《食品科学》：江苏省农业科学院范琳琳副研究员等：膳食脂质体外消化过程中的自组装结构研究进展

脂质是我们日常膳食的重要组成部分，它的最主要成分是甘油三酯，还包括少量的磷脂和胆固醇。脂质存在于多种食物中，包括鱼、蔬菜、蛋、肉、坚果和乳制品，可以调节饱腹感和能量储存。脂质的消化由多步骤完成。脂质被摄入口腔后，舌脂酶在咀嚼过程中开始分解脂质。经舌部水解后，消化产物通过食道到达胃，胃液中的胃脂肪酶能够水解含有短链脂肪酸的脂质。当脂质到达十二指肠后，大部分脂质被胰脂肪酶消化，生成各种脂解产物，包括二酰甘油、单酰甘油和游离脂肪酸等，这些产物逐渐积聚在脂乳液滴表面，限制了脂肪酶的吸附，进一步降低了水解速率。但随着胆汁盐的吸附，脂质水解反应会持续进行，最终，脂质被消化为由甘油单酯、游离脂肪酸、卵磷脂、游离胆固醇酯等组成的混合物。

江苏省农业科学院农产品加工研究所的甘婉玲、苏巍、范琳琳*等人从脂质的消化过程及产物、脂质消化过程中的自组装结构、脂质消化的结构变化对活性物质的肠道递送和生物可及性的影响3 个方面进行论述，以期为膳食脂质和营养成分的物理结构变化与营养吸收的相关性研究提供理论基础，对合理膳食、提升营养物质稳态化加工技以及开发营养、健康产品具有重要的应用指导意义。

1 脂质的胃肠消化过程及产物

脂质的消化过程由复杂的多步骤共同完成，由于在口腔中停留时间短，脂质的消化场所主要是胃肠道，示意图如图1所示。

1.1 脂质的口腔加工

食物进入口腔随着牙齿的机械咀嚼，食物体积缩小，并伴随唾液分泌成为湿润食物团，释放出食物的风味。口腔中食物进行初始消化时发挥作用的酶主要是唾液中的淀粉酶和脂肪酶。在口腔中，脂肪的消化受到限制，因为由味觉腺体产生和分泌的舌脂肪酶在口腔中引发脂质分解，脂质必须通过水层（唾液）才能与味觉细胞相互作用且需要脂质增味剂达到足够高的浓度溶解在唾液中才能引起味觉，而舌脂肪酶水解甘油三酯获得的游离脂肪酸可以刺激味觉细胞，从而有助于脂肪食物的选择。舌脂肪酶在健康成人的脂质消化中发挥的作用是有限的；但对于胰脂肪酶尚未成熟的婴儿来说，舌脂肪酶对于乳脂的消化至关重要，它可以穿透乳脂球并启动胃肠道消化过程。

1.2 脂质的胃消化过程

胃的消化作用是人体消化的主要过程，胃脂质水解占未消化甘油三酯的5%～40%，并伴有游离脂肪酸、甘油二酯、单酰甘油的产生。食物团进入胃后，胃蠕动使食物颗粒分散，将膳食脂质破碎成液滴，并与常量营养素和胃脂肪酶混合。胃中的胃蛋白酶会水解大部分脂肪乳滴的界面蛋白，可以促进膳食油脂的乳化作用，改变脂肪乳滴界面性质，同时促进共脂肪酶对脂肪乳滴的结合，从而协助膳食油脂小肠消化过程。同时，胃壁肌肉的收缩产生的蠕动作用及胃中的强酸环境会使初始油脂乳滴形成交联或瓦解，最后，通过幽门括约肌的强有力收缩产生的高剪切力作用使油脂乳液粒径进一步变小，完全被乳化。通过幽门后，油脂乳液进入小肠消化阶段。

