孫夢(mèng)嘉，鄧乾春，全雙，禹曉，陳洪建，陳亞淑*，陳春艷

（1.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院油料作物研究所，農(nóng)業(yè) 農(nóng)村部油料加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，油料 脂質(zhì)化學(xué)與營(yíng)養(yǎng)湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 武漢，430062；2.湖北生物科技職業(yè)學(xué)院，湖北 武漢，430074）

類(lèi)胡蘿卜素是一類(lèi)具有獨(dú)特結(jié)構(gòu)和功能的重要天然色素，在光養(yǎng)和非光養(yǎng)生物中廣泛分布，目前已經(jīng)有超過(guò)700 種天然類(lèi)胡蘿卜素被鑒定，其化學(xué)多樣性非常豐富。類(lèi)胡蘿卜素在生物學(xué)中的重要性不言而喻。它可通過(guò)化學(xué)或酶轉(zhuǎn)化成其他衍生物，如維生素A、植物激素或芳香類(lèi)化合物等。由于維生素A缺乏癥是全世界主要微量營(yíng)養(yǎng)素缺乏癥之一，對(duì)于類(lèi)胡蘿卜素的研究熱點(diǎn)曾經(jīng)主要集中在其作為維生素A前體物質(zhì)方面。但是類(lèi)胡蘿卜素不止是天然著色劑和維生素A 前體，其更多用途已經(jīng)引起不同學(xué)科領(lǐng)域的興趣，如植物科學(xué)、農(nóng)業(yè)、食品科學(xué)與技術(shù)、營(yíng)養(yǎng)和健康等。流行病學(xué)研究表明富含類(lèi)胡蘿卜素的飲食（主要由水果和蔬菜組成）具有促進(jìn)健康作用，同時(shí)有助于降低患某些癌癥及心血管、眼睛、皮膚或骨骼疾病的風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)認(rèn)知功能也可起到改善作用[1]。由于類(lèi)胡蘿卜素?zé)o法通過(guò)人體自身合成，而是在食物中與其他分子如糖類(lèi)、蛋白質(zhì)或脂肪酸相結(jié)合從而被人體攝取，因此研究人體從膳食中攝取及吸收類(lèi)胡蘿卜素的效率及其影響因素至關(guān)重要。由于受到自身溶解性、穩(wěn)定性等影響，單一攝入的類(lèi)胡蘿卜素?zé)o法較好地被人體吸收利用，而膳食來(lái)源類(lèi)胡蘿卜素如葉黃素，通常以酯化的形式存在于許多水果中。由于其溶解度與氧化穩(wěn)定性的改變，類(lèi)胡蘿卜素在食品中的穩(wěn)定性和人體內(nèi)的生物利用率也發(fā)生變化[2]。膳食來(lái)源類(lèi)胡蘿卜素的功能特性啟發(fā)了人們對(duì)類(lèi)胡蘿卜素食物來(lái)源、生物利用率及其作為功能性食品和營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充劑方面的研究，其中新型運(yùn)載類(lèi)胡蘿卜素食品級(jí)脂質(zhì)遞送體系的構(gòu)建及其對(duì)類(lèi)胡蘿卜素生物利用率的影響等研究與實(shí)際應(yīng)用值得關(guān)注。

1 類(lèi)胡蘿卜素結(jié)構(gòu)功能及其生物利用率

1.1 類(lèi)胡蘿卜素的理化特性與功能活性

類(lèi)胡蘿卜素是人類(lèi)發(fā)現(xiàn)的第一種天然色素，類(lèi)胡蘿卜素長(zhǎng)鏈分子的主鏈通常是由9～11 個(gè)共軛C=C鍵構(gòu)成，其線性鏈的長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)于分子鉚釘穿透膜的疏水區(qū)的厚度，從而在某些真菌與動(dòng)物體內(nèi)起到增強(qiáng)細(xì)胞膜脂質(zhì)功能的作用[3]。盡管類(lèi)胡蘿卜素分子中存在雙鍵，在大多數(shù)情況下存在重要的空間位阻，但仍可以形成多個(gè)幾何異構(gòu)體（順/反或Z/E）。異構(gòu)體順式和反式的結(jié)構(gòu)差異較大（圖1），通常天然類(lèi)胡蘿卜素大多處于較為穩(wěn)定的全反式構(gòu)型，由于光或熱等環(huán)境因素的影響極易引起異構(gòu)化，產(chǎn)生不穩(wěn)定的順式類(lèi)胡蘿卜素[4]。類(lèi)胡蘿卜素通常根據(jù)分子組成分為兩類(lèi)：一類(lèi)指在多烯主鏈的一端或兩端有碳?xì)洵h(huán)的非極性類(lèi)胡蘿卜素（如β-胡蘿卜素、番茄紅素），另一類(lèi)是指結(jié)構(gòu)中具有含氧基團(tuán)-OH（如葉黃素），=O（如斑蝥黃素），OH 與=O 的結(jié)合（如蝦青素），或醇酯（如巖藻黃素）的極性類(lèi)胡蘿卜素[5]。在生物體所含天然磷脂雙分子層膜中，分子兩端帶有羥基和/或氧基的極性類(lèi)胡蘿卜素如葉黃素，以垂直于磷脂膜表面的長(zhǎng)軸方向定位于磷脂的極性頭，將導(dǎo)致脂質(zhì)烷基鏈的運(yùn)動(dòng)自由度降低，模型膜和生物膜中水和氧的通透性降低，這些效應(yīng)被稱(chēng)為膜中的固化效應(yīng)；而不含氧的β-胡蘿卜素中對(duì)稱(chēng)的脂肪鏈與磷脂的非極性部分發(fā)生非共價(jià)結(jié)合，增加磷脂頭極性基團(tuán)的運(yùn)動(dòng)自由度，導(dǎo)致膜結(jié)構(gòu)的流動(dòng)性增強(qiáng)[5]，因此類(lèi)胡蘿卜素的數(shù)量與種類(lèi)是影響膜功能的重要參數(shù)[3]。類(lèi)胡蘿卜素的機(jī)械特性在進(jìn)化后期用于保護(hù)蛋白質(zhì)的相關(guān)結(jié)構(gòu)，暴露的類(lèi)胡蘿卜素外部結(jié)構(gòu)能夠與蛋白質(zhì)相互結(jié)合，從而對(duì)環(huán)境條件產(chǎn)生一定抵抗性[6]；如橙色類(lèi)胡蘿卜素蛋白（OCP）由類(lèi)胡蘿卜素與蛋白相結(jié)合而成，參與藍(lán)細(xì)菌的光保護(hù)機(jī)制[7]，以上研究均表明了類(lèi)胡蘿卜素在光合作用與生物進(jìn)化中的重要功能。

圖1 β-胡蘿卜素幾何異構(gòu)體的化學(xué)結(jié)構(gòu)Fig.1 Chemical structure of β-carotene isomers

