脂質(zhì)體在嬰兒體外胃腸道消化的膜結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性

馮炎雯，李 娜，徐紀(jì)璇，鄔琰澤，韓劍眾，劉瑋琳*（浙江工商大學(xué)食品與生物工程學(xué)院，浙江 杭州 310018）

脂質(zhì)體在嬰兒體外胃腸道消化的膜結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性

馮炎雯，李 娜，徐紀(jì)璇，鄔琰澤，韓劍眾，劉瑋琳*
（浙江工商大學(xué)食品與生物工程學(xué)院，浙江 杭州 310018）

建立體外模擬嬰兒胃腸道消化體系（成人為對(duì)照），研究脂質(zhì)體在胃部的氧化應(yīng)激效應(yīng)和在小腸環(huán)境的脂解動(dòng)力學(xué)。結(jié)果表明：脂質(zhì)體消化后平均粒徑明顯減小、Zeta電位負(fù)電性增加；脂質(zhì)體經(jīng)胃部消化磷脂膜氧化程度（硫代巴比妥酸值）明顯提高；在小腸消化過(guò)程中不斷釋放游離脂肪酸，且嬰兒胃腸道環(huán)境水解率（38%）明顯低于成人（80%），釋放過(guò)程符合偽一級(jí)方程；傅里葉變換紅外光譜研究發(fā)現(xiàn)，磷脂特征官能團(tuán)（C＝O、P＝O、—CH2）峰值發(fā)生改變，脂質(zhì)體在嬰兒胃腸道環(huán)境膜結(jié)構(gòu)破壞程度低于成人。研究結(jié)果為脂質(zhì)體運(yùn)載營(yíng)養(yǎng)素應(yīng)用于嬰兒配方食品提供了理論指導(dǎo)。

脂質(zhì)體；體外消化；嬰兒；膜結(jié)構(gòu)；穩(wěn)定性

脂質(zhì)體是一種人工合成的、兼溶于水相和油相的脂質(zhì)雙分子層囊泡，因具有良好的包封、運(yùn)載、靶向及控釋等特性，被廣泛應(yīng)用于基因遺傳、癌癥治療和化妝品等領(lǐng)域[1]。近年，通過(guò)包裹營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和功能因子從而達(dá)到克服異味、提高溶解性和吸收利用率等目的，脂質(zhì)體技術(shù)已逐漸在食品行業(yè)嶄露頭角。Wechtersbach等[2]發(fā)現(xiàn)脂質(zhì)體的包裹可大大降低VC的氧化速率；Toniazzo等[3]應(yīng)用脂質(zhì)體包埋技術(shù)使β-胡蘿卜素的保存期達(dá)到95 d，其可代替部分人造色素添加到酸奶中；Tan Chen等[4]研究了用殼聚糖脂質(zhì)體包埋類胡蘿卜素，并將其應(yīng)用到功能性食品中的可能性。Gibis等[5-6]用脂質(zhì)體對(duì)木槿花精華、葡萄籽等物質(zhì)進(jìn)行包埋，其被認(rèn)為是一種高效的負(fù)載系統(tǒng)。Cui Haiying[7]等用脂質(zhì)體包埋丁香油，并將其應(yīng)用于豆腐中，該體系對(duì)金黃色葡萄球菌具有高效抑菌作用。

然而，脂質(zhì)體的易氧化、水解等因素影響其穩(wěn)定性，嚴(yán)重制約脂質(zhì)體的廣泛應(yīng)用。脂質(zhì)的氧化降解產(chǎn)物是某些心血管疾病如動(dòng)脈粥樣硬化的關(guān)鍵誘因，而且脂質(zhì)體在小腸中的水解作用易使被包埋的營(yíng)養(yǎng)素釋放，降低了其生物利用率。胃腸道是脂質(zhì)體攝入體內(nèi)后發(fā)生氧化、降解最明顯的部位。胃內(nèi)低酸環(huán)境和溶解氧是促進(jìn)脂質(zhì)體氧化的主要因素[8]；另外，前期研究亦表明小腸中的胰酶易導(dǎo)致脂質(zhì)體水解，膽酸鹽亦可用作乳化劑增加脂質(zhì)的分散性，增加酶與脂質(zhì)的接觸面積，從而加快脂質(zhì)體降解[9]。然而，當(dāng)前對(duì)食品級(jí)脂質(zhì)體在模擬胃腸道消化的研究較少，更鮮有針對(duì)特殊人群如嬰兒環(huán)境的報(bào)道。

