《食品科学》：广西大学陈山教授等：海藻酸盐纳米载体递送亲脂性活性物质及其应用研究进展

亲脂性活性物质，如脂溶性维生素、类胡萝卜素、多酚、多不饱和脂肪酸、精油等，因其不仅具有抗氧化、抗炎、抗菌等生理功能，还可以保护人体健康，降低心血管疾病、癌症及神经退行性疾病的风险，被广泛应用于开发功能食品。研究发现亲脂性活性物质水溶性低，易在加工和贮藏过程中受光照、温度、氧气等环境因素影响而氧化或变性，口服摄入后会受到胃酸、蛋白酶等胃肠道环境限制很难被小肠吸收消化，表现出极低的生物利用度。此外，部分亲脂性活性物质感官特性较差，会对食品的质地和口感产生负面影响。

海藻酸盐作为一种无支链的阴离子多糖，具有黏膜黏附性和抗氧化活性等生物学特性。其可以通过螯合促氧化金属离子为亲脂性活性物质提供屏障效应，并且海藻酸盐还可以利用离子诱导形成具有不同特性的凝胶，海藻酸盐纳米载体制备条件温和，其适用于负载敏感、易挥发的亲脂性活性物质。

广西大学轻工与食品工程学院的徐薇、李慧雪、陈山*等重点论述海藻酸盐纳米载体提高亲脂性活性物质稳定性的研究现状及不同纳米载体类型的优缺点，并总结其在食品领域的应用，为拓宽亲脂性活性物质应用提供理论依据。

1 海藻酸盐的来源与特性

1.1 海藻酸盐的来源和结构

海藻酸盐通常从大囊藻、海带和结节子囊藻等褐藻中提取，也可由特殊细菌的微生物发酵产生，是由β-D-甘露糖醛酸（M嵌段）和α-L-古罗糖醛酸（G嵌段）单元通过1,4-糖苷键连接在一起的线性共聚物，根据嵌段的序列不同，可分为均聚（GG嵌段或MM嵌段）和杂聚嵌段（GM嵌段）结构。海藻酸盐不同比例的M、G嵌段决定了海藻酸盐不同的分子结构，进而影响其物理性能。其中，G嵌段可以为聚合物结构提供刚性且显示出更高的机械强度，M嵌段可以给链条提供灵活性且赋予凝胶较小的孔径，从而降低亲脂性生物活性物质的渗透性。分子质量亦是影响海藻酸盐物理性能的有关因素，海藻酸盐分子质量的改变会直接影响溶液黏度和水凝胶机械强度，从而影响纳米递送载体对亲脂性活性物质的保护作用。海藻酸盐中含有许多可衍生改性的游离羟基和羧基，可将亲水性海藻酸盐化学修饰改性为两亲性或疏水性分子，从而赋予海藻酸盐更加利于稳定亲脂性活性物质的新功能特性，使纳米递送系统更安全、环保。由此可见，G/M嵌段比例、分子质量、游离的羧基和羟基是影响海藻酸盐纳米载体性质的关键因素，合理设计和修饰海藻酸盐为亲脂性活性物质的纳米递送系统提供了更多的可能性。

1.2 海藻酸盐的功能特性

1.2.1 凝胶化

凝胶化是制备递送亲脂性活性物质纳米载体的重要方式。海藻酸盐具备优良的凝胶性能，凝胶化方式包括酸沉淀及离子交联。酸沉淀通过pH值低于pKa或海藻酸盐的解离系数实现，该方式形成的凝胶柔软、凝胶强度弱且易溶于碱性溶液，不适用于递送亲脂性活性物质。离子交联是海藻酸盐聚合物链的G嵌段选择性与多价阳离子（如Ca2＋）结合，形成一个称为“蛋盒”模型的有序三维区域，其中阳离子像鸡蛋一样被嵌入纸板箱（图1），从而形成纳米颗粒、纳米纤维和纳米凝胶。该方式形成的凝胶热不可逆且条件温和，适用于负载热敏感、易挥发的亲脂性活性物。

1.2.2 pH值响应性

海藻酸盐结构中的羧基赋予其对外部pH值变化显著敏感的特性。在酸性环境下，游离羧酸基团的质子化和海藻酸盐单体之间的排斥力降低，海藻酸盐分子链收缩使亲脂性活性物质扩散受限；在碱性环境下，羧基解离产生静电排斥，引起溶胀。因此，基于海藻酸盐的纳米载体可增强亲脂性活性物质在胃环境中的稳定性，有针对性地释放其到达小肠，被人体消化吸收。

