《食品科学》：华南理工大学杨继国教授等：聚甘油脂肪酸酯结构对姜黄素纳米乳液稳定性及其功能特性的影响

姜黄素是一种从姜黄根茎中提取的多酚化合物，具有多种生物活性，包括抗氧化、抗菌、抗炎和抗癌。大量研究表明姜黄素能够预防和治疗多种疾病，包括癌症、糖尿病、神经退行性疾病、心血管疾病以及自身免疫疾病。然而，姜黄素存在水溶性差、化学不稳定及低口服生物利用度等问题，因而限制其在健康食品领域中的应用。为克服这些难题，许多学者把姜黄素包封于纳米乳液，从而提高其水溶性、稳定性和生物可及性。

华南理工大学食品科学与工程学院的张尚微、杨继国*等首先采用酶法合成5 种不同脂肪链长（C10～C18）的聚甘油月桂酸酯（PGFEs），以PGFEs为乳化剂，进一步构建姜黄素纳米乳液载运体系，并研究PGFEs的脂肪链长如何影响姜黄素纳米乳液的形成、物理化学稳定性、清除自由基活性及抗菌活性，为PGFEs用于包封疏水性生物活性物质提供理论依据。

1、PGFEs的组成成分

如图1所示，C18柱是非极性柱，极性越大的物质，出峰时间越早。因此，PGFEs的出峰时间顺序为单酯、双酯和三酯。PGFEs主要由单酯组成，还含有少量双酯和三酯。随着脂肪链长的减短，PGFEs单酯的比例下降，相应双酯和三酯的比例升高，这可能是因为较短链长脂肪酸的位阻更小，黏度更低，能与聚甘油进行充分混合，进而促进其与聚甘油上的羟基在酶的催化下脱水生成酯键。

2、PGFEs质量分数对乳液形成的影响

如图2所示，对于PGFEs乳液，液滴大小最初随着PGFEs质量分数的增加而急剧降低，因为在均质过程中有更多的PGFEs分子快速吸附在液滴表面，从而减少液滴再次聚集。然而，继续增加PGFEs质量分数，乳液粒径会达到一个相对恒定的值，表明液滴表面已完全被PGFEs分子饱和。

3、PGFEs脂肪链长对乳液特性的影响

如表1所示，PGFEs乳液的粒径均小于200 nm且多分散系数（PDI）小于0.2，表明PGFEs都能形成均匀分布的纳米乳液，这与Peng Bin等报道一致。从图2和表1可得，PGC、PGL、PGM、PGP和PGS的饱和质量分数分别为4%、2%、1%、0.5%和0.5%，对应质量分数下乳液的粒径分别为（97.3±1.0）、（111.7±0.4）、（125.4±0.4）、（141.0±0.6）、（154.0±0.9）nm。一方面，脂肪链长越长的PGFEs能更高效地形成稳定的纳米乳液。另一方面，脂肪链长越短的PGFEs在饱和液滴表面条件下能形成更小的液滴，这可能与较短脂肪链长的PGFEs具有快速吸附动力学有关。

4、PGFEs脂肪链长对乳液贮存稳定性的影响

从图3可以看出，在4 ℃和30 ℃放置1 个月后，PGFEs乳液的粒径基本保持不变，且PDI小于0.2；而在50 ℃时乳液粒径和PDI随时间延长明显增加。通常，PDI表征乳液粒径分布的均匀性，当PDI＜0.2时，纳米乳液被认为是单分布体系，与PGFEs乳液粒径分布的变化相对应（图4）。这表明较高的贮存温度会促进液滴的聚集，导致大液滴的生成。

如图5所示，在4 ℃和30 ℃放置1 个月后，PGFEs乳液中的姜黄素保留率在85%以上；在50 ℃时，PGFEs乳液中的姜黄素含量随时间延长快速下降，表明较高的贮存温度会加速姜黄素的降解。另外，不同PGFEs乳液在50 ℃时具有不同的姜黄素降解速率。于50 ℃放置1 个月后，PGC乳液仍保留约80%的姜黄素，而其他PGFEs乳液中姜黄素的保留率仅为50%～61%。与其他PGFEs乳液相比，PGC乳液在较高的贮存温度时能更好地保护姜黄素。

5、PGFEs脂肪链长对乳液抗氧化活性的影响

从图6可以看出，无论是DPPH自由基清除活性和ABTS阳离子自由基清除活性，姜黄素纳米乳液的IC50随着PGFEs脂肪链长的增加而增加。中链PGFEs乳液的IC50显著低于游离姜黄素的IC50（P＜0.05），而长链PGFEs乳液的IC50与游离姜黄素的IC50无显著差异（P＞0.05）。从表1可以得到，不同PGFEs乳液中姜黄素质量浓度无显著差异（P＞0.05），说明姜黄素含量不是导致PGFEs乳液抗氧化活性差异的主要原因，进一步表明中链PGFEs可以提高姜黄素的自由基清除活性。

6、PGFEs脂肪链长对乳液抗菌活性的影响

如表2所示，长链PGFEs乳液对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌无抗菌作用，而中链PGFEs乳液具有生长抑制效果，且PGC纳米乳液和PGL纳米乳液表现出不同的抗菌活性。PGC纳米乳液对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的MIC分别为0.32 mg/mL和0.63 mg/mL，是PGC溶液MIC的一半；PGL纳米乳液对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的MIC分别是0.63 mg/mL和1.25 mg/mL，与PGL溶液MIC相同。

结 论

本研究以不同脂肪链长（C 10 ～C 18 ）的PGFEs为乳化剂构建姜黄素纳米乳液，并评价其乳液特性、物理化学稳定性及功能特性。PGFEs都能形成均匀分布的纳米乳液以及具有高姜黄素包封效率（约95%）。随着PGFEs的脂肪链长的增加，形成的乳液具有更大的液滴、更低的Zeta电位和相似的姜黄素包封效率。在贮存稳定性方面，PGFEs乳液的物理化学稳定性随着温度升高而降低。相比其他PGFEs，PGC对热引起的乳液失稳和姜黄素降解具有更强的抵抗作用。在功能特性方面，相比长链PGFEs乳液，中链PGFEs乳液既能显著改善姜黄素的抗氧化活性，又对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌显示出抗菌效果，且PGC与姜黄素存在协同抗菌作用。因此，中链PGFEs，特别是PGC，可作为构建兼具抗氧化和抗菌活性的纳米乳液的高效食品乳化剂。

本文《聚甘油脂肪酸酯结构对姜黄素纳米乳液稳定性及其功能特性的影响》来源于《食品科学》2022年43卷6期34-41页，作者：张尚微，杨继国，徐晓飞，任杰。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20210310-133。点击下方阅读原文即可查看文章相关信息。

修改/编辑：袁艺；责任编辑：张睿梅

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