效液相色谱-质谱（HPLC-MS）检测方法进行分析。在药代动力学分析中，可以使用对数线性梯形规则计算从零时间到最后测量浓度时间的血浆浓度与时间曲线下面积 (AUC)。绝对生物利用度 (F) 由剂量标准化 AUC 0→∞的比率确定口服和静脉给药后。在 DBM 纳米乳的药代动力学研究中，发现 DBM 与纳米乳的平均血浆浓度在 1.6 h (tmax) 时达到峰值，而传统乳剂的tmax为 3.3 h，表明 DBM 给药于纳米乳液路线的吸收速度比传统乳液快得多（Lin 等 2009 年）。纳米乳中 DBM 的生物利用度为 22.8%，而 DBM 常规乳剂中的生物利用度为 7.7%，口服生物利用度增加约 3 倍（Lin 等 2009）。

从文献中可用的有限示例中，我们推测 2 个参数对于基于纳米乳液的递送系统很重要，以提高封装的生物活性物质的生物利用度。第一个参数是乳液液滴的大小。与传统的微米级乳液相比，纳米乳液具有更小的液滴尺寸，因此具有更大的表面积。如此大的表面积增加了不同脂肪酶和共脂肪酶以及内源性表面活性剂（例如胆汁盐、胆固醇和磷脂）的可及性。它们都可以促进亲脂性化合物的溶解并提高吸收率。第二个因素是配方中的脂质成分。在胃肠道被各种脂肪酶消化，甘油三酯降解为甘油二酯、甘油单酯和游离脂肪酸，波特等人 2007 年）。

其他营养输送系统

胶束由具有亲水和疏水官能团的两亲物形成。当两亲物在水溶液中超过一定浓度，即所谓的临界胶束浓度（CMC）时，许多两亲物自发聚集形成称为胶束的结构化复合物。亲水区域形成胶束的外壳，而疏水区域形成核心，亲脂性生物活性物质被困在其中。与大多数乳液体系不同，胶束是热力学稳定的，不需要外源能量输入。

与纳米乳液相比，胶束包封系统相对简单：它包括水溶液、浓度高于CMC的两亲化合物（低分子量或高分子量）和包封的生物活性物质。虽然配方更简单，但胶束封装中的加载过程可能很棘手，并影响封装能力和效率。文献中通常使用至少 4 种方法来封装生物活性物质：(i) 溶剂透析：将两亲物和生物活性物质溶解在一种常见的水混溶性溶剂中，然后用水或水溶液透析以除去溶剂；(ii) 溶剂蒸发：将两亲物和生物活性物质溶解在常见的挥发性溶剂中，然后带入水溶液中。随后，通过蒸发除去溶剂；(iii) 共沉淀：将两亲物和生物活性物质溶解在普通溶剂中，然后蒸发溶剂以形成 A-B 混合物，向其中加入水溶液；(iv)乳化：将两亲物溶解在水溶液中，而将生物活性物质溶解在与水不混溶的挥发性有机溶剂中，然后带入水溶液中形成乳液。随后，蒸发有机溶剂。在这 4 种方法中，比较了（i）和（iv），发现乳化方法产生更高的包封率（而生物活性物质溶解在与水不混溶的挥发性有机溶剂中，然后带入水溶液中形成乳液。随后，蒸发有机溶剂。在这 4 种方法中，比较了（i）和（iv），发现乳化方法产生更高的包封率（而生物活性物质溶解在与水不混溶的挥发性有机溶剂中，然后带入水溶液中形成乳液。随后，蒸发有机溶剂。在这 4 种方法中，比较了（i）和（iv），发现乳化方法产生更高的包封率（权等人 1997 年）。