與此同時(shí)，類(lèi)胡蘿卜素中β-胡蘿卜素、α-胡蘿卜素，β-隱黃素等可作為人類(lèi)飲食中維生素A 的重要來(lái)源，對(duì)人體健康至關(guān)重要[8]，在改善人的眼睛和心臟健康方面起著關(guān)鍵性作用，并有助于增強(qiáng)大腦認(rèn)知功能[9]，預(yù)防皮膚癌變，防止紫外線損傷[10]，有效增強(qiáng)嬰幼兒營(yíng)養(yǎng)健康，刺激免疫調(diào)節(jié)[11]，以及形成轉(zhuǎn)錄、翻譯基因組效應(yīng)，發(fā)揮調(diào)節(jié)作用[12]。Yoshida 等研究發(fā)現(xiàn)類(lèi)胡蘿卜素能夠通過(guò)降低低密度脂蛋白的生成與氧化，防止心臟病的發(fā)生[13]。Tanaka 等發(fā)現(xiàn)類(lèi)胡蘿卜素還能通過(guò)淬滅自由基來(lái)降低癌癥的風(fēng)險(xiǎn)，并抑制異常細(xì)胞分裂，增強(qiáng)細(xì)胞間隙連接傳遞[14]。根據(jù)Chisté 等人的研究發(fā)現(xiàn)紅細(xì)胞內(nèi)氧合血紅蛋白的自氧化產(chǎn)生的自由基，攻擊紅細(xì)胞膜并誘導(dǎo)脂質(zhì)與蛋白質(zhì)氧化損傷，導(dǎo)致紅細(xì)胞溶血時(shí)，類(lèi)胡蘿卜素利用其可清除血液中自由基的特性，發(fā)揮其抑制溶血的功能[15]。總體而言，類(lèi)胡蘿卜素的主要優(yōu)勢(shì)和活性基礎(chǔ)在于其較強(qiáng)的抗氧化活性[16]，其共軛雙鍵的多烯鏈長(zhǎng)度是具有淬滅單線態(tài)氧且高效消除自由基的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。分子中長(zhǎng)P-電子系統(tǒng)具有較強(qiáng)的活躍性，能夠顯著提高類(lèi)胡蘿卜素自身的還原能力。同時(shí)，類(lèi)胡蘿卜素可與磷脂膜結(jié)合或溶解在其他脂質(zhì)結(jié)構(gòu)中，有效保護(hù)其完整結(jié)構(gòu)，防止脂類(lèi)因自由基氧化而發(fā)生不可逆破壞[8]。Stahl 等人研究還發(fā)現(xiàn)當(dāng)番茄紅素與葉黃素兩種類(lèi)胡蘿卜素同時(shí)存在時(shí)，能夠起到更好的清除自由基能力，表明類(lèi)胡蘿卜素清除自由基具有顯著協(xié)同效應(yīng)[17]。

1.2 類(lèi)胡蘿卜素的生物利用率

由于人體不能合成類(lèi)胡蘿卜素，只能通過(guò)飲食來(lái)補(bǔ)充，當(dāng)其被人體從食物中攝入后，類(lèi)胡蘿卜素參與到其他膳食脂溶性成分的消化、吸收和代謝過(guò)程中。消化開(kāi)始時(shí)，類(lèi)胡蘿卜素從食物基質(zhì)中釋放，通過(guò)進(jìn)一步溶解在膳食的脂質(zhì)中，乳化成胃液中的脂滴；然后在腸道中被轉(zhuǎn)移至由脂質(zhì)水解產(chǎn)物（主要是游離脂肪酸（FA）和單?；视停⒘字?、膽固醇和膽汁鹽（BS）組成的混合膠束（MMs）中。MMs 所含類(lèi)胡蘿卜素比例稱(chēng)為生物可及性（bioaccessibility），計(jì)算公式如下：

B*為類(lèi)胡蘿卜素生物可及性（%），mM是膳食混合膠束相中存在的類(lèi)胡蘿卜素的質(zhì)量（g），mT是小腸中存在類(lèi)胡蘿卜素的總質(zhì)量（g）。通過(guò)脂質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白或被動(dòng)擴(kuò)散過(guò)程，類(lèi)胡蘿卜素被小腸上皮細(xì)胞吸收，并以乳糜微粒的形式代謝和分泌到淋巴液中，血漿中類(lèi)胡蘿卜素濃度的比例通常稱(chēng)為類(lèi)胡蘿卜素生物利用率（bioavailability）[18]。生物利用率（BA）主要取決于三個(gè)因素，即生物可及性、吸收和轉(zhuǎn)化：

S*是遞送體系中類(lèi)胡蘿卜素的穩(wěn)定性，指除去遞送體系在加工及貯藏過(guò)程中損失的部分，即在攝入時(shí)以潛在保有活性保留的部分；T*是轉(zhuǎn)化參數(shù)（指類(lèi)胡蘿卜素在通過(guò)胃腸道，達(dá)到吸收位點(diǎn)或者嚴(yán)格地說(shuō)達(dá)到作用位點(diǎn)后仍留有活性的部分）；B*為類(lèi)胡蘿卜素生物可及性，即從遞送體系中釋放并以適合吸收的形式溶于胃腸液的部分；A*是實(shí)際上可被上皮細(xì)胞吸收且能夠被生物利用的類(lèi)胡蘿卜素的一部分[19]?；趯?duì)上述三個(gè)關(guān)鍵性因素的分析，可將影響類(lèi)胡蘿卜素生物利用率的因素進(jìn)行分類(lèi)研究，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)其生物利用率的調(diào)控。

1.3 影響類(lèi)胡蘿卜素的生物利用率的因素

從上述可知，人體吸收利用食物中類(lèi)胡蘿卜素的過(guò)程極為復(fù)雜，涉及不同的理化與生理過(guò)程，不但受到類(lèi)胡蘿卜素自身性質(zhì)與食物基質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的影響，還受到個(gè)體差異如腸道生理狀態(tài)等綜合因素的影響[18]。

1.3.1 類(lèi)胡蘿卜素理化特性 類(lèi)胡蘿卜素的吸收利用程度及其向靶細(xì)胞的傳遞均受到自身生理化學(xué)特性的影響[20]，如部分類(lèi)胡蘿卜素的兩端各含有羥基（如葉黃素、玉米黃質(zhì)），分子中羥基極易與脂肪酸相互作用形成酯化形式的類(lèi)胡蘿卜素，從而導(dǎo)致其疏水性增強(qiáng)，進(jìn)一步影響類(lèi)胡蘿卜素的生物利用率[19]。Charlotte 等人研究發(fā)現(xiàn)類(lèi)胡蘿卜素的生物利用率與其疏水性成反比關(guān)系，即類(lèi)胡蘿卜素的生物利用率可排序?yàn)槲r青素＞葉黃素＞β-胡蘿卜素＞番茄紅素，其內(nèi)在分子機(jī)理可能是由于類(lèi)胡蘿卜素從脂滴轉(zhuǎn)移到膠束的過(guò)程依賴其自身極性，極性相對(duì)較強(qiáng)的類(lèi)胡蘿卜素（葉黃素）與非極性類(lèi)胡蘿卜素（番茄紅素和β-胡蘿卜素）相比更容易通過(guò)脂滴外表面，也更容易轉(zhuǎn)化為混合膠束，因此更容易被吸收，從而具有更高的生物利用率[21]。

Schweigger 等人在模擬消化過(guò)程中，芒果和木瓜中以脂溶性液晶形式積累的β-胡蘿卜素和葉黃素的釋放與膠束化率（即生物可及性）超過(guò)了番茄和胡蘿卜中以固態(tài)結(jié)晶形式存在的類(lèi)胡蘿卜素[22]，這說(shuō)明類(lèi)胡蘿卜素的晶體狀態(tài)對(duì)其生物利用率影響較大，液晶形式的類(lèi)胡蘿卜素比固態(tài)結(jié)晶態(tài)具有更高的生物可及性，同時(shí)進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)這四種植物食品中的類(lèi)胡蘿卜素膠束化的效率也與它們的親水性呈正相關(guān)，即生物可及性排序?yàn)槿~黃素＞β-隱黃質(zhì)＞β-胡蘿卜素＞番茄紅素，說(shuō)明存在于復(fù)雜食品基質(zhì)中的類(lèi)胡蘿卜素晶體狀態(tài)與親水性對(duì)其生物可及性均有顯著影響[23]。二十幾年前，West 和Castenmiller 首次對(duì)影響膳食類(lèi)胡蘿卜素吸收的眾多因素進(jìn)行了分類(lèi)研究[24]，時(shí)至今日越來(lái)越多的國(guó)內(nèi)外研究均表明，除了類(lèi)胡蘿卜素自身分子結(jié)構(gòu)的影響之外，還有更多外部環(huán)境因素亦會(huì)對(duì)類(lèi)胡蘿卜素的生物利用率產(chǎn)生影響。

1.3.2 食品加工 在食品加工過(guò)程中，食品基質(zhì)理化性狀、烹飪方式均會(huì)對(duì)類(lèi)胡蘿卜素生物利用率產(chǎn)生影響，植物中類(lèi)胡蘿卜素的生物可及性與其結(jié)構(gòu)差異及其理化性質(zhì)相關(guān)，進(jìn)而影響其生物利用率。富含類(lèi)胡蘿卜素的天然基質(zhì)（蔬菜、水果）內(nèi)部單個(gè)細(xì)胞壁和相鄰細(xì)胞簇起著天然屏障的作用，限制類(lèi)胡蘿卜素在消化期間從膳食脂滴中釋放。因此通過(guò)多種加工方式對(duì)蔬菜水果類(lèi)天然食品基質(zhì)進(jìn)行處理，利用破壞細(xì)胞壁/膜和細(xì)胞器的加工方式促進(jìn)類(lèi)胡蘿卜素從基質(zhì)中釋放，提高類(lèi)胡蘿卜素的生物可及性，同時(shí)補(bǔ)償其在加工與消化過(guò)程中氧化降解造成的損失，從而提高類(lèi)胡蘿卜素的生物利用率。

