姜黃素 膜運載體系的構建及功能性應用研究進展

周阿容，林以琳，邱建清，曾紹校*，林少玲*

（福建農林大學食品科學學院，福建省特種淀粉品質科學與技術重點實驗室，福建 福州 35000 2）

姜黃素是草本植物姜黃根莖中分離出的多酚類活性物質，具有抗氧化[1]、抗炎[2]、抗菌[3]、抗腫瘤[4]、誘導細胞凋亡[5]和抗血管生成[6]等生物活性。基于姜黃素具有的多種生物活性，對其進行歸納總結，如圖1所示。在過去的幾十年中，姜黃素因其豐富的藥用特性獲得廣泛的研究關注，其對各種慢性疾病，如癌癥、心血管疾病、炎癥、糖尿病、肥胖、神經系統疾病等具有預防和保護作用，并且大量的臨床實驗評估了姜黃素對人體的安全性和有效性[7-8]。此外，姜黃素是天然植物提取物，一般劑量范圍內安全無毒（12 g/d對人體無明顯毒副作用），已被廣泛應用于功能食品、食品著色、食品防腐以及醫學領域[9-10]。然而，姜黃素在水中的溶解度很低，其他環境因素，如紫外線照射和加熱等均易導致該多酚化合物的分解，這些局限性嚴重阻礙了其在各領域的應用[11-12]。為了克服這些問題，許多研究試圖通過藥物遞送系統增加姜黃素的滲透能力和對代謝系統性降解的抵抗力，一些小分子靶標化合物，如葉酸、半乳糖和精氨酸等已被用于裝飾聚合物顆粒，以增強姜黃素的活性靶向性[13]；或使用不同的載體分子包封姜黃素，如在脂質體和聚合物膠束中包封姜黃素，與環糊精形成包合物等，以提高姜黃素的穩定性以及生物利用度[14-15]。

圖1 姜黃素生物活性[1--6]Fig. 1 Biological activities of curcumin[1-6]

基于姜黃素具有的多種活性功能，已有眾多研究者將其添加到天然或合成聚合物薄膜中，以便提高姜黃素的各種性能及應用潛力[13,16]，或利用姜黃萃取后的殘渣來制備生物活性薄膜[17]。姜黃素通過與多糖、蛋白質、脂類等物質進行復配，添加適當的增塑劑、交聯劑等，以包裹、涂布、靜電紡絲等形式即可成膜，在食品保鮮、包裝以及生物醫療方面可展現巨大的應用潛力。另外，可生物降解的聚合物薄膜是開發食品包裝材料的可持續替代品，薄膜和涂層可以用作抗菌劑和抗氧化劑的載體，用于改善食品質量和安全性[18]，提高資源利用率并減少包裝廢棄物帶來的環境問題。天然可生物降解的聚合物膜基質在醫學領域中可用于靶向藥物遞送以提高生物相容性、生物利用度、安全性，增強滲透性，具有更長的保留時間和更低的毒性。本文通過對姜黃素膜運載體系的構建以及應用研究進展進行綜述，旨在為姜黃素的進一步開發與應用提供理論參考。

1 實現姜黃素分子遞送面臨的主要問題

1.1 水溶性差

姜黃素分子具有高度親脂性，內在水溶性低，其在pH 5的水性緩沖液中溶解度為11 ng/mL[19]。姜黃素的疏水性主要因為脂肪鏈、高極性烯醇和酚基團，脂肪鏈由連接分子極性區域的富含親脂性次甲基的區段組成。姜黃素極易溶于極性溶劑，如丙酮（7.75 mg/mL）、乙醇（5.6 mg/mL）、甲醇（4.44 mg/mL）和異丙醇（3.93 mg/mL）[20]。二甲基亞砜是分散姜黃素最常用的溶劑之一，姜黃素溶解度約為20 mg/mL[21]。

