虾青素是一种类胡萝卜素,具有较高的营养和药用价值,研究表明,每天摄入4 mg虾青素有益于人体健康。虾青素具有抗癌、抗感染、抗氧化活性，可以有效抑制和降低自由基引发的脂质过氧化,还能显著影响动物的免疫功能和新陈代谢,明显增强人体肌肉力量和耐受力。
但虾青素为脂溶性化合物,存在稳定性差、易氧化、不宜服用等缺点,降低了其生物利用度。因此,对虾青素进行包覆来提高其稳定性和生物利用度,制备易服用产品,成为近年来的研究热点。脂质体是一种封装介质 ,在稳定和输送营养保健品方面具有很多应用 ,可以封装姜黄素、白黎芦醇、槲皮素、叶黄素等。从微观结构上看,脂质体是一种由磷脂双分子层和水性核心层组成的自组装囊泡,能对外界不利条件形成物理屏障,提高封装物体的生物利用度。脂质体的典型制备方法包括薄膜水合法、乙醇注入法、反向蒸发法、复乳法等。但这些方法通常会导致脂质体出现有机溶剂/表面活性剂残留、大小分布不均匀和储存稳定性低等问题。为了解决这些问题,研究者探索出利用超临界流体制备脂质体的方法。目前,超临界一氧化碳工艺已成功制备出负载叶黄素脂质体、白术内酯脂质体、姜黄素脂质体、紫杉醇脂质体等。此工艺制备的脂质体不含有机溶剂,具有粒径小、囊泡完整性强、储存稳定性高等特点。
本文拟利用超临界二氧化碳将虾青素包封在脂质体中,利用TEM、XRD、FTIR等表征超临界方法将虾青素包覆在脂质体中的有效性，考察不同制备压力、制备温度对虾青素脂质体的粒径分布、包埋率等性质的影响,并对制备的虾青素脂质体进行形态观察、体外模拟释放和模拟消化实验。以期为超临界二氧化碳制备脂质体的进一步研究提供相关数据支持。
01 虾青素脂质体的制备 将1g大豆卵磷脂加入到100 mL去离子水中,使用磁力搅拌器以1000 r/min的转速持续搅拌30 min ,使大豆卵磷脂均匀分散在水中；然后,向其中加入0.1 g虾青素油树脂,黑暗中继续搅拌1 h混合均匀,得到虾青素脂质体的预备液;将预备液置于图1所示的超临界高压釜中，将高压釜加热至设定温度,用二氧化碳加压至设定压力后保压1h;最后,降温、泄压，取出样品即得到脂质体产品。 图1 设备示意图 02 虾青素标准曲线的绘制 将虾青素油树脂以石油醚为溶剂配制不同质量浓度( 10、20、30、 40、50、60 μg/mL )的虾青素石油醚溶液,使用UV-Vis测定各质量浓度虾青素石油醚溶液在464 nm波长处的吸光度,以虾青素石油醚溶液质量浓度为横坐标,以吸光度为纵坐标,绘制标准曲线,并拟合得到标准曲线方程为: y=0.0251x+0.0673 , R2=0.99958。通过表征方法和性能测试，对其研究对象的粒径和Zeta电位测定、包埋率测定、TEM测试、XRD测试、FTIR测试、稳定性测试、体外释放实验、体外消化模拟实验等等，观察其数据和样貌。 01样品表征 001 FTIR分析 图2为虾青素脂质体、大豆卵磷脂和虾青素的FTIR谱图。从图2可以看出,虾青素油树脂在1660 cm-1处的吸收峰为C==O键的伸缩振动；1552 cm-1处为芳香环中C==C键的伸缩振动吸收峰; 1375 cm-1处为C一CH的对称变形; 967 cm-1处为C- C共轭系统中的C- H的伸缩振动吸收峰。1747、1063 cm-1处为PO2的对称伸缩吸收峰, 971cm-1处- N(CH3+)3的特征吸收峰,这两处均为大豆卵磷脂的特征吸峰。对于虾青素脂质体来说, 1660cm-处为虾青素的特征峰, PO2和一-N(CH3 +)3的特征吸收峰变宽,同时向更高波数移动,表明虾青素和大豆卵磷脂之间可能存在相互作用，从而促进了虾青素脂质体的形成。 002形态形貌分析 图3 虾青素脂质体的TEM图和实物图 从图3可以看出,虾青素脂质体大小均匀,分散良好,粒径在200 nm左右(图3a、3b) ;虾青素脂质体外观清澈,色泽鲜艳(图 3c)。 003 XRD分析 图4 虾青素油树脂、虾青素脂质体、大豆卵磷脂的XRD谱图 从图4可以看出,虾青素油树脂的衍射峰与虾青素脂质体、大豆卵磷脂均不同。虾青素脂质体的衍射峰与大豆卵磷脂近似,表明大豆卵磷脂对虾青素油树脂具有很好的包覆效果 ,掩盖了虾青素油树脂原有的特征衍射峰。 02 工艺条件考察 001 制备压力的影响 图5为制备温度为50℃时,制备压力对虾青素脂质体的平均粒径、PDI、 Zeta电位和包埋率的影响。 图5 制备压力对虾青素脂质体的平均粒径和PDI(a). Zeta电位(b)包埋率(c)的影响 从图5a可以看出,虾青素脂质体平均粒径在制备压力> 10 MPa时显著减小,降至240 nm左右,在20 MPa时平均粒径最小,为236 nm ;随着制备压力的升高,虾青素脂质体的PDI也不断减小。 