國(guó)內(nèi)外多項(xiàng)研究結(jié)果表明，在熱加工（烘烤或蒸煮）或非熱加工（超聲波處理或高壓均質(zhì)）之后，類(lèi)胡蘿卜素的生物可及性受到影響（表1）[25～33]。研磨和蒸煮可通過(guò)破壞細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)來(lái)增強(qiáng)β-胡蘿卜素從植物結(jié)構(gòu)中釋放，提高其生物利用率[29,30]。Yonekura 和Nagao 研究發(fā)現(xiàn)，將胡蘿卜加工成胡蘿卜汁或煮熟胡蘿卜食用，β-胡蘿卜素能較好的從食物基質(zhì)中釋放，有利于其在腸道內(nèi)被人體吸收利用，因而具有更高的生物利用率；而生食的胡蘿卜進(jìn)入胃部后，胃液酶不足以破壞胡蘿卜完整的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，從而影響β-胡蘿卜素的釋放和吸收[33]。另外一項(xiàng)體內(nèi)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，人體服用含有類(lèi)胡蘿卜素的營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充劑后，其類(lèi)胡蘿卜素的生物利用率高于水果和蔬菜天然基質(zhì)中的類(lèi)胡蘿卜素，進(jìn)而表明經(jīng)過(guò)破壁提取等加工方法能有效提高類(lèi)胡蘿卜素生物利用率[32]。Castenmiller 等人研究食用三種加工方式（整葉，切碎和酶液化形式）的菠菜產(chǎn)品后血清類(lèi)胡蘿卜素的含量，發(fā)現(xiàn)三種方式加工的菠菜均會(huì)顯著增加血清β-胡蘿卜素和葉黃素的濃度；攝入切碎的菠菜可顯著增加血清β-胡蘿卜素的含量（6.4%），而食用酶液化的菠菜則進(jìn)一步增加至9.5%，結(jié)果顯示切碎或酶液化過(guò)程是提高β-胡蘿卜素生物利用率的有效加工方式[24]。

表1 食物加工方式對(duì)類(lèi)胡蘿卜素生物可及性的影響Table 1 Effects of food processing methods on the bioavailability of carotenoids

1.3.3 脂質(zhì) 與膳食脂肪共同攝入能提高類(lèi)胡蘿卜素生物利用率與消化吸收[30]。脂質(zhì)可以通過(guò)以下幾種機(jī)制調(diào)節(jié)類(lèi)胡蘿卜素的吸收利用：膳食脂肪作為載體，其中從食物基質(zhì)中釋放的類(lèi)胡蘿卜素和其他親脂成分被溶解；膳食脂肪刺激脂肪酶、膽汁鹽和磷脂分泌到腸腔中，類(lèi)胡蘿卜素以消化脂滴的方式形成混合膠束，溶解在腸腔環(huán)境中[31]；膳食中較高的脂肪攝入延遲了胃排空與通過(guò)小腸的轉(zhuǎn)移速率，從而為進(jìn)入混合膠束中的脂肪酸（FA）、類(lèi)胡蘿卜素、單?；视王ズ腿苎字尼尫乓约叭芙馓峁┝祟~外的時(shí)間[32]；通過(guò)腸細(xì)胞攝取脂質(zhì)消化產(chǎn)物，特別是長(zhǎng)鏈脂肪酸和線性乳酸誘導(dǎo)乳糜微粒的組裝與基底物的分泌量，并將膳食親脂性成分轉(zhuǎn)移至淋巴細(xì)胞[33]。

大量關(guān)于飲食脂質(zhì)的類(lèi)型和數(shù)量對(duì)類(lèi)胡蘿卜素生物利用率的影響研究，證實(shí)了脂類(lèi)在類(lèi)胡蘿卜素吸收利用過(guò)程中的重要作用。Goltz 等人設(shè)計(jì)的體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中，在同時(shí)攝入含有多種水果蔬菜以及脂質(zhì)制作的西式沙拉后測(cè)量類(lèi)胡蘿卜素的吸收量，參試的健康人員分別攝入大豆油、黃油和菜籽油（3、8或20g 油脂）。當(dāng)受試者同時(shí)攝入沙拉和20g 脂質(zhì)時(shí)，其總類(lèi)胡蘿卜素吸收量與攝入3g或8g相比顯著提高。盡管脂質(zhì)來(lái)源對(duì)類(lèi)胡蘿卜素的吸收作用的影響小于脂質(zhì)含量，但研究發(fā)現(xiàn)與黃油相比，菜籽油（富含不飽和脂肪酸FA）能更大程度地促進(jìn)類(lèi)胡蘿卜素的吸收，這表明不飽和度較高的脂質(zhì)可能更利于類(lèi)胡蘿卜素吸收[34]。為進(jìn)一步研究類(lèi)胡蘿卜素在體內(nèi)消化吸收的機(jī)制，研究者們使用相同的沙拉進(jìn)行了相關(guān)體外實(shí)驗(yàn)。在模擬小腸消化過(guò)程中，富含不飽和脂肪酸的脂質(zhì)增加了小腸消化過(guò)程中β-胡蘿卜素（βC）和番茄紅素（LYC）的膠束化作用和細(xì)胞攝取率（排序?yàn)椋捍蠖褂停鹃蠙煊停静俗延停军S油）。Faill 等人測(cè)定飲食中甘油三酸酯類(lèi)型對(duì)類(lèi)胡蘿卜素?cái)z取和基底外側(cè)分泌的影響，模擬實(shí)驗(yàn)將不同飽和與不飽和FA 比例的游離脂肪酸（分別模擬黃油（70∶30），橄欖油（7∶93）和大豆油（11∶89）與β-胡蘿卜素，α-生育酚（α-TC）形成的混合膠束，與Caco-2 細(xì)胞混合溫育，結(jié)果表明與富含飽和FA 的混合物相比，含有較多不飽和FA 的混合膠束培養(yǎng)物中，親脂性成分的刷狀緣膜吸收量更大，這與不飽和FA 誘導(dǎo)乳糜微粒組裝的能力有關(guān)；該研究指出攝入富含不飽和脂肪酸的膳食脂質(zhì)能夠通過(guò)增強(qiáng)消化和腸道轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中的膠束化作用，來(lái)提高類(lèi)胡蘿卜素和α-生育酚的生物利用率[35]。Xavier等人研究發(fā)現(xiàn)在半脫脂和全脂牛奶的模擬消化過(guò)程中，添加在幾種全脂乳制品中的葉黃素酯水解程度大于脫脂乳及其酸奶制品中，這類(lèi)游離葉黃素的產(chǎn)生可有助于提高葉黃素的生物利用率[36]。

1.3.4 膳食纖維 膳食纖維可以作為功能性成分添加到乳液體系中，改變其理化特性（作為增稠劑、膠凝劑或穩(wěn)定劑）或營(yíng)養(yǎng)特性（作為益生元，改善便秘或降低血膽固醇）。膳食纖維是影響膠束化階段的因素之一，其可能通過(guò)以下幾種機(jī)制影響類(lèi)胡蘿卜素的吸收：（1）通過(guò)螯合膠束組分，影響膠束的形成；（2）通過(guò)抑制胰腺脂肪酶，可能會(huì)減少類(lèi)胡蘿卜素從脂滴中釋放；（3）通過(guò)增加腸內(nèi)容物的粘度，削弱富含類(lèi)胡蘿卜素的膠束向刷狀邊緣的擴(kuò)散[37]。