1.3 脂质的肠消化过程

脂质进入小肠后，与小肠液混合。小肠液中的酶类、胆汁盐和磷脂共同发挥作用，促进脂质的进一步消化分解。胰脂肪酶是水解膳食脂质最主要的脂肪酶。随着膳食脂质摄入，胆囊收缩素释放，胰脂肪酶通过胰腺组织分泌到十二指肠中。胰脂肪酶是具有5 个二硫键的胰腺蛋白，有2 个不同的结构域，其中N端结构域用于催化，而C端结构域与辅因子、脂质和肝素的结合相关。辅脂肪酶可以通过非共价相互作用以物质的量比1∶1与C端结构域结合，从而促进胰腺脂肪酶的界面活化，然后复合物锚定到基质表面，特异性作用于甘油与脂肪酸连接的酯键，将甘油三酯水解为甘油二酯，进一步脂解为2-单酰甘油和游离脂肪酸。在胆汁盐作用下，油脂乳滴被高效水解，其产物形成混合胶束、囊泡，与小肠上皮的刷状边缘相作用，发生吸收过程。

2 脂质消化过程中的自组装结构

脂质主要以甘油三酯的形式进入人体，在经过口腔加工、pH值、盐离子、脂肪酶、胃搅动收缩、胆汁等作用下，消化为含有甘油二酯、甘油单酯和脂肪酸等的饱和及不饱和中链或长链两亲分子。肠道消化过程可以促进一些脂质及其消化产物自组装形成高度有序的胶体结构，如溶致液晶（中间相）、乳液、胶束、囊泡等。

2.1 乳液

脂质经口腔初始消化后进入胃中，经胃窦中强烈的蠕动作用与胃液混合，在内源性表面活性化合物（乙酰胆碱、钙离子等）的存在下进一步乳化形成脂肪乳液，大都以水包油或油包水乳剂的形式存在，或者两者兼有。在小肠中，胰脂肪酶与共脂肪酶、胆汁盐和盐类等物质相互作用，在脂肪乳滴表面发生水解作用，其产物在胆汁盐作用下形成粒径更小的胶束或囊泡，以便被小肠细胞吸收和利用。研究表明，膳食油脂中脂肪酸组成（如饱和度、链长等）和甘油三酯结构（脂肪酸在甘油三酯分子中位置）的不同影响膳食脂类的胃肠道消化状态，特别是小肠消化阶段总脂肪酸的释放程度和释放速率。叶展研究发现，膳食甘油三酯的消化速率和消化程度随着脂肪酸分子链长的增加而降低，这是由于在消化过程中，从长链甘油三酯分子水解下来的长链脂肪酸会逐渐在脂肪乳滴界面聚集，超出胆汁盐的作用能力，进而抑制胰脂肪酶对脂肪乳滴中心脂质的持续水解作用。此外，Sek等通过含有不同种类脂肪酸的乳液实验发现，乳滴所带的电荷属性也会影响脂肪酸的释放，可能是因为消化过程中，乳液产生的长链脂肪酸积聚在颗粒表面并贡献了它们的净电荷，而消化中链甘油三酯产生的中链脂肪酸保留在水相中。

2.2 溶致液晶

溶致液晶是介于固体和各项同性液体之间的中间相。脂质消化产物具有两亲性质，暴露于肠液过量的水后，亲水性头部基团被特异性水合，而疏水性链相互结合依赖于疏水作用自组装成有序结构，即具有“反”或2型拓扑结构的中间相，包括层状相（Lα）、反向六方相（H2）、反向胶束立方相（Fd3m）、反向双连续立方相（V2），其中V2相Pn3m、Ia3d和Im3m相等，其界面的曲率朝向水域。具有构成内部结构的Lα、V2和H2中间相的粒子分别称为脂质体（或囊泡）、立方体和六角体（图2）。