姜黃素極低的水溶性導致體內的吸收率低、口服生物利用度差，使其作為生物活性藥理學試劑在不同功能產品以及水溶性基質食品等相關領域的應用受到限制[22]。因此，改善姜黃素的水溶性是開發其潛在應用價值的關鍵所在。氫供體位點α,β-不飽和β-二酮部分被認為是姜黃素結構中的分解點，導致姜黃素在室溫和中性pH值條件下水解和降解。當二酮反應位點與聚合物、環糊精、脂質、蛋白質以及其他大分子結構結合時，反應位點變得不受水解的影響，可以有效增強姜黃素的水溶性[23-24]。目前，可通過化學修飾、形成復合物等多種技術或體系提高姜黃素溶解 度，姜黃素修飾及復合載體包括脂質體、膠束、納米乳液、無定形固體分散體、天然或人工聚合物等[25]。

1.2 光降解作用

姜黃素對光具有高度敏感性，在有機溶劑中的快速光降解使其在食品中的應用受到限制[26]。姜黃素在暴露于光照的條件下非常不穩定，特別是在潮濕的環境中，姜黃素受光照射導致其迅速降解成香草醛、香草酸、阿魏醛和阿魏酸[27]，這限制了其作為傳統藥劑在工業規模上的適用性，也縮短了其上市產品預計的貨架期。因此，盡管姜黃素具有多種生物學特性，但其光降解作用使得必須開發能有效提高其穩定性的系統。包封經常用于保護不穩定化合物，實現姜黃素的包封是克服該缺點的有效解決方案?，F在研究多將姜黃素包封于環糊精、脂質體和蛋白質中[28]，并因此增加其治療用途的可能性。

1.3 化學不穩定性

姜黃素在光、熱、酶和堿性條件下的穩定性差，導致其在制藥和食品工業中的廣泛使用造成了困難。姜黃素在堿性條件下具有高分解速率，部分原因是苯基化陰離子的形成，增加了姜黃素自由基的產生，這些基團通過與其他姜黃素基團反應形成二聚體分解代謝物，或通過與細胞中的生物分子反應，相繼介導分子的降解[20]，主要的降解產物是反式-6-(4-羥基-3-甲氧基苯基)-2,4-二酮-5-己烯醛，只有微量的香草醛、阿魏酸和阿魏酸甲酯[29]。

姜黃素在磷酸鹽緩沖液中（生理pH 7.4）具有10 min的半衰期，通過高效液相色譜法定量分析發現，姜黃素在磷酸鹽緩沖溶液（0.01 mol/L pH 7.4）中孵育6 h后會大量降解，只有不超過6%的殘余。即使服用克劑量的姜黃素，也只能檢測到極低的血漿姜黃素水平[30]，這極大限制了姜黃素在臨床應用中的潛力。研究表明脂質或納米顆粒包封可以有效增強姜黃素的化學穩定性，其他提高穩定性的方法包括通過人工操作消除或保護氧化位點（酚-OH和烯醇-OH）和β-二酮的衍生化以降低烯醇化物邁克爾受體的活性[31]。

1.4 快速代謝和低生物利用度

藥代動力學研究表明，姜黃素口服后代謝產生硫酸鹽和葡糖苷酸衍生物。姜黃素進入體內后，經結合（葡萄糖醛酸結合或硫酸鹽化）或還原反應，然后被系統清除。Wahlstr?m等通過大鼠體內的姜黃素生物分布研究，發現經口服給藥后姜黃素會被快速代謝和消除掉[32]。姜黃素在生理轉運期間相對高的代謝降解速率以及代謝終產物在體內的快速消除降低了姜黃素的生物利用度[33]。盡管姜黃素具有多種藥理學特性，但口服生物利用度低是姜黃素治療效果不佳的主要原因之一。

化學結構、釋放速率以及在胃腸液中的溶解度低是限制姜黃素生物可接受性的關鍵因素。自20世紀80年代早期以來，學者們已對大鼠模型中的姜黃素生物利用度進行了大量研究。據研究報道，大鼠口服400 mg姜黃素后，在15 min～24 h內，門靜脈血液中僅留下痕量（少于5 μg/mL）的姜黃素。另外發現口服3.6 g姜黃素，給藥1 h后血漿中姜黃素的最大含量為11.1 nmol/L，然而，接受較低劑量姜黃素的患者血漿中未發現姜黃素[34]。