膳食纖維中代表性的果膠可通過(guò)不同的機(jī)制對(duì)類(lèi)胡蘿卜素生物可及性產(chǎn)生較大影響，例如果膠可與鈣離子結(jié)合，同時(shí)增加胃腸介質(zhì)的粘度，也可改變油滴的界面特性以及抑制脂肪酶的活性,還能夠通過(guò)空間位阻降低脂肪酶接觸底物的幾率。這些相互作用通常會(huì)對(duì)類(lèi)胡蘿卜素的生物可及性產(chǎn)生負(fù)面影響，減少膠束的形成，或?qū)㈩?lèi)胡蘿卜素吸附到果膠中。果膠與類(lèi)胡蘿卜素相互作用的程度主要取決于果膠的濃度、分子量（MW）和甲基酯化程度[38,39]。果膠濃度越高，類(lèi)胡蘿卜素的膠束化程度隨之顯著減少，而低濃度果膠可通過(guò)酯化的方式結(jié)合膽汁鹽，減少脂解作用促進(jìn)類(lèi)胡蘿卜素的膠束化[40]。其他類(lèi)型的膳食纖維，例如纖維素、瓜爾膠和藻酸鹽，也會(huì)通過(guò)增加腸內(nèi)容物的粘度來(lái)降低類(lèi)胡蘿卜素的生物利用率，但其相關(guān)機(jī)制仍待進(jìn)一步研究[41]。

1.3.5 蛋白質(zhì) 使用蛋白質(zhì)作為表面活性劑已經(jīng)應(yīng)用于乳液及遞送體系的構(gòu)建，但除了對(duì)乳制品的研究以外，仍然缺乏有關(guān)蛋白質(zhì)作為食物成分影響的相關(guān)數(shù)據(jù)。乳清蛋白可能對(duì)類(lèi)胡蘿卜素的生物可及性具有積極影響，因?yàn)槿榍宓鞍紫a(chǎn)生的磷酸肽能夠降低界面張力，并防止膠束聚結(jié)[42]。由于β-乳球蛋白能夠與疏水性化合物類(lèi)胡蘿卜素相結(jié)合，可將它們轉(zhuǎn)運(yùn)到腸細(xì)胞的刷狀緣膜，增強(qiáng)其生物利用率[43]。同時(shí)，蛋白質(zhì)對(duì)類(lèi)胡蘿卜素消化吸收可能具有雙刃劍作用，因?yàn)樗鼈兊拇嬖诳赡軙?huì)阻礙消化酶進(jìn)入脂滴，對(duì)類(lèi)胡蘿卜素的釋放造成不利影響。

1.3.6 二價(jià)礦物質(zhì) 近期研究表明影響類(lèi)胡蘿卜素生物可及性和細(xì)胞攝取的另一個(gè)飲食因素是二價(jià)礦物質(zhì)，其在膳食補(bǔ)充劑中的濃度通常為推薦的膳食允許攝入量（RDA）的一半以上。過(guò)量的膳食二價(jià)礦物質(zhì)可能會(huì)通過(guò)與膽汁酸結(jié)合，并在消化過(guò)程中與FA 相互作用而減少膠束的形成，降低類(lèi)胡蘿卜素的生物可及性[44]。人體試驗(yàn)也表明了二價(jià)礦物質(zhì)對(duì)類(lèi)胡蘿卜素吸收的潛在負(fù)面影響，通過(guò)血漿含量測(cè)定，含500 mg 鈣的膳食補(bǔ)充劑可顯著降低番茄醬中番茄紅素的吸收量（最多可減少83%）[45]。人體試驗(yàn)也表明了二價(jià)礦物質(zhì)對(duì)類(lèi)胡蘿卜素吸收的潛在負(fù)面影響，通過(guò)血漿含量測(cè)定，含500 mg 鈣的膳食補(bǔ)充劑可顯著降低番茄醬中番茄紅素的吸收量，最多可減少83%[46]。礦物質(zhì)的作用具有濃度依賴性，與不含二價(jià)礦物質(zhì)相比，低濃度的二價(jià)礦物質(zhì)可加強(qiáng)類(lèi)胡蘿卜素的增溶作用[47]。雖然在目前多數(shù)研究中，關(guān)于體內(nèi)測(cè)定實(shí)驗(yàn)的結(jié)果暫時(shí)不能排除其他因素，如類(lèi)胡蘿卜素的結(jié)構(gòu)和基質(zhì)組合物等的影響，但結(jié)果表明低濃度的二價(jià)礦物質(zhì)能夠起到增強(qiáng)類(lèi)胡蘿卜素溶解性的效果[48]。

1.3.7 個(gè)體消化過(guò)程 從食物基質(zhì)中釋放出的類(lèi)胡蘿卜素與混合膠束結(jié)合后，被人體腸上皮細(xì)胞吸收。在口腔中，被咀嚼的食物通過(guò)食道運(yùn)輸?shù)轿覆?，全過(guò)程對(duì)脂質(zhì)消化和類(lèi)胡蘿卜素的生物利用率有重要影響。由于該途徑促進(jìn)了食物的機(jī)械破壞及與消化酶的接觸，進(jìn)一步加速食物中類(lèi)胡蘿卜素的釋放，使脂質(zhì)的消化效率提高，從而增加類(lèi)胡蘿卜素的生物利用率。咀嚼包括用唾液潤(rùn)滑、軟化和稀釋?zhuān)约靶纬烧承酝璧倪^(guò)程，其能夠破壞類(lèi)胡蘿卜素的有色體膜并決定其釋放?？谇恢醒例X同時(shí)大力擠壓和溫柔擠壓具有差異性，研究發(fā)現(xiàn)咀嚼對(duì)蔬菜細(xì)胞結(jié)構(gòu)有較大的影響。另一方面，可以通過(guò)咀嚼改變食物的質(zhì)地來(lái)影響飲食，從而影響水果和蔬菜的攝入量，進(jìn)一步影響生物利用率?？谇坏耐僖旱矸勖杆馐澄镏械牡矸郏敢褐械乃崤c胃蛋白酶主要促進(jìn)蛋白質(zhì)的消化，從而增加了食物基質(zhì)中脂質(zhì)和類(lèi)胡蘿卜素的釋放。經(jīng)過(guò)口腔和胃消化階段后，脂肪的消化率不足10%[49]。在此階段釋放的類(lèi)胡蘿卜素進(jìn)入脂滴，而脂滴的理化性質(zhì)易受到在口腔和胃部的脂質(zhì)與鹽、酸、粘蛋白、胃脂肪酶和胃蛋白酶等其他分子之間相互作用的影響而改變，導(dǎo)致類(lèi)胡蘿卜素在消化過(guò)程中受損。

吸收過(guò)程根據(jù)β-胡蘿卜素加氧酶1和2（BCO1和BCO2）的細(xì)胞定位表明，類(lèi)胡蘿卜素的主要吸收部位在十二指腸（腸道上半部）[50]。類(lèi)胡蘿卜素可在腸上皮細(xì)胞中代謝，或跟其他新吸收的脂質(zhì)（脂肪酸，甘油單酸酯，膽固醇等）一起進(jìn)入乳糜微粒中，再分泌到淋巴中，這些過(guò)程均會(huì)造成類(lèi)胡蘿卜素?fù)p失，進(jìn)而導(dǎo)致生物利用度降低（圖2）。人體內(nèi)還可能存在另一種類(lèi)胡蘿卜素的代謝途徑，研究證實(shí)，由于在HDL（高密度脂蛋白）中發(fā)現(xiàn)了一些類(lèi)胡蘿卜素，并且由于小腸合成了HDL，HDL 可以轉(zhuǎn)運(yùn)其他新吸收的脂質(zhì)分子，即膽固醇和維生素E ，因此可以假設(shè)一部分類(lèi)胡蘿卜素分泌到淋巴或門(mén)靜脈中HDL（載體脂蛋白A 依賴性途徑），該途徑涉及基因ABCA1（人類(lèi)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白亞家族1 號(hào)成員）。在小鼠體內(nèi)模型中，分別通過(guò)上調(diào)與下調(diào)基因ABCA1 的表達(dá)（使用他汀類(lèi)藥物），結(jié)果發(fā)現(xiàn)血液中HDL 形式的血漿葉黃素和玉米黃質(zhì)的濃度隨之發(fā)生增加或降低的變化趨勢(shì)[51]。