嬰兒食品的營(yíng)養(yǎng)均衡調(diào)配一直是人們的關(guān)注焦點(diǎn)，而通過(guò)建立嬰兒體外胃腸道模型探討各類營(yíng)養(yǎng)素的消化利用率是近幾年的研究熱點(diǎn)，如Moscovici等[10]比較了成人和嬰兒體外消化中的美拉德反應(yīng)，發(fā)現(xiàn)該反應(yīng)可改變蛋白的消化行為和生物活性；Shani-Levi[11]研發(fā)了一種體外模型，監(jiān)控pH值在成人和嬰兒胃部環(huán)境中的動(dòng)態(tài)變化，以此反映營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)（β-胡蘿卜素、乳鐵蛋白和乳狀液）的消化行為。前期研究了脂質(zhì)體包裹營(yíng)養(yǎng)素（乳鐵蛋白、血清蛋白）在體外消化過(guò)程中的結(jié)構(gòu)變化[12]，但關(guān)注點(diǎn)是成人環(huán)境而未涉及嬰兒體系。嬰兒和成人消化環(huán)境有較大區(qū)別，主要是胃液pH值的差異以及消化酶及其質(zhì)量濃度不同，嬰兒體系pH值（pH 3.0）較成人體系（pH 1.5）偏高，且其胃蛋白酶量（0.8 mg/mL）僅為成人體系（3.2 mg/mL）的1/4[13]。因此，針對(duì)脂質(zhì)體在嬰兒消化環(huán)境中行為的研究具有非常重要的意義。

綜上所述，本實(shí)驗(yàn)采用經(jīng)典薄膜分散法制備脂質(zhì)體并表征其物化性質(zhì)（微觀形貌、粒徑、電位）；以成人為對(duì)照，建立嬰兒體外消化模型，以消化前后脂質(zhì)體粒徑電位的變化、硫代巴比妥酸值（thiobarbituric acid reactive substances，TBARS）和過(guò)氧化值（peroxide value，POV）研究脂質(zhì)體在胃部消化過(guò)程中脂質(zhì)的氧化程度；通過(guò)游離脂肪酸的釋放和傅里葉變換紅外光譜（Fourier transform infrared spectroscopy，F(xiàn)T-IR）的表征探討脂質(zhì)體在小腸消化的脂解特性和官能團(tuán)結(jié)構(gòu)變化，獲得脂質(zhì)體在嬰兒體外消化的膜結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性信息，為研究和開發(fā)脂質(zhì)體相關(guān)運(yùn)載體系應(yīng)用于嬰兒食品提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

大豆卵磷脂、膽固醇、吐溫-80、VE、胃蛋白酶、胰酶、膽酸鹽（均為分析純） 美國(guó)Sigma公司；三氯乙酸、碳酸氫銨、硫氰酸銨、TBARS、四水合氯化亞鐵、三氯化鐵（均為分析純） 上海阿拉丁試劑公司；二叔丁基對(duì)甲酚（分析純） 國(guó)藥（上海）集團(tuán)化學(xué)試劑公司；其余試劑均為國(guó)產(chǎn)分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

Titrando 907恒pH電位滴定儀 瑞士Metrohm公司；UV3600紫外分光光度儀 日本島津公司；納米級(jí)粒徑電位儀 英國(guó)Malvern公司；JEM-2100透射電子顯微鏡 日本JEOL公司；ALPHA 2-4 LD Plus冷凍干燥機(jī)德國(guó)Christ公司；AntarisⅡ FT-IR儀 美國(guó)Thermo Fisher Scientific公司；RE52-98旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀 上海亞榮生化儀器廠；FE20K臺(tái)式酸度計(jì) 上海Mettler-Toledo公司。