生物聚合物胶束现在是保健品或药物输送中快速增长的领域，因为它们延长了血液循环时间。最近，作者小组的一项研究表明，疏水改性淀粉（HMS）能够在水溶液中形成胶束（Yu and Huang 2010）。此外，与纯水中相比，姜黄素在 HMS 胶束中的溶解度增加了近 1700 倍。此外，包封姜黄素的生物活性在体外抗癌模型上进行了测试，发现包封姜黄素的抗癌活性明显高于游离姜黄素（Yu and Huang 2010）。值得注意的是，并非所有胶束制剂都能增强封装的生物活性物质的递送。以姜黄素包封制剂为例，由聚（环氧乙烷）-b-聚（ε-己内酯）和甲氧基聚（乙二醇）-棕榈酸酯形成的胶束不会增加姜黄素向被测癌细胞的递送（Ma等人） 2008；萨胡等人 2008a )。相反，包裹在 HMS 胶束和酪蛋白胶束中的姜黄素表现出增强的生物活性，这引发了一种假设，即天然成分可能促进胶束的细胞摄取（Sahu 等 2008b；Yu 和 Huang 2010）。

最近，使用疏水性辛酰基和亲水性聚乙二醇单甲醚 (MPEG) 取代物合成了一种新型壳聚糖基两亲物辛酰基-壳聚糖-聚乙二醇单甲醚 (acylChitoMPEG)。合成的acylChitoMPEG在水溶液或乙醇、丙酮、CHCl3等常见有机溶剂中均表现出良好的溶解性。细胞毒性结果表明，acylChitoMPEG 即使在高达 1 mg/mL 的浓度下也表现出可忽略不计的细胞毒性。这组基于壳聚糖的两亲物最吸引人的特点是能够通过控制疏水辛酰基或亲水 PEG 部分的量来调节 HLB 值，并可用于封装各种保健品或药物。图 7显示了改性壳聚糖胶束中不同浓度β-胡萝卜素的照片（黄等2009b）。尽管胶束已成为封装保健品并表现出一些增强的生物活性的良好候选者，但胶束制剂的生物活性通常在细胞培养试验（如前所示）或通过静脉内 (iv) 注射到实验动物中进行测试 ( Jones and Leroux 1999 )。口服植物化学胶束的实验仍然非常罕见，需要做更多的研究。

还有许多其他递送平台也可用于递送植物化学物质和微量营养素，例如固体脂质纳米颗粒、多重乳液、基于蛋白质/多糖复合物的多层乳液、可溶性复合物和复合凝聚层。他们的结构设计原则已由McClements 等人 (2009)审查，此处不再赘述

结论

基于纳米乳液的递送系统已被证明是提高不同植物化学物质的口服生物利用度和生物功效（即抗炎、抗癌等）的最佳平台之一。它们对食品工业特别有吸引力，因为有许多食品级脂质和乳化剂可供使用。与其他基于脂质的递送系统（例如多重乳液和固体脂质纳米颗粒）相比，它们更简单、更容易制备。此外，人体有不同的脂肪酶可以消化这些脂质，因此，这些植物化学纳米乳液的潜在毒性可能很小。同样，聚合物胶束也有望改善许多结晶植物化学物质（如 β-胡萝卜素和姜黄素）的水分散性，并且还显示出改善的体外抗癌活性。在过去的十年中，人们致力于设计和开发不同的营养输送系统，并取得了重大进展。现在有各种各样的不同结构的输送系统，它们的设计原则现在已经很清楚了。对于大多数递送系统，体内封装的植物化学物质的生物学功效在很大程度上仍然未知。许多问题仍然没有答案。例如，为什么纳米封装的植物化学物质具有更好的口服生物利用度？与非封装形式相比，纳米封装植物化学物质的细胞信号转导途径有何不同？纳米封装的植物化学物质有毒吗？因此，应加大力度从生物质中开发新型的增值食品级或 GRAS 材料，以及了解这些纳米封装的营养保健品对人体和环境的潜在影响，以解决公众关注的问题。

致谢

这项研究得到了美国农业部国家研究计划 (#2009-35603-05071) 的支持。

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