圖2 從食物基質(zhì)中攝入類(lèi)胡蘿卜素至類(lèi)胡蘿卜素吸收的全過(guò)程中對(duì)類(lèi)胡蘿卜素生物利用率產(chǎn)生影響的途徑[52]Fig.2 The pathways that affect the bioavailability of carotenoids from the intake of carotenoids to the absorption of carotenoids in the food matrix[52]

2 乳液遞送體系對(duì)類(lèi)胡蘿卜素生物利用率的影響

2.1 乳液組成對(duì)類(lèi)胡蘿卜素生物利用率的影響

2.1.1 油相組成與含量 食物中的脂質(zhì)會(huì)影響消化后小腸中產(chǎn)生混合膠束的數(shù)量，從而影響胃腸液的溶解能力，乳液的制備可涉及多種食品級(jí)脂質(zhì)，包括三?；视停═AGs）、二酰基甘油（DAG）、單?；视停∕AG）、礦物油、調(diào)味油等，它們的極性、增溶能力、粘度、物理狀態(tài)和消化特性各不相同。乳液組成中油相的含量會(huì)一定程度影響其中類(lèi)胡蘿卜素的溶解量，以及其在胃腸道（GIT）中的保留、釋放和膠束化[53]。即使在固定含量的脂質(zhì)中，油相性質(zhì)也可能存在較大差異，進(jìn)而影響類(lèi)胡蘿卜素的生物利用率。類(lèi)胡蘿卜素原本存在于不同種類(lèi)的水果或蔬菜（例如胡蘿卜、木瓜或菠菜）中，通過(guò)添加不同含量的橄欖油混合后進(jìn)入胃中形成乳液，類(lèi)胡蘿卜素的生物可及性隨含油量增加至2.5%而提高5 倍，這是由于從膳食中能夠利用更多的類(lèi)胡蘿卜素進(jìn)入混合膠束來(lái)使其溶解。當(dāng)油相含量同為2.5%的情況下，含有橄欖油、大豆油、葵花籽油、花生油、棕櫚油和椰子油的乳液中，β-胡蘿卜素乳液的生物利用率分別為22.6%、24%、22.6%、16.0%、15.0%和7.8%，含椰子油（主要包含中鏈脂肪酸MCT）的乳液中類(lèi)胡蘿卜素的生物利用率始終比其他油更低，是由于椰子油中脂肪酸烴鏈的長(zhǎng)度相對(duì)較短，脂質(zhì)消化后形成的混合膠束的疏水域相對(duì)較小，無(wú)法包埋較長(zhǎng)的類(lèi)胡蘿卜素分子所導(dǎo)致[54]。

2.1.2 水相組成 用于制備水包油乳液的水相可能包含多種組分，如礦物質(zhì)、多元醇、糖類(lèi)、肽、蛋白質(zhì)和表面活性劑等。這些成分可能會(huì)通過(guò)改變胃腸道中的液滴特性（如界面特性或聚集狀態(tài)），干擾消化酶及消化中涉及的膽汁鹽或鈣離子等其他成分與類(lèi)胡蘿卜素的相互作用，也可通過(guò)改變胃腸道中的表面電勢(shì)等液滴特性來(lái)改變其生物利用率。

乳液遞送體系通常使用的乳化劑之一蛋白質(zhì)，主要溶解于水相并影響類(lèi)胡蘿卜素的消化及生物利用率。通常蛋白質(zhì)在消化過(guò)程中能夠被胃液中的胃/胰蛋白酶全部或部分水解并進(jìn)一步被消化吸收；另一方面，蛋白質(zhì)和肽易在胃腸道的不同區(qū)域內(nèi)聚集，或者吸附到脂質(zhì)液滴表面并改變其界面特性，與非蛋白類(lèi)表面活性劑包裹的脂滴相比，蛋白包裹的脂滴消化速度較慢，這是由于蛋白脂滴在模擬胃液條件下會(huì)大量聚集，從而降低了脂肪酶到達(dá)內(nèi)部脂滴的能力，因此影響脂滴中類(lèi)胡蘿卜素的消化效率[55]。

水相中最常見(jiàn)的碳水化合物之一膳食纖維，能夠通過(guò)不同的機(jī)制影響乳液中類(lèi)胡蘿卜素的胃腸道消化情況。首先，它們可能會(huì)使胃腸液增稠或凝膠化，從而減慢分子擴(kuò)散并阻礙各組分混合，導(dǎo)致膽汁鹽和消化酶等胃腸道成分更難以接觸脂滴表面。其次，膳食纖維可能通過(guò)靜電吸引等方式在脂滴周?chē)纬山缑鎸?，抑制膽汁鹽和消化酶附著在液滴表面的能力，降低了乳液中脂質(zhì)消化的速率，從而對(duì)類(lèi)胡蘿卜素的消化產(chǎn)生負(fù)面影響[56]。Xu 等人研究表明將甜菜果膠添加到乳清蛋白穩(wěn)定的乳液中，會(huì)降低包埋β-胡蘿卜素的生物可及性[57]。Zhang 等人研究發(fā)現(xiàn)大豆蛋白乳液中添加殼聚糖能夠降低脂質(zhì)消化及類(lèi)胡蘿卜素的生物可及性[58]。表2 總結(jié)了類(lèi)胡蘿卜素乳液組成差異對(duì)其生物可及性影響的現(xiàn)有研究，進(jìn)一步闡述乳液水/油相組成對(duì)類(lèi)胡蘿卜素生物利用率的影響。

表2 類(lèi)胡蘿卜素乳液組成及生物可及性Table 2 Carotenoids emulsions composition and bioaccessibility

2.2 乳液性質(zhì)對(duì)類(lèi)胡蘿卜素生物利用率的影響

2.2.1 乳液粒徑 根據(jù)不同的乳化成分與方法可制備出不同粒徑的乳滴，而乳液粒徑可以通過(guò)多種機(jī)制改變類(lèi)胡蘿卜素與脂質(zhì)的消化及其生物利用率，因?yàn)榱綍?huì)改變油滴暴露于胃腸液中涉及消化的成分，如膽汁鹽，脂肪酶和蛋白酶等的表面積。同時(shí)乳液脂滴可能在口腔或胃內(nèi)聚集（凝結(jié)或絮凝），形成較大尺寸的脂滴從而減少小腸中脂肪酶與脂質(zhì)接觸的表面積，不利于類(lèi)胡蘿卜素的消化[64]。對(duì)負(fù)載β-胡蘿卜素的酪蛋白酸鹽水包油乳液研究發(fā)現(xiàn)，脂質(zhì)消化率和類(lèi)胡蘿卜素的生物可及性隨粒徑的減小而增加[61]。吐溫20 作為乳化劑且負(fù)載β-胡蘿卜素乳液研究也表明，脂質(zhì)消化的程度和類(lèi)胡蘿卜素的生物可及性隨著乳液粒徑的減小而增加[65]。

2.2.2 液滴狀態(tài) 水包油乳液中的脂滴可以是液體、半固體或固體，具體取決于所用油相的理化特性。油相的物理狀態(tài)可對(duì)脂質(zhì)消化和生物利用率產(chǎn)生顯著影響。研究表明，在模擬的小腸條件下，固體或半固體脂滴的消化速度比液體脂滴的消化速度慢[66]，因?yàn)榫w結(jié)構(gòu)的高度有序性使得脂肪酶更難以接觸油滴表面三?；视停═AGs）中的酯鍵[67]。另一種可能的解釋是由于部分結(jié)晶的脂滴易于發(fā)生聚集，從而導(dǎo)致在胃腸道（GIT）中形成聚集的脂滴簇，導(dǎo)致胃腸液中的脂肪酶分子更難以接觸內(nèi)部的脂滴[68]。兩種非離子表面活性劑Poloxamer 188 和Tween 20 制備的類(lèi)胡蘿卜素乳液，當(dāng)脂滴為液體時(shí)，消化速率比固體更快，且其中類(lèi)胡蘿卜素具有更高的生物利用率[69]，以上研究均表明通過(guò)改變?nèi)橐褐兄蔚奈锢頎顟B(tài)可調(diào)控脂質(zhì)的消化與類(lèi)胡蘿卜素的生物利用率[70]。