1.3 方法

1.3.1 脂質(zhì)體的制備

參照Liu Weilin等[14]的研究，采用薄膜分散法制備脂質(zhì)體：分別稱取大豆磷脂、膽固醇、吐溫-80、VE （6∶1∶1.8∶1.125∶0.12，m/m）溶于無(wú)水乙醇，在40 ℃恒溫水浴鍋中避光溶解。待完全溶解后，用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀在避光、真空條件下除去乙醇，加入適量0.05 mol/L pH 7.4的磷酸鹽緩沖液，在常壓條件下將脂質(zhì)體膜水化，形成淡黃色均勻懸濁液即為脂質(zhì)體。

1.3.2 模擬胃腸液的制備

模擬胃液和腸液的配制方法參照Liu Weilin[9]、Dupont[15]等的報(bào)道。

模擬胃液（simulated gastric fluid，SGF）：稱取2 g氫氧化鈉溶于約800 mL的去離子水中，通過(guò)滴加濃鹽酸調(diào)節(jié)pH值，成人模擬胃液pH 1.5，嬰兒模擬胃液pH 3.0，將溶液定容至1 L。成人和嬰兒環(huán)境中胃蛋白酶質(zhì)量濃度分別為3.2 mg/mL和0.8 mg/mL。

模擬腸液（simulated intestinal fluid，SIF）：準(zhǔn)確稱取6.8 g磷酸氫二鉀，用800 mL去離子水溶解，將pH值調(diào)節(jié)至7.4后定容至1 L。其中，成人組中胰酶和膽鹽質(zhì)量濃度分別為3.2、5.0 mg/mL；嬰兒組則為0.32、1.20 mg/mL。胃酶和胰酶均在反應(yīng)開始時(shí)加入。

1.3.3 脂質(zhì)體物化性質(zhì)的測(cè)定

新鮮制備的脂質(zhì)體通過(guò)透射電子顯微鏡表征其微觀形貌、粒徑電位儀測(cè)量平均粒徑和表面電位。透射電子顯微鏡表征：用蒸餾水將脂質(zhì)體稀釋至1 mg/mL，將樣品滴加到銅網(wǎng)，而后用醋酸雙氧鈾溶液（2%）染色4 min，吸去多余的液體后，在室溫條件下晾干，用透射電子顯微鏡表征其微觀結(jié)構(gòu)。粒徑、電位測(cè)定：取1 mL脂質(zhì)體用純水稀釋至10 mL，混勻后取樣放入樣品池中進(jìn)行測(cè)定，測(cè)定條件為20 ℃，磷脂和分散介質(zhì)的折射率的比值為1.120。每個(gè)樣品至少平行測(cè)定3 次。

1.3.4 脂質(zhì)體在體外模擬胃部消化的氧化應(yīng)激

將脂質(zhì)體和模擬胃液以1∶3的體積比混合，加入胃蛋白酶瞬間開始計(jì)時(shí)。根據(jù)Kristinova等[16]的方法，將混合液移入注射器內(nèi)，在其中預(yù)留5 mL空氣，注射器避光放置于37 ℃恒溫?fù)u床中，轉(zhuǎn)速為95 r/min。每隔30 min取1 mL反應(yīng)樣品于試管中，滴加碳酸氫銨調(diào)節(jié)pH值至中性，進(jìn)行滅酶處理，消化總時(shí)間為2.5 h。

1.3.4.1 TBARS值的測(cè)定

TBARS值的測(cè)定參照Kristinova等[16]的方法并適當(dāng)修改。取205 μL上述反應(yīng)物，加入0.3 mL 2%二叔丁基對(duì)甲酚乙醇溶液和10 mL TBARS/三氯乙酸儲(chǔ)備液（15 g/100 mL三氯乙酸和0.375 g/100 mL TBARS，用0.25 mol/L HCl溶解），用紫外分光光度法測(cè)定其與脂質(zhì)體的反應(yīng)產(chǎn)物在532 nm波長(zhǎng)處的吸光度，由公式（1）計(jì)算得到TBARS值，從而反映氧化應(yīng)激指數(shù)。