目前，已经检测到许多脂质食物在消化过程中形成了溶致液晶结构。Salentinig等发现，在肠道中，具有界面活性的胰腺脂肪酶-磷脂酶复合物吸附在乳化脂质的界面上，将甘油三酯和甘油二酯定量水解为2-单甘油酯和脂肪酸，作为最终消化产物。这2 种产物在肠道环境下都是两亲性的，根据组成和pH值的不同，能够形成多种自组装结构。随着脂肪酶作用时间的延长，乳状液颗粒内部自组装成油连续结构，界面亲水性增加。整个过程实现由油乳液到乳化微乳液、Lα、H2、Fd3m、V2的转变。此外，该团队还研究发现体外脂质消化过程中形成的自组装结构与胆汁浓度、pH值和疏水添加剂有关。当改变这些关键参数时，可以观察到不同结构形成和转变时间（动力学）有显著差异，同时发现囊泡是甘油三酯消化过程的最终主要结构。

此外，在许多食品基质的消化过程中也存在溶致液晶相的形成和转变。在研究牛乳（脂肪质量分数3.8%、中短链甘油三酯质量分数10%～26%）的肠道消化时发现，随着消化时间的延长，出现Lα、Lα+Fd3m、Lα+H2和Lα+H2+V2（Im3m）中间相态的转变；而在豆乳（脂肪质量分数3.0%、中短链甘油三酯质量分数0%～1%）中，肠道消化后的产物自组装形成Fd3m。研究人员还在消化的磷虾油滴（含有大量ω-3多不饱和脂肪酸，且大多数都与磷脂结合）内部检测到共存的H2和Lα的双相特征。由于具有较大的内部表面积，这些液晶中间相对营养成分的载荷量更高，作为肠道敏感性营养成分的稳态化递送体系具有极大的应用前景。

脂质中间相的形成也与营养物质的吸收增强有关。自组装结构存在于体内，与磷脂形成细胞膜成分。在甘油三酯消化过程中，由甘油三酯、单酰甘油和游离脂肪酸的混合物组成的自组装结构也存在于胃肠道中。因此，它们在亲脂性营养素的输送中发挥着重要作用。Bakar等研究经巴氏杀菌后的母乳在体外消化过程中形成的脂质液晶相类型的影响因素时发现，极性更强的脂质会诱导溶致脂质液晶结构的形成，这种结构变化在提高疏水物质的溶解度和生物可及性方面发挥着关键作用。

2.3 胶束

小肠是膳食油脂最主要的消化场所，其消化和吸收是在小肠的肠腔中同时进行的，经胰脂肪酶水解后的消化产物，包括长链脂肪酸、中链脂肪酸、短链脂肪酸、单酰甘油等，在小肠内腔中形成混合胶束。盐和磷脂浓度、脂肪酸链长度影响混合胶束大小和形成，其中，盐以不同的浓度水平、组成存在于整个胃肠道中。Sarkar等研究单价盐NaCl和KCl的盐浓度和组成对由C8和C18脂肪酸制备的混合胶束形成的影响，发现链长为C8的脂肪酸在0～140 mmol/L的NaCl浓度下会形成混合胶束，胶束的尺寸随着盐浓度的增加而增加，这是由于离子屏蔽头基之间的静电排斥减少了头基面积，有利于形成棒状胶束，而不是球形胶束。相比之下，C18脂肪酸在盐浓度为零时不存在混合胶束。这是因为在没有盐的情况下，头基之间的静电排斥力更强，影响了胶束的形成。此外，在较高浓度条件下，盐的类型对不同脂肪酸的混合胶束形成也有影响。在浓度高于100 mmol/L NaCl时，与含有C18脂肪酸的体系相比，含有C8脂肪酸的体系表现出更好的形成小胶束的能力。当KCl存在时，含C18脂肪酸体系形成更小的结构。

磷脂的浓度影响胶束的形成。Sarkar等发现，当L-α-磷脂酰胆碱浓度低于1.5 mmol/L时，C8和C18 2 种脂肪酸的混合胶束形成不一致。随着L-α-磷脂酰胆碱浓度从1.5 mmol/L增加到7.5 mmol/L，混合胶束大小显著增加（P≤0.05），尺寸一致。同时，在较低的磷脂浓度下，胆盐溶解磷脂双层，导致形成粒径减小的混合胶束。最后，关于脂肪酸链长度和饱和度对混合胶束尺寸的影响，发现随着链长度从C4增加到C10，混合胶束尺寸没有显著变化。然而，当链长从C10增加到C18时，混合胶束平均直径从3.8 nm增加到4.4 nm。其他研究表明，增加脂肪酸的不饱和度会导致胶束尺寸减小，这可能是由于扭结脂肪酸链减少了混合胶束中疏水域的大小。例如，与椰子油相比，玉米油或鱼油含有更多的长链脂肪酸，这可能有利于在消化过程中形成更大的混合胶束。