1.2.3 成膜性

海藻酸盐因含有线性结构而具有良好的成膜性，可以在固态下形成牢固的薄膜和足够的纤维结构。此外，海藻酸盐薄膜中排列紧密和有序的氢键网络结构可有效防止食品脱水，因而负载亲脂性活性物质的海藻酸盐纳米载体在食品领域有着很大的应用潜力，可以作为高水分食品储存的包装材料。例如，负载抗坏血酸和香兰素的海藻酸盐纳米乳液涂膜使得猕猴桃硬度损失低于对照组，可有效减少水分流失；并且保持猕猴桃浅绿色，没有出现明显萎缩，更受消费者喜爱。众多实验验证了海藻酸盐的成膜机制主要为溶剂蒸发并伴随着多价阳离子交联反应。单一的海藻酸盐薄膜也存在一定局限性，其较差的机械性能会导致亲脂性活性物质易于泄漏，因此往往需要和其他成分结合。

1.2.4 增稠性

对于海藻酸盐纳米乳液，海藻酸盐适当的增稠作用可增加水相黏度，延缓液滴和絮凝体运动，有利于提高乳液的稳定性。基于此特性，海藻酸盐纳米乳液常作为封装载体以保证亲脂性活性物质的稳定性，在功能食品和保健品领域具有良好的应用潜力。周洋莹分别将大豆分离蛋白-虾青素纳米乳液以及大豆分离蛋白/海藻酸钠-虾青素纳米乳液90 ℃加热30 min后，虾青素保留率分别为58.04%、80.01%。海藻酸盐的增稠作用通常受到海藻酸盐浓度与加工参数等因素的影响，现有研究表明纳米乳液表观黏度随着海藻酸盐浓度的增加而显著增加，这是因为浓度更高的生物聚合物溶液中存在更强的链链相互作用，并导致明显的非牛顿行为。由此可见，合理控制海藻酸盐添加量才能够有效发挥其增稠作用。

1.2.5 生物学活性

海藻酸盐具有抗氧化活性、黏膜黏附性和螯合金属离子等多种生物学活性，适用于构建递送体系，提供屏障效应以防止亲脂性活性物质氧化。海藻酸盐的1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（DPPH）自由基清除活性的具体机制是通过供氢破坏链式反应或清除自由基，同时从单糖中捕获异构氢。嵌段中的二轴连接可能导致周围糖苷键的旋转受阻，进而影响海藻酸盐中羟基的可用性和供体氢原子的能力，因此，较高比例的G嵌段会增加抗氧化活性。由于抗氧化活性，海藻酸盐可以抑制肉类加工和贮藏过程中产生氢过氧化物和二次氧化产物。此外，海藻酸盐分子上带负电的羧基能够螯合促氧化过渡金属，减缓ω-3脂肪酸在纳米乳液储藏过程中氧化程度。游离羧基和羟基的存在使得海藻酸盐表现出优异的黏膜黏附性能，可通过延长亲脂性活性物质在吸收部位的停留时间提高其生物利用度和有效性。

2 海藻酸盐纳米载体的类型

作为亲脂性活性物质的理想载体之一，海藻酸盐基纳米载体可提高亲脂性活性物质在光照、温度、氧气等因素影响下的稳定性，为其穿过具有强酸性和酶活性的胃液时提供坚固的屏障，促进亲脂性活性物质的高效利用。本文对常见海藻酸盐基纳米载体的不同类型，包括纳米乳液、纳米颗粒、纳米凝胶和纳米纤维的特点及对亲脂性活性物质的递送研究进展进行归纳。

2.1 纳米乳液

纳米乳液是由两种互不混溶的液体在表面活性剂作用下形成的动态稳定的胶体分散体系。根据油相和水相在空间上的相对分布不同，纳米乳液主要分为水包油（O/W）型和油包水（W/O）型。首先，纳米乳液可以利用油相作为溶解介质提高亲脂性活性物质在体内的溶解度。其次，纳米乳液具有动力学稳定性，其小液滴可渗透到小肠上皮细胞的黏液层，从而接近吸收部位、延长停留时间，此外，具有较大表面积的小液滴可促使亲脂性活性物质更快地释放和吸收。但由于纳米乳液在热力学上不稳定，易在引力作用下随时间推移发生相分离，其往往需要稳定剂提高储存稳定性。海藻酸盐可以通过产生空间位阻、增加连续相黏度和系统表面负电荷提高乳液稳定性，被视为优良的乳液稳定剂。此外，纳米乳液液滴直径尺寸小、界面张力大，故通常采用可以产生大量能量的制备方法，如借助外部能量的高能法和利用乳液自身化学能的低能法。但低能法的有效性需要严格控制表面活性剂和分散相的相对量，因而海藻酸盐纳米乳液多采用高能法，如高压均质法、超声波法、微流化等方法。