式中：A為反應(yīng)物吸光度；f為樣品的稀釋倍數(shù)（200）；V為脂質(zhì)體體積/mL；ε為吸光系數(shù)（156 000 L/（mol·cm））；L為光路寬（1 cm）；m為脂質(zhì)總質(zhì)量/kg。

1.3.4.2 POV的測(cè)定

POV的測(cè)定參照Waraho等[17]的方法并適當(dāng)修改。取160 μL上述反應(yīng)物，依次加入8 mL 96%乙醇、320 μL 4%二叔丁基對(duì)甲酚乙醇溶液、160 μL 0.4 mol/L乙醇化硫氰酸銨和160 μL 4.5 mmol/L FeSO4·7 H2O溶液（以2 mol/L鹽酸為溶劑），靜置10 min后于500 nm波長(zhǎng)處測(cè)定吸光度。由公式（2）計(jì)算得到POV。

式中：At是反應(yīng)物吸光度；A0為空白的吸光度；V為脂質(zhì)體的體積/mL；S是標(biāo)準(zhǔn)曲線的斜率/μg；m是160 μL中磷脂的質(zhì)量/g；55.845是鐵離子的摩爾質(zhì)量/（g/mol）；1 000用于單位轉(zhuǎn)換，2為校正因子。

1.3.5 脂質(zhì)體在體外模擬小腸消化的膜結(jié)構(gòu)變化

1.3.5.1 脂質(zhì)體脂解動(dòng)力學(xué)

將脂質(zhì)體分別與模擬成人和嬰兒小腸液按體積比1∶3混合，調(diào)節(jié)pH值為7.4，置于水浴鍋中恒溫至37 ℃。然后將混合液轉(zhuǎn)移至恒pH值酸堿滴定儀，在加入胰酶的瞬間開始計(jì)時(shí)，通過(guò)滴加NaOH（0.05 mol/L）控制混合液在反應(yīng)過(guò)程始終保持pH 7.4，消化反應(yīng)時(shí)間為60 min，記錄混合體系最終所消耗NaOH溶液的體積，表征脂質(zhì)體的水解動(dòng)力學(xué)。

其中，脂解標(biāo)準(zhǔn)曲線通過(guò)測(cè)量不同濃度梯度油酸標(biāo)準(zhǔn)品消耗NaOH的體積獲得。具體操作為：分別稱取油酸品溶于異丙醇-甲苯混合液（1∶1，V/V），得到濃度分別為1、2、4、8、16 μmol/L的油酸溶液35 mL，通過(guò)滴加0.05 mol/L的NaOH溶液至pH值為7.4，記錄油酸各濃度條件下所消耗的堿液體積，再根據(jù)濃度和體積繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

1.3.5.2 FT-IR法表征官能團(tuán)結(jié)構(gòu)變化

分別取消化前后脂質(zhì)體樣品于－80 ℃超低溫冰箱預(yù)凍4 h，轉(zhuǎn)移至冷凍干燥機(jī)冷凍干燥48 h，得到脂質(zhì)體的粉末狀樣品，然后與1%溴化鉀粉末混合、壓片，用FT-IR儀掃描32 次，脂質(zhì)體樣品的光譜采集范圍是400～4 000 cm－1。

2 結(jié)果與分析

2.1 脂質(zhì)體消化前后的物化性質(zhì)表征

2.1.1 消化前脂質(zhì)體的透射電子顯微鏡圖

圖1 脂質(zhì)體的透射電子顯微鏡圖片F(xiàn)ig. 1 Transmission electron microscopic photos of liposomes