2.2.3 界面性質(zhì) 乳液中脂滴被界面層覆蓋，界面層特性隨著乳化劑和其他表面活性物質(zhì)的類(lèi)型而變化。例如組成、厚度、流變性、凝聚性、疏水性和電荷可能會(huì)發(fā)生很大變化，從而影響其在胃腸道的吸收利用。界面性質(zhì)可以通過(guò)使用不同種類(lèi)的乳化劑或使用界面工程方法來(lái)改變，例如結(jié)合、逐層沉積或顆粒吸附等方式[71]。如果液滴被表面活性高的乳化劑包覆，那么膽汁鹽和脂肪酶可能難以取代原始的乳化劑并進(jìn)入脂滴。根據(jù)所用表面活性劑的性質(zhì)，脂質(zhì)消化的速率和程度存在顯著差異，表明其對(duì)于控制脂質(zhì)消化是有效的。Zhang 等研究乳化劑類(lèi)型對(duì)胃腸道中脂滴的影響發(fā)現(xiàn)，在含有三種不同乳化劑即酪蛋白酸鈉、乳鐵蛋白和吐溫80的乳液中，脂質(zhì)消化表明酪蛋白酸鈉液滴的脂質(zhì)消化速率最慢，歸因于酪蛋白酸鈉包覆的脂滴在胃部高度聚集，從而抑制了脂肪酶進(jìn)入液滴的能力[72]。Amelia 等人比較了表面活性劑Pluronic F68 和卵磷脂乳液的脂質(zhì)消化率，發(fā)現(xiàn)吸附到液滴表面的Pluronic F68 更有效地抑制脂質(zhì)消化，可能是由于其抑制膽汁鹽和脂肪酶的結(jié)合造成[73]。另一方面，如果液滴被牢固交聯(lián)的界面層覆蓋時(shí)，也可能很難與膽汁鹽和脂肪酶結(jié)合，因此，通過(guò)控制油滴周?chē)采w的界面層性質(zhì)可實(shí)現(xiàn)對(duì)脂質(zhì)消化以及類(lèi)胡蘿卜素生物利用度的調(diào)控。Liu 等人研究在模擬的GIT 條件下，多酚-蛋白質(zhì)-碳水化合物絡(luò)合物包裹的脂滴比單獨(dú)蛋白質(zhì)包裹的液滴更穩(wěn)定，這些絡(luò)合物通常通過(guò)共價(jià)連接的方式將兩個(gè)或多個(gè)分子組成兩親性分子來(lái)控制脂滴在胃腸道的轉(zhuǎn)運(yùn)，同時(shí)三元體系有效防止類(lèi)胡蘿卜素降解，并能夠提高其生物可及性[74]。利用靜電沉積方法形成乳液可以改變脂滴的界面性質(zhì)，將帶電荷的生物聚合物沉積在帶相反電荷的脂滴表面，可重復(fù)多次此過(guò)程，在脂滴周?chē)纬啥鄬由锞酆衔锬?，從而可以控制界面性質(zhì)。Zhang 等人研究表明通過(guò)靜電沉積將陰離子海藻酸鹽和陽(yáng)離子殼聚糖組成的生物聚合物與大豆分離蛋白形成較厚的界面層，與制備出的負(fù)載類(lèi)胡蘿卜素的大豆蛋白單層乳液相比，生物聚合物層的厚度增加，乳液的理化穩(wěn)定性增強(qiáng)，保護(hù)類(lèi)胡蘿卜素在胃腸道的降解，進(jìn)一步提高其生物可及性[58]。

2.3 常見(jiàn)類(lèi)胡蘿卜素乳液遞送體系的構(gòu)建與其生物利用率研究

2.3.1 β-胡蘿卜素乳液遞送體系 β-胡蘿卜素這類(lèi)碳?xì)漕?lèi)胡蘿卜素生物利用率一般低于含氧類(lèi)胡蘿卜素（如葉黃素和玉米黃質(zhì)），這主要由于后者極性更大，更容易進(jìn)入胃腸道內(nèi)的膠束，從而更容易被腸細(xì)胞吸收，為提高不含氧類(lèi)胡蘿卜素生物利用率，需要通過(guò)利用親脂性類(lèi)胡蘿卜素從乳液遞送體系的釋放動(dòng)力學(xué)原理、溶解度和界面特性來(lái)實(shí)現(xiàn)β-胡蘿卜素的靶向高效釋放[75]。

Cheng 等人利用高壓均質(zhì)法，分別使用β-乳球蛋白與Tween 20 為乳化劑，橙油作為油相的條件下，制備出β-胡蘿卜素納米乳液，其粒徑較小且穩(wěn)定性良好，β-乳球蛋白納米乳液中的β-胡蘿卜素降解速率比Tween 20 納米乳液緩慢[76]。SALVIATRUJILLO 等人研究通過(guò)將0.5%（m/m）β-胡蘿卜素分散到載體脂質(zhì)MCT 或LCT 中，使用超聲輔助加熱制備油相，將1.5%（m/m）Tween 20乳化劑分散在緩沖液中來(lái)制備水相。使用高速剪切機(jī)混合，以10 000 r/min將油相（4%，m/m）和水相（96%，m/m）混合制備粗乳液。最后使粗乳液以9000 psi 壓力，循環(huán)三次通過(guò)微射流。結(jié)果成功制備出富含β-胡蘿卜素的食品級(jí)納米乳液，在模擬消化過(guò)程中，油相中含有不同比例的中鏈脂肪酸（MCT）和長(zhǎng)鏈脂肪酸（LCT）的納米乳液的結(jié)果類(lèi)似，消化后粒徑和負(fù)電荷顯著增加。隨著LCT 含量的增加，β-胡蘿卜素生物利用率提高，整個(gè)消化液和混合膠束中乳滴負(fù)電荷增加，這歸因于長(zhǎng)鏈脂肪酸在乳滴表面的積累[77]。

Rao 等人使用蔗糖單酯和卵磷脂作為混合乳化劑，玉米油、檸檬油作為脂質(zhì)消化階段的油相，通過(guò)高壓均質(zhì)法制備β-胡蘿卜素乳液。所有的乳液在口腔、胃和小腸條件下都發(fā)生液滴聚集，隨著可消化乳滴的增加，小腸中游離脂肪酸含量增加，β-胡蘿卜素的生物可及性隨著含油量的增加而提高[78]。Meng等人制備出茶多酚-β-胡蘿卜素（TP-BC）水包油（O/W）納米乳液，其油相含β-胡蘿卜素（BC），水相含茶多酚（TP）。在三種不同溫度（4、25 和35℃）存儲(chǔ)期間，TP-BC 納米乳液比BC 納米乳液具有更好的穩(wěn)定性及更高的β-胡蘿卜素保留率。體外模擬消化試驗(yàn)表明，在消化階段TP-BC納米乳液的β-胡蘿卜素回收率與BC 納米乳液相比顯著增加，結(jié)果表明含有TP 的乳液能夠有效防止β-胡蘿卜素降解，改善了模擬口腔和胃消化后BC 的保留率。在體內(nèi)吸收研究表明，與BC 納米乳液相比，TP-BC 納米乳液對(duì)維生素A 的轉(zhuǎn)化效率更高，結(jié)果表明茶多酚可作為提高BC 乳液口服生物利用率的有效成分[79]。

2.3.2 蝦青素乳液遞送體系 蝦青素作為親脂性類(lèi)胡蘿卜素，在非極性溶劑中的溶解性較低。由于蝦青素結(jié)構(gòu)中每個(gè)末端都有兩個(gè)羥基，每個(gè)羥基都能夠連接一個(gè)脂肪酸相互作用形成酯，因此具備較強(qiáng)的疏水性，另外由于含多個(gè)不飽和共軛雙鍵的結(jié)構(gòu)，極易受到加工與儲(chǔ)存過(guò)程中光、溫度和氧氣含量的變化引起降解和褪色，導(dǎo)致其原有的生物活性喪失，生物利用率降低。因此通過(guò)合理設(shè)計(jì)乳液遞送體系的水相與油相類(lèi)型、比例，調(diào)節(jié)乳液粒徑、界面特性等因素，實(shí)現(xiàn)對(duì)蝦青素包埋的同時(shí)，可提高其穩(wěn)定性與生物利用率。