近年來，利用各種藥物手段提高植物提取物生物利用度已成為人們關注的焦點，預期口服生物利用度的增加將直接影響姜黃素的血漿濃度和治療效果。大量的方法被用來提高姜黃素的溶解度，進而提高其生物利用度[35]。已有一些方法用于改善姜黃素的生物利用度，包括姜黃素-胡椒堿復合物、姜黃素納米粒、環糊精包合物、姜黃素脂質體和姜黃素磷脂復合物等[36]。

2 構建姜 黃素膜運載體系的研究進展

2.1 聚合物膜運載體系

近年來，膜運載體系得到迅速發展，科學家試圖探索聚合物薄膜作為一種新的藥物遞送載體，這類藥物控釋載體可運載不同藥效的藥物分子，可顯著提高藥物利用率并降低藥物的毒副作用，已成為食品及生物醫用材料領域的研究熱點。薄膜是指帶有或不帶有增塑劑的柔性聚合物層，根據結構材料分為3 類：水膠體（如蛋白質、多糖和藻酸鹽）、脂類（如脂肪酸、?；视秃拖灒┖蛷秃喜牧蟍37]。作為一種聚合物基質，薄膜滿足作為藥物運載體系高效使用的要求，理想的薄膜需要具有良好的載藥量、溶出速率快和制劑穩定性好等特點；此外，它們還應無毒，具有生物相容性和生物可降解性[38-39]。

作為一種以聚合物膜為載體的遞送運載材料，膜運載體系可實現多種小分子藥物以及生物活性化合物等不同性質分子的高效負載及可控釋放。遞送分子溶解后經擴散進入膜基質材料并與基質材料充分接觸，隨后與基質材料發生相互作用吸附，均勻負載于基質材料中并賦予基質材料相應的生物活性[40]。相較于其他載體材料，聚合物膜可以根據藥物的分子結構特點，合理選擇聚合物膜的負載方法，同時具有載藥方法多樣、易于實現智能響應、涂覆密度高、可直接涂覆食品或醫用材料表面等特點，受到人們的廣泛關注[41]。膜運載體系提供了一種新穎的藥物遞送平臺，姜黃素可混入一種或幾種成膜基質中，通過緩慢遷移與釋放實現功能性應用，并且該系統有助于實現姜黃素的高效負載與控制釋放?；衔锏霓D運速率取決于聚合物材料的化學性質和交聯等級、活性化合物的濃度、其與聚合物基質和食物的親和性，最后是環境條件，如相對濕度、溫度和接觸時間等。

2.2 成膜基質

表1 姜黃素膜運載系統常用成膜基質Table 1 Film-forming matrices commonly used in curcumin membrane delivery systems

構建姜黃素的膜運載體系通常需要將姜黃素與成膜基質結合，成膜基質作為制作薄膜的關鍵要素，可通過分子間和分子內的相互作用形成具有一定強度和網絡結構的薄膜[42]。如 表1所示，目前常用的成膜基質包括蛋白質（明膠、大豆分離蛋白、玉米蛋白等）、多糖（殼聚糖、纖維素及其衍生物、淀粉及其衍生物、海藻酸鈉、卡拉膠等）以及其他聚合物等，其中明膠與殼聚糖作為最常用的成膜材料，均具有良好的性能。明膠是由部分水解的膠原蛋白衍生而來，由于良好的生物相容性、可生物降解性和成膜性，明膠被廣泛用于食品工業，如軟糖、果凍、食用涂料等中[43]。殼聚糖則是一種生物相容性和可生物降解的聚合物，具有良好的成膜性、抗菌性、阻氧性等優點，殼聚糖薄膜已成功應用于各種食品包裝[44-45]。