由圖1透射電子顯微鏡結(jié)果可知，脂質(zhì)體形狀規(guī)整，呈明顯囊泡狀，具有球形或橢球形結(jié)構(gòu)，分布較均勻，顆粒間彼此分散、獨(dú)立，且具有明顯的中空結(jié)構(gòu)，粒徑約200～1 200 nm。通過(guò)納米粒徑電位儀測(cè)得制備的粗脂質(zhì)體平均粒徑為（901.5±53.3）nm，表面電位為－（13.3±1.2）mV，粒徑大小與透射電子顯微鏡圖結(jié)果基本相符。

2.1.2 脂質(zhì)體在胃腸道消化后平均粒徑和表面電位變化

圖2 脂質(zhì)體經(jīng)胃腸道消化后的平均粒徑和表面電位Fig. 2 Average diameter and zeta potential of liposomes after in vitro digestion

測(cè)定脂質(zhì)體在體外胃腸道消化過(guò)程中的粒徑和表面電位，發(fā)現(xiàn)經(jīng)模擬成人和嬰兒環(huán)境胃部消化后SGF-A、SGF-I脂質(zhì)體平均粒徑分別減小至（466.4±5.3）nm 和（541.4±14.8）nm，這與已報(bào)道的研究結(jié)果一致[9]。在低酸條件下，環(huán)境滲透壓大于脂質(zhì)體內(nèi)部壓力，壓差使脂質(zhì)體雙層膜收縮，從而導(dǎo)致粒徑減小。經(jīng)胃部消化后脂質(zhì)體表面負(fù)電荷量為：成人組（－28.3±1.0）mV、嬰兒組（－22.2±1.5） mV。經(jīng)模擬小腸消化后，成人組和嬰兒組SIF-A、SIF-I的平均粒徑分別降至（155.3±32.5）nm和（302.1±43.9）nm；表面負(fù)電荷分別為（－28.0±2.5）mV和（－39.0±4.3）mV。與胃部環(huán)境相比，脂質(zhì)體在小腸環(huán)境中粒徑降低，但不顯著（P＞0.05），其遭到的結(jié)構(gòu)破壞程度略高。在小腸環(huán)境中脂質(zhì)體粒徑的急劇下降可能是由于膽酸鹽的存在：膽酸鹽具有表面活性劑的性質(zhì)，會(huì)破壞脂質(zhì)體的磷脂雙分子層[18]；此外，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的消化，游離脂肪酸、膽酸鹽和磷脂組成膠體結(jié)構(gòu)也可能引起脂質(zhì)體的平均粒徑減小。在模擬小腸液中，經(jīng)膽鹽的作用磷脂的疏水基團(tuán)移向水溶液表面，這可能導(dǎo)致小腸消化后脂質(zhì)體表面負(fù)電荷升高，同時(shí)，脂質(zhì)體壁材磷脂的水解也可能引起負(fù)電荷的增加[19]。

2.2 脂質(zhì)體在胃部消化的氧化應(yīng)激

圖3 消化過(guò)程中脂質(zhì)體的TBARS值（A）和POV（B）Fig. 3 TBARS (A) and POV (B) of liposomes during in vitro digestion