海藻酸盐纳米乳液有效提高了亲脂性活性物质的抗菌活性，一方面是海藻酸盐纳米乳液的较小的液滴尺寸增加了亲脂性活性物质与细胞膜的接触面积，使二者能够更好地相互作用；另一方面是乳化剂液滴与微生物磷脂双分子层的融合，使其易于通过细胞膜表面，从而使细胞膜破裂，导致细胞死亡。如相较于水中的柠檬草精油，封装在海藻酸盐纳米乳液中的精油有效抑制了根霉菌、黑曲霉和膨胀青霉菌生长，且低浓度的柠檬草精油纳米乳液即可达到高浓度柠檬草精油的抑菌效果。此外，海藻酸盐较小的液滴使其只能微弱地散射光波，不会对乳液透明度产生不利影响，因而在食品和饮料中具有广泛的应用前景与优势。纳米乳液海藻酸盐亦可解聚成低聚糖作为纳米乳液稳定剂，增强亲脂性活性物质的贮藏稳定性。随着贮藏时间延长，纳米乳液中姜黄素的含量从第1天就开始下降，而海藻酸盐纳米乳液姜黄素含量在贮藏15 d后开始下降，这是因为带负电的海藻酸盐低聚糖吸附在油滴周围，增强了油滴之间的静电排斥，进而提高了姜黄素的稳定性。针对单层海藻酸盐纳米乳液网络松散、亲脂性活性物质易从孔隙渗漏而影响其稳定性的问题，可通过逐层沉积带正电荷的阳离子多糖填充孔隙，提高亲脂性活性物质的稳定性。有研究制备了单层海藻酸盐纳米乳液和壳聚糖双层海藻酸盐纳米乳液用于递送穿心莲内酯，双层海藻酸盐纳米乳液的包埋率和稳定性均优于单层，且室温下储存90 d未观察到分离和变质现象。海藻酸盐纳米乳液亦可以与蛋白质通过静电相互作用组成复合纳米乳液，提高亲脂性活性物质的生物利用度，通过海藻酸盐/乳清蛋白稳定的纳米乳液可有效减少亚麻籽油在胃酸条件下的释放，并使其在肠道中相对快速释放。由上述可知，海藻酸盐纳米乳液可增强亲脂性活性物质的抑菌活性、贮藏稳定性和生物利用度，是其用于制备功能性饮料的良好载体。然而，海藻酸盐浓度过高可能会通过桥接或耗竭机制促进液滴絮凝，从而引起乳液中的物理不稳定性。因此，必须严格控制作为稳定剂添加到纳米乳液中海藻酸盐的含量，以产生所需的结构特性和物理稳定性。制备方法、油相类型、多糖浓度等因素往往亦会影响海藻酸盐纳米乳液稳定性。因此，可以通过调控海藻酸盐纳米乳液的组分（如油相）、改善构建方法进一步提高乳液稳定性。

2.2 纳米颗粒

海藻酸盐纳米颗粒一般粒径在10～1000 nm之间，具有纳米聚集体、纳米胶囊和纳米球3 种不同的形态。与尺寸较大的海藻酸盐颗粒相比，海藻酸盐纳米颗粒具有更高的机械强度和更大的比表面积，能够与亲脂性活性物质形成强静电及疏水相互作用，实现更缓慢地释放。海藻酸盐纳米颗粒的构建方式多样，其中已被广泛应用的是乳化与海藻酸盐乳液液滴的外部或内部凝胶化相结合。乳化耦合外部凝胶法通常先将海藻酸盐溶液加入到油相中形成W/O乳液，随后添加CaCl2使之凝胶化。乳化耦合内部凝胶法是指将含有不溶性钙盐的海藻酸盐溶液在油相中乳化成W/O乳液，随后添加油溶性酸以降低pH值使不溶性钙盐释放Ca2＋，从而引发海藻酸盐纳米颗粒内部凝胶化。为更好地控制海藻酸盐纳米颗粒大小、均匀性，在制备时通常与其他加工技术相结合，如电喷雾、聚电解质络合、喷雾干燥等。此外，乳化-溶剂置换技术、溶剂蒸发技术亦是海藻酸盐纳米颗粒制备方法，但涉及有机溶剂，可能会引起不必要的副反应，因而不适合在食品领域中应用。由于海藻酸盐纳米颗粒制备条件温和，适于封装热敏亲脂性活性物质。同时海藻酸盐的热稳定性和黏膜黏附性使其形成的纳米颗粒在食品领域具有更广泛的应用场景。