2.3 姜黃素與聚合物成膜基質的結合方式

基于聚合物基質的運載系統已被用于增強姜黃素的生物利用度和生物活性，其運載效率取決于載體和藥物的化學性質，此外，載體的結構性質以及藥物與載體的結合方式也決定了藥物遞送效率。姜黃素可通過化學鍵合方法固定于聚合物成膜基質中，主要的鍵合方法包括離子鍵或共價鍵方式，要求聚合物膜分子中具有與姜黃素可鍵合的基團。姜黃素和聚合物成膜基質的鍵合最好能有一個中間橋聯分子，以保證藥物分子有足夠的運動空間去自由接觸外界。可作為潛在的橋聯分子包括葡聚糖、聚乙烯醇、乙二胺和聚乙烯亞胺等[57]。

圖2 姜黃素與優化的聚丙烯腈在三維立方單元中氫鍵相互作用（A），姜黃素與PAN C＝O、C—H基團的相互作用（B）[5-4]Fig. 2 Hydrogen bonding interactions between curcumin and optimized atactic-polyacrylonitrile in a 3D cubic unit cell (A), interaction between C=O and C-H groups of PAN and curcumin (B)[54]

為了更好地理解姜黃素與聚合物分子間的相互作用，分子動力學模擬已被用于分析這些分子水平的相互作用。分子動力學模擬是研究材料的結構和必要性質（如穩定性、擴散和分子間相互作用）的最有效的系統，其提供了不同生物可降解聚合物與姜黃素的最佳配比，使我們能基于姜黃素和可生物降解的聚合物載體之間的離子相互作用開發合適的姜黃素運載系統[58]。Liu Yujia等[59]為了解微觀分子相互作用對共混膜的宏觀性質的影響，通過分子模擬研究姜黃素與殼聚糖分子之間的相互作用，表明姜黃素與殼聚糖之間存在氫鍵作用，說明二者的共混體系具有良好的相容性和穩定的構象。Govindaraj等[54]采用分子動態模擬來闡明姜黃素-聚丙烯腈（polyacrylonitrile，PAN）薄膜中PAN和姜黃素之間的相互作用，也發現姜黃素通過氫鍵與PAN相互作用（圖2），該結論由紅外光譜觀察到的顯著藍移進一步證實。藥物和載體之間的靜電相互作用與分子間氫鍵的數量具有非常強的相關性，并且藥物與載體之間的氫鍵對藥物負載率有很大影響[60]。通過離子鍵合到聚合物膜基質上的姜黃素可緩釋出來，但化學鍵合的姜黃素基本不具釋放性，除非遇到極端環境（高酸高熱引起水解），藥物的延長釋放可歸因于與基質結合的更高親和力，取決于pH值、離子強度等環境條件[61]。

2.4 構建姜黃素膜運載體系的常用方法

2.4.1 共混法

這是目前使用最廣泛的一種方法，工藝相對簡單，在構建膜運載體系時，姜黃素以輔料的形式直接混合加入聚合物成膜基質中，通過共混成型或溶劑流延制成復合膜（圖3），如Liu Jinrong等[53]采用溶液共混法將溶解于乙醇水溶液的姜黃素與κ-卡拉膠溶液混合后，制備新鮮度指示膜；Musso等[46]用磁力攪拌器將等量的明膠和姜黃素分散體混合，以甘油為增塑劑，通過溶劑澆鑄法制備可食用智能薄膜；或者可先將姜黃素與成膜基質混合后，通過靜電紡絲技術制備姜黃素負載纖維[49]。姜黃素混入聚合物成膜基質后，通過姜黃素在膜體系中的遷移與釋放實現功能性應用。

圖3 姜黃素共混膜制備流程Fig. 3 Flow chart of the preparation process of curcumin blend fi lm

2.4.2 膜表面吸附或涂布姜黃素

由于姜黃素熱穩定性差，不能經過熔煉和擠壓剪切，可通過在膜基質成型后再 進行表面吸附或涂布姜黃素。Kuswandi等[56]將細菌纖維素溶解混合均勻后，先經澆注法制備細菌纖維素膜，隨后將膜片浸入姜黃素原液（1 mg/mL）中，在室溫下浸泡12 h，通過吸附法將姜黃素固定在細菌纖維素膜上。Wathoni等[62]先通過溶劑蒸發法制備藍藻多糖水凝膠膜，隨后將姜黃素與2-羥丙基-γ-環糊精的復合物澆注在凝膠膜上，實現姜黃素的吸附。姜黃素和一些多糖、蛋白質和脂質成分構成的可食性涂層抗菌膜，具有抗菌、可食、生物降解性、阻隔氧氣等優點。