TBARS法廣泛應(yīng)用于脂肪氧化酸敗程度的表征，其反應(yīng)原理是脂肪氧化產(chǎn)物丙二醛（malondialdehyde，MDA）與TBA反應(yīng)生成的MDA-TBA紅色復(fù)合物，在532 nm波長(zhǎng)處有紫外吸收[20]，吸收度與復(fù)合物生成量成正比。脂肪在氧化過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生一系列的化合物，而氫過(guò)氧化物是其最初的氧化產(chǎn)物。可由分光光度法測(cè)定氫過(guò)氧化物的產(chǎn)量：在酸性條件下，氫過(guò)氧化物可將Fe（Ⅱ）氧化成Fe（Ⅲ），通過(guò)測(cè)定Fe（Ⅲ）與硫氰酸鹽反應(yīng)生成的紅色硫氰酸鐵絡(luò)合物在500 nm波長(zhǎng)處的吸光度[21]，可反映脂肪的氧化程度。由圖3A可知，無(wú)論是成人對(duì)照組還是嬰兒環(huán)境，隨著消化時(shí)間的延長(zhǎng)，TBARS值逐漸增加：嬰兒組由最初的15.06（0 h）mmol/kg上升至反應(yīng)終點(diǎn)的23.70 mmol/kg（2.5 h），成人組則從20.51 mmol/kg上升到32.02 mmol/kg，脂質(zhì)體的TBARS值在成人環(huán)境整個(gè)消化過(guò)程中始終高于嬰兒環(huán)境，且差異顯著（P＜0.01）。胃內(nèi)的低酸環(huán)境和溶解氧以及金屬離子等復(fù)雜的成分，易促進(jìn)脂類發(fā)生氧化應(yīng)激[15,22]。酸性條件下，F(xiàn)e2＋能夠催化脂質(zhì)產(chǎn)生自由基以促進(jìn)氧化[23-24]。若環(huán)境中的pH值高，則TBARS值越低，說(shuō)明高pH值能抑制脂質(zhì)氧化，可能是較高的pH值環(huán)境抑制了金屬離子的催化活性[25]。由于模擬嬰兒胃液（pH3.0）的pH值比成人（pH1.5）高，因此模擬嬰兒胃部消化過(guò)程中脂質(zhì)體的氧化程度比成人環(huán)境低。由圖3B可知，脂質(zhì)體在嬰兒和成人的模擬胃液中有不同程度的氧化，但產(chǎn)生氫過(guò)氧化物并不明顯，其氧化程度甚至有下降趨勢(shì)，且在成人和嬰兒環(huán)境中反應(yīng)物產(chǎn)量的差異并不顯著（P＞0.05）。在成人胃部消化過(guò)程中，POV在開始消化后的1.0 h達(dá)到最大，而后又緩慢下降，在嬰兒體系中，脂質(zhì)體的氧化趨勢(shì)先升后降，可能是在消化后期注射器中氧氣已被利用完全，或者是氧化產(chǎn)物在消化或測(cè)定過(guò)程中由于溫度變化或遇光分解所致[26]，氫過(guò)氧化物易受環(huán)境因素影響，分解生成小分子碳水化合物及其他物質(zhì)，其生成速度低于分解速度，使POV降低[27]。

2.3 脂質(zhì)體在小腸的脂解動(dòng)力學(xué)

圖4 在模擬小腸液中隨著時(shí)間延長(zhǎng)脂質(zhì)體水解率（A）和脂質(zhì)體脂解的一級(jí)動(dòng)力學(xué)曲線（B）Fig. 4 Percentage of lipid digested against time during incubation of liposomes in simulated intestinal fluid (A) and pseudo-first order kinetic plots for liposomes (B)

脂質(zhì)體在胰蛋白酶和膽酸鹽的作用下易發(fā)生水解，釋放游離脂肪酸，降低環(huán)境總體pH值；采用恒pH值電位滴定儀滴加已知濃度的NaOH溶液以保持模擬腸液的中性pH值，通過(guò)記錄消耗的NaOH溶液的量，間接反映脂質(zhì)體在小腸環(huán)境中的脂解程度。由圖4A可知，隨著消化時(shí)間的延長(zhǎng)，嬰兒和成人環(huán)境中游離脂肪酸的釋放量都逐漸增加，并且嬰兒環(huán)境中脂質(zhì)體的水解程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于成人環(huán)境。在0～15 min，成人環(huán)境中游離脂肪酸的釋放率明顯高于15～45 min時(shí)間段的釋放率，但在45 min后游離脂肪酸幾乎停止釋放，脂質(zhì)體水解率達(dá)到最大，約80%。而嬰兒模擬腸液中的游離脂肪酸釋放量始終緩緩上升，1 h后總體水解率約為38%，到達(dá)消化終點(diǎn)時(shí)脂質(zhì)體在成人與嬰兒環(huán)境中的水解率差異顯著（P＜0.01）。小腸中的胰酶主要成分為脂肪酶、磷脂酶A2和膽固醇酶，均能水解脂質(zhì)。其中，胰脂肪酶能夠催化磷脂中脂肪酸的水解反應(yīng)，釋放出脂肪酸和一酰基溶血磷脂[28]；磷脂酶A2能夠催化磷脂的sn-2酯鍵的水解，產(chǎn)生甘油磷酸和溶血磷脂；膽固醇酯酶，又稱膽鹽刺激性脂酶，也能水解磷脂[29]。此外，小腸液中的膽酸鹽成分也對(duì)脂解有一定的催化作用。因此，在小腸胰酶和膽鹽的作用下，脂質(zhì)體的膜結(jié)構(gòu)嚴(yán)重遭到破壞，穩(wěn)定性顯著下降。由于嬰兒環(huán)境中胰酶和膽鹽的濃度均低于成人環(huán)境，使得游離脂肪酸的釋放量亦小于成人。可用偽一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型描述脂質(zhì)體的水解[30]，如公式（3）所示：