Zeta电位对确定分散体中颗粒的表面电荷具有重要意义, Zeta电位绝对值> 30 mV的颗粒被认为是稳定的。从图5b可以看出，随着制备压力的升高,虾青素脂质体Zeta电位绝对值总体趋势是越来越大,表明虾青素脂质体体系越来越稳定,不易发生凝结或凝聚。 从图5c可以看出,虾青素脂质体的包埋率随着制备压力的增加呈现增大趋势,在20 MPa的压力下达到了97.18%。这是因为,制备压力决定了水悬浮液中二氧化碳的溶解量,随着压力的增加,水悬浮液中的二氧化碳的溶液量也会增加,会有更多的二氧化碳分子进入大豆卵磷脂双分子层,从而使大豆卵磷脂分散并重新聚集成更小的颗粒。此外,超临界二氧化碳和脂溶性的虾青素之间的亲和力会促进虾青素与大豆卵磷脂结合,实现更好的封装包覆。压力为15 MPa时,既能够达到较高的包埋率和较好的稳定性,相对18、20MPa的压力又能节省很多资源。 002 制备温度的影响 随着制备温度的升高,虾青素脂质体的平均粒径和PDI均呈现先减小后增加的趋势。平均粒径在制备温度50℃时达到了最小值( 242.4 nm) , PDI在制备温度45℃达到最小值( 0.238 )。从图6b可以看出,虾青素脂质体的Zeta电位绝对值随着制备温度的升高先减小后增大,但均在一个稳定的范围内( > 30mV )。从图6c可以看出,虾青素脂质体的包埋率随着温度的升高呈先降低后增加的趋势,包埋率在制备温度50 °C时达到了最小值( 92.79% ),温度对水悬浮液的物理性质的影 响会间接影响到脂质体的各方面性质。温度会影响溶液中的二氧化碳的溶解度、密度和体积膨胀率,同时也会影响大豆卵磷脂的双分子层的特性,如流动性,渗透性和虾青素的溶解度等。 高温有利于虾青素的封装包覆,这是因为,高温能降低大豆卵磷脂分子间的相互作用,从而增加大豆卵磷脂分子的溶解度,以及使大豆卵磷脂双分子层能够在压力的作用下更易分散,从而更好地与虾青素分子结合。虽然制备温度40℃时包埋率很高，但此温度下的粒径较大,同时又因为虾青素在高温下会热解,所以采用50℃作为适宜的制备温度。 03 脂质体的稳定性分析 表1 为虾青素脂质体30d稳定性测试结果 从表1可以看出,经过30 d的储存,虾青素脂质体在4和25℃的虾青素保留率分别为94.13%和89.04%。而虾青素乙醇溶液的虾青素保留率分别为18.66%和10.35% ,虾青素已经大部分发生了降解。结果表明,虾青素脂质体能够显著增强虾青素的稳定性。 04 体外释放分析 图7 虾青素脂质体和虾青素乙醇溶液的体外释放曲线 从图7可以看出,在释放的前4 h ,虾青素脂质体释放较快,总释放率达到69.3% ;虾青素乙醇溶液4 h总释放率为92%,明显高于虾青素脂质体。随着释放时间的推移，虾青素Z醇溶液在6 h已完成虾青素的100%释放,而虾青素脂质体在12h时的总释放率为91.0%。可以明显看出,虾青素脂质体比虾青素乙醇溶液具有更好的缓释效果。 05 体外消化模拟分析 表2为虾青素脂质体在体外不同消化阶段的平均粒径和PDI。图8为虾青素脂质体人工胃液、人工肠液消化后的TEM图。 图8 虾青素脂质体经人工胃液消化(a )和人工肠液消化( b )后的TEM图 表2 虾青素脂质体在体外不同消化阶段的平均粒径和PDI 从表2可以看出,虾青素脂质体经过胃液消化2 h后, 平均粒径由242.4 nm增至652.9 nm , PDI从0.252减小至0.187 ;再经过肠液消化2 h后,平均粒径增至761.9 nm , PDI增至0.205。从图8可以看出,虾青素脂质体在人工胃液中会聚集,同时粒径会变大(图8a) 经过人工胃液消化后的虾青素脂质体再经过肠液消化会被消化成无定形的形状(图8b )。大豆卵磷脂大约10%的水解在胃部,其在小肠。结果表明,虾青素脂质体能够被人工肠液更好得消化和吸收,进而提高虾青素的生物利用度。 采用超临界二氧化碳制备了大豆卵磷脂包覆的虾青素脂质体。 (1 )压力20 MPa、 温度50°C制备的虾青素脂质体的虾青素包埋率为97.18% ,经30 d储存后, 4和25°C的虾青素保留率分别为94.13%和89.04%。 ( 2 )体外释放实验表明,虾青素脂质体具有较好的虾青素缓释效果,在4、12 h的总释放率分别为69.3%和91.0%。体外消化模拟表明,虾青素脂质体在肠道中消化和吸收较强。 本文可为超临界二氧化碳在制备脂质体方面的研究提供数据参考,后续将尝试其他脂质进行虾青素脂质体的制备和研究。 文章来源： 仅作科普 侵删