3 姜黃素膜運載體系的功能性應用

3.1 用于食品抗氧化包裝

食物氧化會降低營養價值，縮短保質期，引起食品品質的改變，甚至產生有毒物質，危及人體健康，造成潛在的安全問題以及消費者的排斥心理[63]。為了延緩或防止食物氧化變質，包括營養損失、顏色和味道變化，以及延長食物保質期，摻入抗氧化劑尤其是天然抗氧化劑的薄膜已成為人們關注的焦點[64]。載入薄膜中的抗氧化劑可以從包裝中遷移到食品中，防止與食品直接接 觸并減少食品中使用的化學添加劑的量，考慮到消費者的健康問題，目前的研究主要集中在天然活性化合物，包括綠茶提取物、槲皮素、葡萄籽提取物、生育酚、石榴皮提取物、姜黃素和精油等[52]。

近年來，姜黃素作為天然抗氧化劑在飲料和功能性食品中的應用潛力引起食品科學領域的廣泛關注，其在生物系統中的抗氧化活性在預防一些過氧化物相關疾病方面顯示出了潛力，臨床實驗顯示其在預防和治療各種人類疾病中的安全性[65-66]；因此，將姜黃素摻入生物相容聚合物制備包裝材料受到了廣泛的關注。Ma Qianyun等[52]以塔拉膠和聚乙烯醇為原料，研制了姜黃素抗氧化薄膜，發現隨著姜黃素質量分數增加至5%，膜的1,1-二苯基-2-三硝基苯肼清除能力由1.81%提高到35.16%。研究薄膜與高脂肪食物模擬物（體積分數為50%的乙醇溶液）接觸過程姜黃素的釋放動力學，發現隨著姜黃素含量的增加，釋放速率和擴散系數增大，并且溫度越高，姜黃素遷移越快，釋放過程符合Fickian定律。Blanco-Padilla等[67]評估了負載姜黃素的電紡纖維中姜黃素的釋放曲線以及體 外消化條件下的抗氧化能力，發現在緩沖溶液（pH 7.4）和體外模擬消化過程中均觀察到姜黃素的受控和持續釋放。含0.05%和0.075%姜黃素的納米纖維，在24 h后姜黃素釋放量分別達到76%和70%。在體外模擬消化過程中，保留了包封在超薄纖維中的姜黃素的抗氧化活性，且優于游離生物化合物。

姜黃素的低水溶性限制了其在聚合物膜基質中的負載，可通過包封姜黃素改善其水溶性。Wu Jiulin等[68]采用β-環糊精包封姜黃素制備水包油乳液的方法以改善姜黃素的水溶性，并將其摻入魚明膠膜中以制備緩釋抗氧化膜。以摻入姜黃素的明膠薄膜作為對照薄膜，在貯藏90 d后評價膜的抗氧化活性穩定性，結果表明β-環糊精包封姜黃素膜的抗氧化能力下降速率遠低于對照膜。在薄膜中觀察到抗氧化活性的顯著增加以及食品模擬物中姜黃素的較低釋放速率，且該膜對紅富士蘋果有更好的保鮮效果，包裝后可使果汁的L值降低緩慢。另外，添加姜黃素能有效增強膜原有抗氧化能力，研究發現明膠中的氨基與乳糖中的羰基交聯過程中發生化學反應形成酚類化合物；因此，含乳糖的明膠膜具有一定的抗氧化能力，而將四氫姜黃素（姜黃素氫化代謝產物）加入成膜溶液中可顯著提高膜的抗氧化能力和總酚含量，此外，自由基清除能力增加了3 倍。這些變化主要與薄膜表面的差異有關，加入四氫姜黃素的薄膜表面兩側之間存在一些變化，這歸因于四氫姜黃素在面向空氣側的某些聚集[69-70]。