由表1可知，海藻酸盐纳米颗粒可有效提高亲脂性活性物质稳定性、功能活性及生物利用度，对于扩大亲脂性活性物质在食品领域实际应用中起着至关重要的作用。海藻酸盐纳米颗粒封装后亲脂性活性物质抑菌活性显著提高，有望用于肉类保鲜。利用海藻酸盐/壳聚糖负载牛至精油后，其抑菌活性明显提高，最小抑菌浓度是游离牛至精油的1/32～1/4，可有效抑制微生物生长，不会影响肉的风味。海藻酸盐纳米颗粒可以提高亲脂性活性物质的抗氧化活性，在相同槲皮素浓度下，纳米颗粒包埋槲皮素和游离槲皮素的DPPH自由基清除率分别为82.21%和78.13%，半最大效应浓度分别为14.42 µg/mL和16.23 µg/mL。可见，亲脂性活性物质经海藻酸盐纳米颗粒稳定后其生物活性更加突出，尤其是抗菌活性，原理是表面电荷密度较高的海藻酸盐纳米颗粒会与表面带负电荷的细菌结合，强烈吸附使得细胞膜解体，从而破坏细菌细胞。海藻酸盐纳米颗粒能够提升亲脂性活性物质的物理稳定性，这可能与海藻酸盐带负电有关，适量海藻酸盐可增加纳米颗粒之间的静电和空间排斥。如负载姜黄素的海藻酸盐/酪蛋白酸钠/玉米醇溶蛋白纳米颗粒4 ℃避光储存45 d后，整体外观没有明显变化，其热稳定性、pH值稳定性和离子稳定性良好，使得姜黄素在诸多食品和饮料产品中应用前景广阔。最后，海藻酸盐纳米颗粒具有良好的控释作用，可保护亲脂性活性物质不被胃降解，而在肠道中释放，有利于提高亲脂性活性物质生物利用度。例如，负载VD3的卵清蛋白-果胶-海藻酸钠纳米颗粒（图2）在模拟胃液消化60 min后，VD3释放量仅为7.75%，而进入模拟肠液后，VD3累计释放量在30 min内显著增加，之后趋于平缓，120 min后几乎完全释放，这是基于以下多种因素的结果，在低pH值条件下，蛋白质与多糖之间存在静电相互作用，复合纳米颗粒结构相对致密，蛋白质的疏水氨基酸被多糖包裹在里面，减少了胃蛋白酶对蛋白质的损伤，从而保护了亲脂性活性物质；在pH值接近中性时，表面携带负电荷的蛋白质与多糖之间发生静电排斥，复合纳米颗粒结构松散，亲脂性活性物质易于释放。综上，海藻酸盐纳米颗粒提高亲脂性活性物质生物利用度主要是利用静电排斥机理以保证其在强酸性介质中的稳定性，抑制其降解。这为亲脂性活性物质应用于低脂型饮料提供一定参考价值，在功能食品的开发中显示出极大优势。值得注意的是，纳米颗粒制备中常用表面活性剂提高亲脂性活性物质的水溶性，因此表面活性剂的选择是影响纳米颗粒特性的关键因素，在选择时要考虑其安全性。

2.3 纳米凝胶

纳米凝胶是一种具有3D可调多孔结构的纳米级水凝胶，除了具有纳米级制剂的潜在优势，还具有高水合性、收缩溶胀性、高封装率以及控释潜力特性。海藻酸盐纳米凝胶兼具纳米凝胶和天然聚合物的理化性质优点，首先，含水量高、粒径小、可以利用独特的三维网状结构的特点可将亲脂性活性物质封装在内部，解决了活性物质在储存过程中降解的问题。其次，海藻酸盐纳米凝胶可生物降解、生物相容、低pH值条件下很稳定，因而海藻酸盐纳米凝胶是口服递送胃环境中不稳定的亲脂性活性物质的理想载体。海藻酸盐纳米凝胶的构建方法可分为物理交联和化学交联两大类。物理交联法是指海藻酸盐在水溶液中通过静电相互作用引起糖链分子间和分子内交联，从而自组装形成的纳米凝胶。化学交联法是利用单体中的官能团通过化学偶联，其中较为常见的是微乳液或反相纳米乳液聚合法。但纳米凝胶的局限之一就是凝胶速率过快，阻碍了其与亲脂性活性物质的充分结合。