研究發(fā)現(xiàn)，Shu 等人使用天然表面活性劑人參皂苷，制備了一種熱穩(wěn)定負(fù)載蝦青素的納米乳液，粒徑約125 nm，發(fā)現(xiàn)增加表面活性劑濃度和均質(zhì)壓力能夠提高蝦青素的穩(wěn)定性[80]。Liu 等人成功地將蝦青素包埋在乳化劑為酪蛋白酸鈉（SC）、油相為長(zhǎng)鏈甘油三酯（LCT：亞麻籽油，橄欖油和玉米油）的納米乳液。與含有蝦青素的傳統(tǒng)粗乳液相比，負(fù)載蝦青素納米乳液形成粒徑更小且?guī)?qiáng)負(fù)電荷的穩(wěn)定體系，具有較高的生物可及性。另外，通過(guò)LCT 消化產(chǎn)生的混合膠束中蝦青素的比例即生物可及性更高[81]。Pan 等通過(guò)膜分散超聲波方法設(shè)計(jì)了一種包埋蝦青素的納米乳液，其包封率高達(dá)97.5%，粒徑為80.3nm 的納米乳液體系結(jié)構(gòu)完好，且有效地提高了負(fù)載蝦青素的脂質(zhì)載體的耐熱性和分散性[82]。

Khalid 等研究乳化劑類(lèi)型對(duì)負(fù)載蝦青素納米乳液的穩(wěn)定性和生物可及性的影響。使用改性卵磷脂（ML）和酪蛋白酸鈉（SC）分別制備納米乳液，在高濃度NaCl 溶液中儲(chǔ)存一個(gè)月期間，與ML 納米乳液相比SC 納米乳液理化穩(wěn)定性更好，在改性卵磷脂（ML）納米乳液中蝦青素的生物可及性為33%顯著高于在酪蛋白酸鈉（SC）納米乳液中蝦青素的生物可及性（6%）[83]。

Affandi 等研究了不同表面活性劑對(duì)負(fù)載蝦青素的納米乳液在儲(chǔ)藏90 天時(shí)間內(nèi)的穩(wěn)定性及物理化學(xué)特性的影響，從而獲得優(yōu)化的制備方法；上述納米乳液的粒徑分布取決于均質(zhì)壓力或循環(huán)次數(shù)以及所選表面活性劑（卵磷脂或吐溫80）的類(lèi)型和濃度，以上研究中制備蝦青素乳液的最優(yōu)條件為2%蝦青素和4%表面活性劑在9000 r/min 均質(zhì)（約5 min），在ML 納米乳液中蝦青素的生物可及性為33%[84]。

2.3.3 番茄紅素乳液遞送體系 番茄紅素含有11個(gè)共軛雙鍵和多個(gè)不飽和烯烴的直鏈結(jié)構(gòu)，因此它對(duì)加工條件非常敏感，易于氧化降解或順?lè)串悩?gòu)化，從而導(dǎo)致番茄紅素生物利用率較低。由于番茄紅素親脂性較強(qiáng)，化學(xué)穩(wěn)定性差且生物利用率低，其主要以微結(jié)晶的形式存在于細(xì)胞中，因此細(xì)胞壁是阻止番茄紅素釋放的結(jié)構(gòu)性屏障，而乳液遞送體系利用高壓均質(zhì)或微射流技術(shù)，機(jī)械破壞細(xì)胞壁的同時(shí)添加油相促進(jìn)番茄紅素的吸收，進(jìn)一步提高其生物利用率。

Ax K 等人研究了番茄紅素在乳液中的降解動(dòng)力學(xué)，在不同的貯藏溫度與氧氣濃度下，番茄紅素的降解均遵循一級(jí)動(dòng)力學(xué)反應(yīng)模型；高溫會(huì)顯著增加番茄紅素的降解；同時(shí)研究發(fā)現(xiàn)與油相含50%的玉米油乳液相比，100% 橙油乳液中番茄紅素生物利用率顯著更高[85]。Salvia-Trujillo 等人將胡蘿卜制成泥與不同粒徑的賦形劑乳液（0.17 μm，0.46 μm，10 μm）混合，結(jié)果表明，賦形乳液能夠顯著提高番茄紅素的生物利用率，且類(lèi)胡蘿卜素的生物利用率隨著乳液粒徑的增大而降低[86]。

Jain 等人研究中使用改性大米淀粉合成了兩種不同的遞送體系，即水包油乳液和海藻酸鹽珠，用以改善番茄紅素的穩(wěn)定性。在不同溫度（4～70℃）下存儲(chǔ)15d 期間，發(fā)現(xiàn)番茄紅素的降解速率隨溫度升高而增加，將遞送體系通過(guò)模擬胃腸道（GIT）模型以研究脂質(zhì)消化的程度和番茄紅素的生物可及性。結(jié)果表明脂質(zhì)消化的速率和程度與番茄紅素的生物可及性之間呈正相關(guān)。乳液（20.2%）比海藻酸鹽珠（15.6%）的番茄紅素具有更高的生物可及性[87]。

Jain 和Ho 等人研究通過(guò)植物來(lái)源蛋白質(zhì)（大豆蛋白、豌豆蛋白等）、改性淀粉、乳制品蛋白以及植物蛋白-多糖復(fù)合物等制備負(fù)載番茄紅素的賦形劑乳液，改善番茄紅素的理化穩(wěn)定性以及提高其生物利用度，結(jié)果發(fā)現(xiàn)改性淀粉、乳清蛋白等做乳化劑產(chǎn)生的乳液穩(wěn)定性更好，動(dòng)物模型顯示其形成的包埋番茄紅素的乳液能提高番茄紅素的生物利用率[87，88]。

Tvah 等人采用乳化蒸發(fā)技術(shù)制備番茄紅素納米乳液，通過(guò)測(cè)定從食物基質(zhì)中釋放的番茄紅素含量以及形成膠束形式的番茄紅素含量，來(lái)確定其生物可及性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)未形成乳液的番茄紅素體外生物可及性僅為0.01%；而粒徑為150nm和69nm的番茄紅素納米乳液的生物可及性分別為0.53%和0.77%[89]。

2.3.4 葉黃素乳液遞送體系 與大多數(shù)類(lèi)胡蘿卜素相同，葉黃素也存在疏水性強(qiáng)，化學(xué)穩(wěn)定性差和口服生物利用率較低的問(wèn)題，因此可通過(guò)乳液包埋遞送技術(shù)，減少葉黃素與食物和胃腸液中的酸、酶或促氧化劑等反應(yīng)性物質(zhì)之間的接觸，有效防止葉黃素在胃腸道中乳液遞送體系的物理與化學(xué)降解。葉黃素的顏色降解還可以通過(guò)向乳液中添加抗氧化劑或界面特性的方法來(lái)抑制，同時(shí)乳液中脂質(zhì)促進(jìn)葉黃素的吸收利用，從而達(dá)到提高生物利用率的目的。

Vishwanathan 等人研究通過(guò)采用微射流高壓均質(zhì)的方式將葉黃素水包油乳液轉(zhuǎn)化為納米乳液，制備出粒徑為150 nm 的穩(wěn)定納米乳液體系；健康受試者先服用葉黃素補(bǔ)充劑，然后再將葉黃素納米乳液加入橙汁中服用（兩項(xiàng)獨(dú)立研究中葉黃素?cái)z入量分別為6 mg/d 和2 mg/d），每一周為1 個(gè)周期，兩次服用之間有2 周為洗脫期。第一個(gè)實(shí)驗(yàn)周期，在補(bǔ)充6 mg 片劑或納米乳液階段后，平均血清葉黃素濃度（n=9）分別增加104%（P＜0.001）和167%（P＜0.001）。第二個(gè)實(shí)驗(yàn)周期中，在補(bǔ)充2 mg 片劑和葉黃素納米乳液后，平均血清葉黃素濃度（n=11）分別增加了37%（P＜0.05）和75%（P＜0.001），盡管使用微射流處理器的制備過(guò)程造成葉黃素的部分損失，即納米乳液分別出現(xiàn)31%（6mg/d 乳液，P ＜0.05）和28%（2mg/d 乳液，P＜0.05）的葉黃素?fù)p失，導(dǎo)致事實(shí)上納米乳液中葉黃素的實(shí)際濃度（6 mg 或2 mg）分別比補(bǔ)充片劑形式低10%和40%，但總的來(lái)說(shuō)，葉黃素的納米乳液的生物利用率明顯高于補(bǔ)充片劑[90]。