2.4 囊泡

脂质进入小肠消化后，其产物在胆汁盐的作用下形成纳米级结构，这些纳米结构大部分为混合胶束（8～20 nm），当有磷脂存在时，会结合为更大的囊泡结构。囊泡的形成取决于脂质的分子结构和磷脂等物质的存在。脂质消化产物以混合胶束或囊泡结构形式存在，从小肠黏膜刷状边缘到小肠内腔，沿浓度从高到低梯度分布，逐渐被小肠上皮细胞吸收。此外，囊泡也是脂质吸收的重要结构形式。脂质消化产物在肠腔内被重新酯化组装成复杂脂质分子，大部分细胞内的脂质被组装成乳糜微粒，输送到全身，其余部分形成细胞质脂滴。乳糜微粒或细胞质脂滴核心由中性脂质构成，并被磷脂、游离胆固醇和蛋白质包围，其形成或与囊泡结构形成有关。

表1总结了常见食品脂质在胃肠消化过程中的结构变化。

3 脂质消化形成的结构对活性物质生物可及性的影响

脂质消化过程中形成的乳液、胶束、囊泡、溶致液晶等自组装结构是封装活性物质的重要载体，这些物理结构具有疏水分子层和亲水通道，对营养物质在消化过程中的稳定性和生物可及性产生影响。

3.1 溶致液晶结构对活性物质生物可及性的影响

脂质消化过程中形成的溶致液晶相包括层状、立方和六方相等液晶相，具有疏水和亲水通道。这些自组装结构在封装活性物质上展现出巨大的潜力。Maiorova等构建植烷三醇基溶致液晶结构，即三维有序逆双连续立方相，用于VB12的靶向递送和诱导释放。结果表明，30% VB12被封装于立方相中，且对载体结构没有影响。优越的生物相容性、稳定性使溶致液晶成为亲水维生素的良好载体。Wang Xue等选择NaDC和Brij 97作为混合表面活性剂，构建Brij 97/NaDC/EtOL/H2O体系，并研究其相行为，发现NaDC和Brij 97混合胶束形成中具有协同作用，在结构上，Brij 97具有长的不饱和链，可以表现出丰富的相行为，可以调节和控制自组装能力，实验表明，姜黄素溶解在Brij 97或EtOL中都可以使六角相的结构更加稳定，立方相和层状相变得更松散，且溶致液晶的黏度随着温度的升高而降低。因此，通过识别温度拐点调节温度后，更有利于掌控姜黄素的释放时间和贮藏温度，从而提高姜黄素的生物可及性。上述2 项研究在构建液晶时，构建的结构和材料不同，会使液晶的稳定性和包封率发生改变。Atlibatur等使用单硬脂酸甘油酯和二山嵛酸酯混合物制备纳米溶致液晶作为载体的非层状中间相，以Pluronic F127（F127，泊洛沙姆407）为表面活性剂制得纳米溶致液晶，用以封装姜黄素，通过检测发现递送载体可提高姜黄素的水溶性和生物可及性。可见，在医药、食品领域，溶致液晶相已成为稳定和递送活性成分的潜力载体，然而，其在材料选择和消化、代谢、相容性、毒性等方面的性质仍有待评估。由膳食脂质消化产物自组装形成的溶致液晶相无疑是提高活性成分生物可及性的重要结构形式，其在消化吸收过程中的结构、性质变化、对活性物质的递送影响有待进一步深入探究。