式中：Lt為脂質(zhì)隨時(shí)間變化的水解量/%；Lo為脂質(zhì)的初始量/%；k為偽第一階模型的降解速率常數(shù)/s－1；R為通用氣體常數(shù)（8.314 J/（mol·K））；T為絕對(duì)溫度/K。

根據(jù)公式（3）獲得脂質(zhì)體游離脂肪酸的釋放動(dòng)力學(xué)曲線，如圖4B所示。嬰兒組和成人組的曲線在0～55 min內(nèi)均比較吻合偽一級(jí)動(dòng)力學(xué)方程，相關(guān)系數(shù)（R2）可達(dá)到0.96。此外，嬰兒體系中的k的絕對(duì)值（0.007 9 s－1）比成人環(huán)境值（0.024 2 s－1）小，即嬰兒體系中脂解速率較成人低（表1）。

表1 脂質(zhì)體脂解的一級(jí)動(dòng)力學(xué)方程參數(shù)Table 1 Pseudo-first order kinetic parameters for liposomes

2.4 脂質(zhì)體在小腸部位消化前后官能團(tuán)變化

由圖5可知，脂質(zhì)體磷脂膜官能團(tuán)特征峰的波數(shù)和峰形在消化前后均有變化。其中，脂質(zhì)體消化后亞甲基（—CH2）的吸收峰變?nèi)酰珛雰航M的峰形變化弱于成人組。經(jīng)成人小腸消化后亞甲基的吸收波數(shù)發(fā)生位移，從2 925.5 cm－1移至2 927.4 cm－1，嬰兒組的波數(shù)仍為2 925.5 cm－1。原樣（消化前脂質(zhì)體）磷脂酯鍵（C＝O）的吸收波數(shù)為1 737.5 cm－1，消化后嬰兒環(huán)境脂質(zhì)體峰形改變較小，而成人環(huán)境峰形明顯減弱。磷氧鍵（P＝O）的吸收波數(shù)為1 241.9 cm－1，與消化樣品對(duì)比，嬰兒環(huán)境的變化微小，而經(jīng)成人環(huán)境消化后峰形變寬，說(shuō)明磷氧官能團(tuán)受到較明顯的破壞。綜上，成人較嬰兒條件下磷脂膜結(jié)構(gòu)被破壞的程度更嚴(yán)重，這與上述脂解動(dòng)力學(xué)結(jié)果一致。引起消化后脂質(zhì)體官能團(tuán)變化的原因除了提到的小腸胰酶外，還包括膽酸鹽的作用。膽酸鹽有乳化效果，能夠降低脂質(zhì)體的表面張力，使其乳化成小液滴，增強(qiáng)分散性，增加胰酶的作用面積，從而促進(jìn)胰酶的水解作用[9]。

圖5 脂質(zhì)體在消化后的FT-IR紅外光譜圖Fig. 5 FT-IR spectra of liposomes before and after digestion