使用食品級(jí)非離子表面活性劑（Tween 80）制備的微乳液已被證明可以有效地將葉黃素和玉米黃質(zhì)包埋在飲料中，并提高其食用后的生物利用率[91]。Feng 等人利用玉米膠纖維制備負(fù)載葉黃素乳液，所得乳液能夠較好穩(wěn)定葉黃素且提高其生物利用率[92]。

Yan 等人研究使用牛血清白蛋白（BSA），綠原酸（CA）和葡聚糖（DEX）制備的三元共聚物被用作新型乳化劑，維生素E（VE）作為脂溶性抗氧化劑，探究在不同的環(huán)境應(yīng)力，pH 和溫度條件下，不同乳化劑制備的葉黃素乳液特性。結(jié)果表明，三元共聚物可有效制備在等電點(diǎn)附近高物理穩(wěn)定性的葉黃素乳液，對(duì)葉黃素乳液的化學(xué)穩(wěn)定性的提高更為顯著。模擬胃腸道（GIT）實(shí)驗(yàn)表明，上述乳液體系能夠提高葉黃素生物利用率，其中添加維生素E 的葉黃素乳液其生物可及性相對(duì)最高且達(dá)到64.5%[93]。

3 類(lèi)胡蘿卜素乳液作為遞送體系的應(yīng)用

3.1 不同類(lèi)胡蘿卜素乳液應(yīng)用受限的因素

由于類(lèi)胡蘿卜素水溶性差、高熔點(diǎn)、易結(jié)晶，化學(xué)穩(wěn)定性差，導(dǎo)致其口服生物利用度較低。因此在掌握了上述限制因素后，有必要開(kāi)發(fā)可保護(hù)其免于化學(xué)降解、生物利用率較高的遞送體系。然而乳液作為一種經(jīng)典的口服遞送體系，有效遞送類(lèi)胡蘿卜素的同時(shí)也會(huì)受到內(nèi)部組成及環(huán)境等因素的影響。如就不同乳化方式而言，低能乳化法所需能量、成本較低，但需較高濃度的表面活性劑和助表面活性劑才能形成均勻穩(wěn)定的乳液；高能乳化法初始設(shè)備和操作成本高，存在設(shè)備故障的可能性，以及難以符合食品添加成分的要求。一方面pH 值、光、溫度會(huì)影響乳液的包埋效率[94]，另一方面類(lèi)胡蘿卜素可能與乳液體系中的其他成分發(fā)生相互作用，導(dǎo)致整個(gè)體系不穩(wěn)定。因此設(shè)計(jì)合理的乳液遞送體系，將兩種成分間隔開(kāi)，避免相互作用產(chǎn)生影響非常必要[95]。

3.2 目前類(lèi)胡蘿卜素遞送體系的市場(chǎng)應(yīng)用

β-胡蘿卜素、葉黃素、番茄紅素、蝦青素等類(lèi)胡蘿卜素已加入食品添加劑、營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化劑等目錄，市場(chǎng)上開(kāi)發(fā)了大量軟膠囊、硬膠囊、口服液、片劑等功能食品，為提升不同年齡段人群、亞健康人群、需要重點(diǎn)改善營(yíng)養(yǎng)人群的健康水平起到了重要作用，據(jù)調(diào)研機(jī)構(gòu)統(tǒng)計(jì)，2018 年全球類(lèi)胡蘿卜素市場(chǎng)規(guī)模約100 億元（約13.8 億美元），具有巨大的市場(chǎng)效益規(guī)模和發(fā)展空間。但類(lèi)胡蘿卜素對(duì)體內(nèi)外環(huán)境敏感，極大地影響了其生物利用率，對(duì)于提升其吸收利用效率為目標(biāo)的研究與應(yīng)用技術(shù)亟待開(kāi)展。目前國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)常見(jiàn)的類(lèi)胡蘿卜素功能產(chǎn)品大多數(shù)以片劑、膠囊和口服液的形式作為遞送體系，但研究發(fā)現(xiàn)服用此種類(lèi)胡蘿卜素產(chǎn)品其結(jié)晶與溶解狀態(tài)可能影響胃腸道的吸收利用，最終導(dǎo)致其生物利用率較低。

Stinc 等人研究通過(guò)對(duì)西班牙市售的22 個(gè)牛奶果汁飲料產(chǎn)品（MFJBs）進(jìn)行分析，探究其營(yíng)養(yǎng)成分含量及類(lèi)胡蘿卜素生物可及性影響，類(lèi)胡蘿卜素主要為β-胡蘿卜素，其次是α-胡蘿卜素，β-隱黃質(zhì)和玉米黃質(zhì)。含有牛奶的果汁飲料其類(lèi)胡蘿卜素生物可及性均高于不含牛奶的果汁飲料，表明牛奶這種天然乳液能夠提高類(lèi)胡蘿卜素的生物可及性[96]。María 等人研究食品基質(zhì)和食品加工對(duì)類(lèi)胡蘿卜素飲料的生物可及性影響發(fā)現(xiàn)，總類(lèi)胡蘿卜素生物利用度由高到低為：牛奶（MB）飲料＞豆?jié){（SB）飲料＞水（WB）飲料。與未經(jīng)處理的產(chǎn)品相比，牛奶為基質(zhì)（MB）與高強(qiáng)度脈沖電場(chǎng)（HIPEF）加工相結(jié)合，其類(lèi)胡蘿卜素的生物利用度提高了15%[97]。因此作為具有改善疏水性植物化學(xué)物質(zhì)（類(lèi)胡蘿卜素）的穩(wěn)定性及其生物利用率的乳液口服遞送體系應(yīng)運(yùn)而生。乳液遞送體系因其結(jié)構(gòu)組成、理化性質(zhì)的可控范圍廣、實(shí)際應(yīng)用空間大等優(yōu)勢(shì)，在加工過(guò)程中，將負(fù)載類(lèi)胡蘿卜素的乳液添加到飲料、酸奶等食品中形成具有功能性的產(chǎn)品。

4 總結(jié)與展望

類(lèi)胡蘿卜素對(duì)人類(lèi)健康有很多益處，但由于其自身穩(wěn)定性與水溶性較差，研究多以增加類(lèi)胡蘿卜素生物利用率和擴(kuò)大其在工業(yè)上的應(yīng)用為目的。將其包埋在基于乳液這種經(jīng)典的口服脂質(zhì)遞送體系能有效控制類(lèi)胡蘿卜素遞送效率的同時(shí)，可有效提高類(lèi)胡蘿卜素的溶解性，促進(jìn)類(lèi)胡蘿卜素與食物基質(zhì)結(jié)合并保持其在胃腸道內(nèi)的穩(wěn)定性。雖然目前很多研究致力于構(gòu)建高載量的營(yíng)養(yǎng)素遞送體系，但對(duì)乳液口服后實(shí)際吸收量與乳液制備過(guò)程中重要條件粒徑、溫度、pH 值、壓力等因素，包括油相中脂溶性維生素對(duì)體系的影響并沒(méi)有深入的研究。乳液中高載量與微量成分均可能對(duì)負(fù)載類(lèi)胡蘿卜素乳液的穩(wěn)定性及功能活性造成一定影響，類(lèi)胡蘿卜素的負(fù)載量必須參考每日膳食推薦攝取量，不可一味追求高載量而忽略實(shí)際吸收利用效率，由于高濃度條件下類(lèi)胡蘿卜素容易形成聚集體，對(duì)脂質(zhì)膜結(jié)構(gòu)存在潛在的破壞性；且另一方面，乳液體系中多組分之間易產(chǎn)生協(xié)同或拮抗作用，對(duì)其發(fā)揮生物活性至關(guān)重要?？偠灾?，未來(lái)對(duì)于不同極性類(lèi)胡蘿卜素乳液口服遞送體系的體內(nèi)吸收以及乳液體系中營(yíng)養(yǎng)素相互作用對(duì)其功能活性的影響仍有待開(kāi)展。