3.2 乳液对活性物质生物可及性的影响

纳米乳液粒径一般为50～500 nm，按照结构可以分为油包水型、水包油型、双重或多重乳液，常被用于输送β-胡萝卜素、叶黄素、番茄红素等强疏水性活性物质，可以显著提高疏水性活性物质的稳定性和生物可及性。这主要是因为小脂滴在胃肠道条件下能被快速消化，利用乳液作为递送体系可以阻挡生物活性物质的快速释放、溶解。研究人员已在乳液系统提高疏水性活性物质的稳定性、细胞吸收、活性等影响方面做了大量研究。对于脂溶性维生素，有研究者利用基于蛋白质的乳液系统研究3 种极性脂质，即甘油单酯、甘油二酯和卵磷脂，发现其乳液系统可以通过促进形成的胶束对小肠肠细胞的亲和力改善亲脂性维生素的吸收，同时脂相类型不同对提高姜黄素生物可及性能力的影响也会有所不同，例如脂质的链长、不饱和度和sn-位置，Zou Liqiang等发现，使用鱼油作为乳液的赋形剂相较于其他类型的油（葵花籽油、玉米油、亚麻籽油等）封装姜黄素时，更能提高姜黄素的溶解度和生物可及性。此外，乳化剂的结构类型和稳定性也会影响乳液体系在胃肠中的脂解速率。

可见，膳食脂质在消化过程形成的乳液结构对膳食中活性成分的保护、递送、生物可及性的提高会起到一定促进作用，这种作用与脂质的结构类型、其他膳食组分、消化条件等密切相关。

3.3 囊泡/脂质体对活性物质生物可及性的影响

脂质体（天然磷脂为主要组分）或囊泡（合成磷脂或表面活性剂为主要组分）递送系统具有可生物降解、无毒和非免疫原性等优势。脂质体可由天然成分或人体中固有的生物分子组成，生物相容性和安全性高，可以有效地包裹和释放脂溶性物质，例如VE，封装在脂质体中可以增强其吸收和生物可及性。利用姜黄素固有的疏水性增强其对大豆卵磷脂磷脂层的封装性能，可以克服其溶解性差的问题，提高生物可及性。Jin Honghao等采用薄膜超声分散法，分别用乳脂球膜磷脂和大豆卵磷脂制备姜黄素脂质体，比较2 种姜黄素脂质体的特性和稳定性，发现2 种脂质体稳定性几乎相同，但乳脂球膜脂质体具有更高的包封效率、更小的粒径、更高的Zeta电位绝对值和更慢的体外释放，保留率显著高于游离姜黄素。由此也可得知，封装脂质种类的不同也会影响脂质体递送的效率、性质及形态。

消化过程中，脂质体/囊泡结构在肠液的消化酶、胆汁盐等物质作用下很容易发生崩解、重构，进一步形成混合胶束，被小肠细胞吸收，提高活性成分的生物可及性。脂质在消化过程中形成的囊泡结构类型及结构转变如何有效保护活性成分的稳定性、如何提高物质的靶向递送有待进一步研究。