利用海藻酸盐纳米凝胶递送的亲脂性活性物质其抗氧化活性显著提高。相较于游离槲皮素/甘草甜素，槲皮素/甘草甜素/海藻酸盐纳米凝胶的DPPH自由基、2,2′-联氮-二(3-乙基苯并噻唑-6-磺酸)阳离子自由基、羟自由基清除活性及铁离子还原能力均得到有效提升，其中DPPH自由基清除能力提高了81 倍，这归因于纳米凝胶的比表面积较大及纳米技术的增溶作用。利用海藻酸盐涂层可形成结合传统递送载体（脂质体）和纳米凝胶优点的新型海藻酸盐纳米凝胶递送系统，有效提高亲脂性活性物质面对恶劣环境时的储存稳定性，如在高温、高湿和强光照条件下，替米考星/海藻酸盐纳米凝胶的外观、标记量、尺寸和负载率均无明显变化。海藻酸盐纳米凝胶还可以提高亲脂性活性物质的生物利用度，实现受控释放。姜黄素/明胶/海藻酸醛纳米凝胶可实现长达48 h的受控释放，这是由于纳米凝胶的封装延缓了姜黄素释放，明胶的NH2基团与海藻酸醛的醛基团之间形成的亚胺键（席夫碱）在特定环境下断裂，进而提高了姜黄素的生物利用度，姜黄素与海藻酸醛/明胶纳米凝胶之间的相互作用机制如图3所示，姜黄素和纳米凝胶之间可能存在强分子间氢键，海藻酸醛结构中未反应的羟基官能团通过端-端氢键与姜黄素的羟基末端基团相互作用，促进了姜黄素在纳米凝胶内的封装。因此海藻酸盐纳米凝胶主要有两种方式封装亲脂性活性物质，提高其面对高温、高湿、强光照及胃肠道恶劣环境挑战时的稳定性和生物利用度，一是通过静电自组装使Ca2＋与海藻酸盐交联具有水凝胶溶胀特性和三维网状结构以增强亲脂性活性物质稳定性；二是利用海藻酸盐的醛基与蛋白质偶联产生席夫碱反应产物以纳米凝胶封装亲脂性活性物质实现靶向释放。海藻酸盐纳米凝胶对改善亲脂性活性物质缺点提供了良好思路，拓展了其在食品领域的实际应用。

2.4 纳米纤维

纳米纤维是一种具有特征表面积质量比、受控表面形态以及多孔网格结构优点的新型纳米材料。静电纺丝技术过程简便、经济高效、可应用于工业生产，是海藻酸盐纳米纤维常采用的方法。海藻酸盐纳米纤维具有独特的柔韧性、高孔隙率和高纵横比，因而被广泛应用于食品包装。但是其形成速度过快导致纤维结构不均匀，力学性能较差，易引起应力集中、纤维断裂。因此，制备海藻酸盐纳米纤维时控制纤维形成速率、提高纤维均匀性是增强纤维力学性能的关键。海藻酸盐的M嵌段和G嵌段通过β-1,4-糖苷键连接形成类似于细胞外基质主要成分糖胺聚糖的结构。此外，作为天然聚合物，海藻酸盐还具有优异的生物相容性、生物降解性、无毒、良好的性状保持性，这些特性使海藻酸盐成为制备纳米纤维以递送亲脂性物质的良好原料。