3 結(jié) 論

本實(shí)驗(yàn)通過(guò)研究脂質(zhì)體在胃腸道消化后粒徑和電位的改變，及其壁材磷脂在胃部的氧化應(yīng)激和在小腸的脂解動(dòng)力學(xué)和官能團(tuán)變化，發(fā)現(xiàn)到達(dá)消化終點(diǎn)時(shí)，脂質(zhì)體的結(jié)構(gòu)均遭到一定程度的破壞，在成人小腸環(huán)境中遭到的破壞程度大；隨著消化時(shí)間的延長(zhǎng)脂質(zhì)體在胃部的氧化程度升高，且嬰兒環(huán)境中的氧化程度小于成人；磷脂被小腸中的胰酶水解釋放出游離脂肪酸的量隨著消化時(shí)間的延長(zhǎng)而增加，同時(shí)，F(xiàn)T-IR圖結(jié)果表明磷脂的特征官能團(tuán)亞甲基（—CH2）、磷脂酯鍵（C＝O）、磷氧鍵（P＝O）的吸收峰值和峰形均發(fā)生一定程度的改變，且嬰兒中磷脂膜結(jié)構(gòu)破壞程度明顯低于成人環(huán)境。該研究可為脂質(zhì)體應(yīng)用于嬰兒必須的功能因子靶向供應(yīng)提供理論參考，也可為開發(fā)營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化型嬰兒配方食品提供技術(shù)參考。

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Membrane Stability of Liposomes during in Vitro Simulated Infant Gastrointestinal Digestion

FENG Yanwen, LI Na, XU Jixuan, WU Yanze, HAN Jianzhong, LIU Weilin*
(School of Food Science and Biotechnology, Zhejiang Gongshang University, Hangzhou 310018, China)

In order to study the effect of liposomes on gastric oxidative stress and the lipolysis kinetics of liposomes during gastric and small intestinal digestion, an in vitro infant gastrointestinal system was established, with its adult counterpart as control. Results showed that the average diameter of liposomes was significantly decreased and the negative zeta potential was increased after digestion. The oxidation degree of liposomal membrane, which was characterized by thiobarbituric acid reactive substances (TBARS), significantly increased after gastric digestion. Free fatty acids were released continuously during stimulated intestinal digestion, and the rate of lipolysis in the infant gastrointestinal system (38%) was obviously higher than that in the adult one (80%). The release profiles fitted first-order kinetics. Moreover, Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR) showed that the peaks of characteristic groups in phospholipids (C=O, P=O and -CH2) changed after digestion, and the liposomal membrane in the infant gastrointestinal system was damaged less seriously than in the adult one. This study can provide a theoretical guidance for liposomes as a nutrient carrier in infant formula.

liposome; in vitro digestion; infant; membrane structure; stability

10.7506/spkx1002-6630-201713010

TS201.4

A

1002-6630（2017）13-0060-06

馮炎雯, 李娜, 徐紀(jì)璇, 等. 脂質(zhì)體在嬰兒體外胃腸道消化的膜結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性[J]. 食品科學(xué), 2017, 38(13): 60-65. DOI:10.7506/spkx1002-6630-201713010. http://www.spkx.net.cn

FENG Yanwen, LI Na, XU Jixuan, et al. Membrane stability of liposomes during in vitro simulated infant gastrointestinal digestion[J]. Food Science, 2017, 38(13): 60-65. (in Chinese with English abstract)

10.7506/spkx1002-6630-201713010. http://www.spkx.net.cn

2016-06-11

國(guó)家自然科學(xué)基金青年科學(xué)基金項(xiàng)目（31401482）；浙江省食品科學(xué)與工程重中之重一級(jí)學(xué)科開放基金項(xiàng)目（JYTSP20142011）；浙江省公益技術(shù)應(yīng)用研究計(jì)劃項(xiàng)目（2016C32060）；浙江省現(xiàn)代食品安全與營(yíng)養(yǎng)協(xié)同創(chuàng)新中心項(xiàng)目（2017SICR103）

馮炎雯（1994—），女，碩士研究生，研究方向?yàn)槭称窢I(yíng)養(yǎng)與安全。E-mail：530345371@qq.com

*通信作者：劉瑋琳（1984—），女，講師，博士，研究方向?yàn)闋I(yíng)養(yǎng)物及其運(yùn)載體系的生物利用。E-mail：lwl512@zjgsu.edu.cn