3.4 胶束对活性物质生物可及性的影响

在胃肠道条件下，亲脂性多酚化合物位于脂质相中受到保护，免受化学反应影响和酶促降解，但当脂质相被小肠中的脂肪酶消化时，它们会被释放，溶解在由脂质消化产物形成的混合胶束中，然后这些混合胶束将亲脂性多酚化合物通过黏液层运送到上皮细胞表面，从而被吸收。混合胶束由小肠分泌的胆汁和胰液中存在的胆汁盐和磷脂以及由于脂肪酶水解摄入的甘油三酯分子而产生的游离脂肪酸和单酰甘油组成。研究表明，随着小肠中可用的混合胶束总量的增加，高亲脂性化合物的生物可及性往往会增加，但也取决于脂质消化后形成的混合胶束的结构组织。有研究者利用胆汁盐、磷脂和游离脂肪酸按实验比例建立混合胶束模型，然后比较VE和VE醋酸酯在混合胶束中的溶解能力，发现混合胶束对VE的增溶能力高于VE醋酸酯的增溶能力，这是由于VE分子掺入胶束结构的能力不同，磷脂的存在增加了VE的胶束溶解，但影响不大。也有学者研究不同结构的胆汁盐和卵磷脂构建的混合胶束，并将VK1封装在胶束内，发现甘胆酸钠比脱氧胆酸钠组成的胶束更耐酸性环境。由前2 个例子可看出，混合胶束的稳定性与构建的物质和封装的化合物有关。此外，混合胶束对脂溶性化合物封装后的生物可及性与甘油分子的结构和脂肪酸的长度有关，Mashurabad等发现，富含长链脂肪酸（主要是C18:1）的橄榄油作为赋形剂形成乳液后，通过从番茄组织中提取类胡萝卜素并形成溶解类胡萝卜素的混合胶束，增加了番茄中类胡萝卜素的生物可及性，Nagao将漂白的菠菜叶用多种脂质消化，并通过高效液相色谱测定β-胡萝卜素、叶黄素和α-生育酚的溶解量，按照顺序添加脂质，发现增强β-胡萝卜素的生物可及性强度顺序为：甘油三酯＜单酰甘油＜二酰甘油和油酸，故在游离脂肪酸中，不饱和长链脂肪酸比中链脂肪酸能更有效地增强菠菜叶中β-胡萝卜素的生物可及性。

总之，乳液、胶束、囊泡、溶致液晶等自组装结构对食物中活性成分生物可及性的影响显著，如图3所示。但不同脂质的最终消化产物与其形成的结构存在很大差异，对活性物质的稳定性和吸收影响也会不同。

结 论

脂质主要以饮食中甘油三酯的形式进入人体，在调节身体机能和提供能量来源方面起着重要作用。脂质消化产物具有双亲性质，有助于形成如溶致液晶、胶束、囊泡等有序的胶体结构，这些结构是递送活性营养物质的重要载体，不仅影响脂质自身代谢产物的消化吸收，同时也影响营养物质的递送和吸收。对膳食脂质消化过程中自组装结构的深入研究有助于建立脂质结构变化与营养物质的递送和生物可及性之间的相关性，同时可以进一步认识脂质与其他膳食组分间的相互作用，对指导合理膳食，设计开发含脂营养健康产品有重要意义。未来研究应注意到以下几点：1）溶致液晶（中间相）是脂质消化过程中出现的一个重要结构特征。然而，目前对乳液、胶束、囊泡等脂质消化产物自组装结构的关注比较多，对中间相的研究尚不深入，究其原因可能为检测的难度较大。随着时间分辨X射线散射、荧光技术、冷冻透射电子显微镜等分析技术的应用，对这一结构的解析也将会越来越深入；2）脂质的消化过程及产物受多种因素影响，包括脂质的链长、饱和度等自身性质，以及食品基质（蛋白质、碳水化合物、金属离子、维生素等）、消化环境等，其自组装结构也不尽相同。通过调控不同影响条件，可进一步了解脂质消化过程自组装结构的形成规律。

第一作者：

甘婉玲，女，江苏大学食品与生物工程学院，2023级硕士研究生。主要研究方向为脂质对花色苷包封、控释、食品生物工程。近3年，以第一作者发表中文核心1 篇。

通信作者：

范琳琳，女，博士，江苏省农业科学院农产品加工研究所副研究员。主要从事浆果生物加工、花色苷的稳态化加工和高效利用、益生菌稳态化加工等方面的研究工作。近5年，承担国家自然科学基金、江苏省自然科学基金、江苏省重点研发计划、江苏省农业自主创新资金项目等省部级项目。研究成果获江苏省科学技术奖三等奖、神农中华农业科技奖科学研究类成果三等奖、中国食品工业协会科学技术奖一等奖、中国产学研合作创新成果奖创新奖等。

本文《膳食脂质体外消化过程中的自组装结构研究进展》来源于《食品科学》2025年46卷第10期325-332页，作者：甘婉玲，苏巍，王英，刘小莉，周剑忠，范琳琳。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20240920-155。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

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