海藻酸盐纳米纤维能够提升亲脂性活性物质的功能活性。经海藻酸盐纳米纤维负载的牛至精油表现出对多重耐药金黄色葡萄球菌更高的抗菌功效，因此其具有作为抗菌医用敷料的潜力。利用海藻酸盐纳米纤维递送的亲脂性活性物质具备良好的热稳定性，如海藻酸盐纳米纤维负载的姜黄素显示出高热稳定性，这可能是由于海藻酸盐其单体之间可以呈现更高的分子内交联，保护亲脂性活性物质免受降解。其次，海藻酸盐纳米纤维具可实现亲脂性活性物质的pH值响应释放，如在pH值为7.4的条件下，120 min内海藻酸盐纳米纤维负载姜黄素的释放量约为25.72%，而在pH值为6.5、5.0和4.2的条件下，姜黄素的累计释放率分别为39.71%、62.95%和75.11%。海藻酸盐纳米纤维可以缓慢控制释放亲脂性活性物质，延长其作用时间。如负载辣椒素的海藻酸盐纳米颗粒通过静电纺丝嵌入聚己内酯-壳聚糖纳米纤维中组成的新型纳米纤维（图4），使辣椒素的释放时间从120 h延长至500 h以上。由上述可知，海藻酸盐纳米纤维是用于控制释放和增强亲脂性活性物质功能活性的良好递送载体，为亲脂性活性物质有效输送提供了新的方向。由于海藻酸盐溶液的导电性和表面张力，很难通过静电纺丝从纯海藻酸盐溶液中获得连续和均匀的纳米纤维结构，目前常采用添加合成聚合物、助溶剂和表面活性剂提高其可纺性，故找到可替代上述物质的绿色天然方法仍是海藻酸盐纳米纤维急需解决的问题。

不同类型海藻酸盐基纳米载体的优缺点总结见表2。

3 海藻酸盐纳米载体在食品领域的应用

3.1 食品保鲜

3.1.1 果蔬保鲜

新鲜果蔬因其口感风味良好、富含多种营养成分，一直是世界各地饮食中不可或缺的一部分。然而果蔬采摘后易受有害微生物如植物病源真菌、细菌感染引起腐烂变质；自身呼吸作用消耗大量营养物质并且加速果蔬老化；成熟阶段伴随着果胶分解和淀粉含量降低，使果蔬质地软化，更易受到微生物污染，因此果蔬保鲜问题急需解决。海藻酸盐纳米载体为其提供了良好解决方案，海藻酸盐良好的阻隔性和出色的成膜性将果蔬与周围环境阻隔，使氧气透过率降低、水蒸气透过率适宜，可有效延缓果蔬呼吸强度、减少其质量损失率，同时海藻酸盐纳米载体负载具有抑菌性能的亲脂性活性物质，较小的液滴尺寸可增加其表面积，使亲脂性活性物质具有更大的迁移和渗透微生物细胞的能力，从而增强其抗菌能力。稳定茶树精油和黄瓜籽油的海藻酸盐纳米颗粒可以显著抑制大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的生长，使草莓在室温下贮藏6 d不腐烂，同时使得番石榴在18 d贮藏期间仍具有良好外观，延迟其成熟。Louis等发现负载肉桂醛精油的海藻酸盐纳米乳液涂层保护的双孢蘑菇在4 ℃贮存16 d后，与对照组相比假单胞菌数减少了约2（lg（CFU/g）），硬度、颜色、总多酚含量和抗氧化能力保持良好，有效抑制多酚氧化酶活性，延缓双孢蘑菇呼吸速率。故亲脂性活性物质经海藻酸盐基纳米载体封装后，其抑菌和抗氧化能力得到显著提升，能够有效维持果蔬质量、硬度及良好外观品质，延长果蔬货架期，是果蔬保鲜的良好选择。

3.1.2 肉类防腐

通常认为肉类是一种活性动态系统，在贮存期间极易因为微生物、酶自溶、脂质氧化、蛋白质氧化引起颜色和风味变化，从而影响其新鲜度和品质。海藻酸盐的无毒、可生物降解和成膜特性，使其纳米载体可直接用作食品涂层，隔绝氧气延缓肉类脂质氧化，保证其营养价值，减少醛类酮类等有毒物质和异味产生。此外，海藻酸盐纳米载体可以负载对肉类腐败微生物（肠杆菌科、假单胞菌、蜡样芽孢杆菌和嗜冷细菌）有突出抗菌活性的亲脂性活性物质，减少其挥发，以最大限度发挥亲脂性活性物质的功能性，延长肉类保质期。研究发现负载多花扎塔利亚布瓦斯精油的海藻酸盐纳米乳液可抑制嗜冷细菌、产生硫化氢的腐化希瓦氏菌、肠杆菌科等腐败微生物群落生长，使虹鳟鱼片保质期延长了约8 d，可以用于保护肉类质量和新鲜度的涂层。由此可知，经海藻酸盐纳米载体负载亲脂性活性物质制备的活性包装在抑制食源性病原体和肉类腐败菌生长、减少肉类酸败变质及延缓外观颜色变化等方面表现优异，可成为传统肉类包装的竞争性替代品海藻酸盐纳米载体在食品保鲜领域的部分应用情况如表3所示。

3.2 开发功能性食品

脂肪酸和亲脂性多酚等亲脂性活性物质易受光、热等因素影响不稳定，且经口摄入后受到胃酸等极端环境的影响失活，限制了功能性食品的生产。海藻酸盐纳米载体的pH值响应性能够减少亲脂性活性物质在胃部环境的释放，促进其在吸收部位（小肠）释放；另一方面，海藻酸盐纳米载体尺寸小，可渗透到小肠上皮细胞的黏液层，从而有效延长亲脂性活性物质停留时间，提高其生物利用度，实现高值化利用，拓展功能性食品市场。Alvarez等将负载奇亚籽油的海藻酸盐纳米颗粒掺入酸奶中，评估了其在体外胃肠道条件下的释放，发现纳米颗粒仅在肠道释放。因此，海藻酸盐纳米颗粒允许在食物基质中保留亲脂性活性物质的营养特性并提高其生物利用度，作为功能性食品具有极大潜力。海藻酸盐纳米载体亦可提供空间位阻以减少亲脂性活性物质的氧化和降解，呈现良好的物理稳定性，从而提高生物利用度。Jing Yi等探究包封姜黄素的乳清蛋白-海藻酸钠复合纳米颗粒在模型无脂饮料中的稳定性，在高蔗糖、高盐和高温的食品加工和储藏条件下没有明显沉淀物，且DPPH自由基清除能力提高，可用于真正的食品饮料。海藻酸盐纳米载体包埋亲脂性活性物质还能增加食品的营养价值，这为功能性食品的开发提供了思路与指导。

3.3 掩盖不良味道或延长风味释放时间

具有抗氧化、抗菌等功效的亲脂性活性物质有助于人体健康，尤其是一些具有良好风味的活性物质可以增强消费者对食品的喜爱程度，因此其在食品领域的应用具有现实意义。然而其易于氧化聚合，会使风味损失、留香短暂。此外，部分多酚类黄酮含有苦味，限制了其在食品强化领域的进一步应用。海藻酸盐的凝胶性可将小分子风味物质束缚至纳米载体的网络基质内，可控制其释放。如，利用海藻酸钠和壳聚糖涂覆纳米脂质载体制备负载橙皮素的新型纳米颗粒，将其应用于牛奶并进行感官评估，发现纳米颗粒可有效掩盖橙皮素的苦味，说明海藻酸盐纳米颗粒是掩盖亲脂性活性物质苦味的有效载体。另外，吴彦等利用海藻酸盐纳米颗粒封装苯乙醛，结果显示纳米颗粒能够在一定温度下抵抗外界高温，减缓苯乙醛释放速率，延长留香时间。由此可见，可以通过改变条件设计不同的海藻酸盐纳米载体结构，实现掩盖令人不愉悦的味道（如苦味、涩味）、延长良好风味（如香味）的释放时间，为拓展其在食品领域的应用奠定基础。

4 结语

亲脂性活性物质具有抗氧化、抗炎、抗菌等功能特性，然而稳定性差、难以被人体有效消化吸收等问题阻碍了其在食品领域的开发与应用。利用海藻酸盐纳米载体，如纳米乳液、纳米颗粒、纳米凝胶和纳米纤维等可有效提高亲脂性活性物质在高温、高湿、强光照及高盐等条件下的稳定性，保护其不受外界环境影响发生降解。海藻酸盐纳米载体亦具有靶向释放及缓释特性，显著提高了亲脂性活性物质的生物利用度。诸多研究表明海藻酸盐纳米载体是替代传统递送载体的可行方法和途径。将负载亲脂性活性物质的海藻酸盐纳米载体应用于食品领域，发现其在延长食品保质期、提高功能食品生物利用度、掩盖不良味道及延长风味物质释放时间等方面均显示出良好的效果。尽管目前海藻酸盐纳米载体已成功实现递送亲脂性活性物质，但仍存在诸多挑战。首先，大部分研究仍处于实验室阶段，由于其成本高和工艺复杂的限制在实际生产中较少应用。其次，目前海藻酸盐纳米载体主要通过模拟应用场景测试其稳定性，而真正用于食品的研究较少。再者，现阶段研究多停留在封装单一活性成分，缺少多种活性成分的共递送，无法满足人们多样化、均衡饮食的需求；最后，现有研究主要利用模拟消化道试验测定生物利用度，而不同研究中使用的体外消化模型缺乏一致性，致使无法全面、清楚了解亲脂性活性物质吸收、代谢情况。

因此，今后需要设计低成本的海藻酸盐纳米载体、明确其产业化路径，以实现商业化应用，为相关功能食品、保健品的不断发展提供技术支撑；将负载亲脂性活性物质的海藻酸盐纳米载体实际应用于食品研究，如饮料、软糖和烘焙制品等，探究食品基质对亲脂性活性物质的影响；需要探究具有协同作用的亲脂活性物质共递送，实现在不同特定位置的靶向释放；未来的研究方向应侧重于考虑人体消化时动态变化的实际因素，进一步增加临床试验验证其在小肠上皮细胞的释放效果，同时开展海藻酸盐纳米载体影响亲脂性活性物质生物利用度的药代动力学研究，阐明其在人体具体的吸收利用机制，确保安全和精准释放。总之，稳定性更强、生物利用度更高的海藻酸盐纳米载体有望成为未来功能食品领域研究的重点，其市场前景不可估量。

通信作者

陈山，广西大学轻工与食品工程学院教授，博士生导师。国家食糖产品质量监督检验中心学术带头人、广西重大科技攻关工程项目跟踪管理专家。1991年获学士学位（食品工程）后分配到广西政府机关工作。2000年和2003年分获硕士学位（应用化学）和博士学位（制糖工程）。2003年作为“高层次技术人才”由华南理工大学引进糖业研究中心从事教学科研工作。2005年至2006年参加由中组部、科技部、教育部和中科院联合举办的“西部之光”培养计划，2007-至今为广西大学轻工与食品工程学院的博士生导师、教授。主要从事多糖生物大分子结构及其功能化、糖类药物制备及其构效关系、糖业副产物综合利用等方面的研究。先后主持结题国家自然科学基金3 项，在研国家自然科学基金1 项。主持国家科技部创业创新基金项目2 项，广西自然科学基金项目3 项，广西科技攻关重大项目2 项。

第一作者

徐薇，广西大学2022级轻工与食品工程学院硕士研究生，主要研究方向为多糖结构及其功能化应用。

本文《海藻酸盐纳米载体递送亲脂性活性物质及其应用研究进展》来源于《食品科学》2024年45卷17期242-252页。作者：徐薇，李慧雪，刘霄莹，孙亚鹏，张润峰，陈山。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20230722-252。点击下方 阅读原文 即可查看文章相关信息。

实习编辑：李雄；责任编辑：张睿梅。点击下方阅读原文即可查看全文。图片来源于文章原文及摄图网

为深入探讨未来食品在大食物观框架下的创新发展机遇与挑战，促进产学研用各界的交流合作，由北京食品科学研究院、中国肉类食品综合研究中心、国家市场监督管理总局技术创新中心（动物替代蛋白）及中国食品杂志社《食品科学》杂志、《Food Science and Human Wellness》杂志、《Journal of Future Foods》杂志主办，西华大学食品与生物工程学院、四川旅游学院烹饪与食品科学工程学院、西南民族大学药学与食品学院、四川轻化工大学生物工程学院、成都大学食品与生物工程学院、成都医学院检验医学院、四川省农业科学院农产品加工研究所、中国农业科学院都市农业研究所、四川大学农产品加工研究院、西昌学院农业科学学院、宿州学院生物与食品工程学院、大连民族大学生命科学学院、北京联合大学保健食品功能检测中心共同主办的“第二届大食物观·未来食品科技创新国际研讨会”即将于2025年5月24-25日在中国 四川 成都召开。

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为进一步深入探讨食品产业在当前复杂多变环境下的高质量发展路径，并着重关注食品科学、营养安全保障的基础研究与关键技术研发，贯彻落实“大食物观”和“健康中国2030”国家战略，北京食品科学研究院和中国食品杂志社《食品科学》杂志、《Food Science and Human Wellness》杂志、《Journal of Future Foods》杂志，将与国际谷物科技协会（ICC）、湖南省食品科学技术学会、湖南省农业科学院农产品加工研究所、湖南农业大学、中南林业科技大学、长沙理工大学、湘潭大学、湖南中医药大学、湖南农业大学长沙现代食品创新研究院共同举办“第十二届食品科学国际年会”。本届年会将于2025年8月9-10日在中国 湖南 长沙召开。

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