3.2 用于食品新鮮度監測

近年來，人們越來越關注能夠在貯存、運輸和銷售期間監控包裝食品狀況以提供其質量信息的智能包裝[71]。由于微生物生長和新陳代謝，導致有機酸的濃度變化和揮發性化合物的形成，繼而引起食品儲存期間基質pH值的變化，因此，pH值的變化被認為是監測食物變質的潛在指標[72-73]。根據微生物的腐敗以及在酸性或堿性環境下的顏色變化特征，可以建立食品新鮮度與pH值之間的關系。目前，pH值比色指標在魚類和新鮮豬肉、香腸等食品的新鮮度監測中顯示出巨大的應用潛力[74-75]。一般來說，pH值比色指標是由固體載體與pH值傳感染料結合而成，對新鮮度監測的pH值比色指示劑的關注主要集中在植物組織的天然染料上，例如玫瑰茄花青素、紅甘藍提取物和山葡萄果殼葡萄皮提取物等[76]。

姜黃素是一種弱質子酸，有3 個不穩定的氫原子，隨著pH值從酸到堿的變化，顏色由黃色變為紅色（圖4A）[77]。含有姜黃素的薄膜是檢測酸堿反應的高靈敏度材料，其與增加的pH值相互作用產生的顏色變化，可通過視覺檢查直接監測，并且能夠通過Photoshop軟件檢測定量分析。Musso等[46]向薄膜配方中添加姜黃素制備智能明膠薄膜，通過改變薄膜顏色來感測介質pH值（pH 6時為黃色，pH 11時為紅色），從而間接提供有關食品腐敗的信息，并通過材料的抗氧化特性延長食品的保質期。

大多數動物性蛋白質食品的變質與微生物有關，蛋白質的微生物腐敗會產生大量的總揮發性堿基氮，從而改變培養基的pH值。Kuswandi等[56]開發姜黃素/細菌纖維素包裝貼紙傳感器用于實時監測蝦的腐敗情況，其基于pH值的變化，食品腐敗時包裝頂部空間中逐漸產生揮發性胺，傳感器的顏色相應從黃色變為橙色，然后變為紅橙色以指示腐敗，這些顏色變化肉眼很容易察覺。在環境條件下研究薄膜作為傳感器對腐敗蝦顏色變化率的響應，在24 h內，隨著膜顏色的逐漸變化，傳感器的響應逐漸增加，膜在10 h內由黃色逐漸變為橙色，大約10 h后由橙色變為紅橙色。Liu Jinrong等[53]研制了以姜黃素和卡拉膠為主要原料的pH值比色指示劑薄膜，用于豬肉和蝦的新鮮度監測，該膜對姜黃素的釋放具有良好的控制作用，具有明顯的菲基擴散釋放機制，有利于pH值的持續變化感知。如圖4B所示，貯藏3 d后，對照組在貯藏期間顏色沒有明顯變化，與此形成鮮明對比的是，實驗組豬肉（圖4B中b1和d1）和蝦（圖4B中b2和d2）的膜顏色明顯由黃色變為紅色。堿性條件下，薄膜表現出較強的紅移，成功地監測了豬肉和蝦在貯藏過程中的腐敗情況，該靶向膜的成功應用表明其在動物蛋白食品的新鮮度監測方面具有很大的潛力。有學者考察姜黃素薄膜智能標簽在不同NH3環境下的傳感能力以及蝦類腐敗檢測的響應能力，發現較高的相對濕度有利于顏色響應，其結合蝦腐敗實驗以評價膜的實際應用時觀察到明顯的變化，結果表明該膜可用作食品工業中的傳感器[78]。

圖4 姜黃素溶液在不同pH值下的顏色（A）以及監測豬肉和蝦新鮮度的傳感膜的應用（B）B[53][53]Fig. 4 Color of curcumin solution at different pH values (A), and applications of sensing fi lm for monitoring pork and shrimp freshness (B)[53]

3.3 用于食品抗菌保鮮

環境中接觸到的有害微生物是引發食品安全問題的一個主要原因，為保持食品的貯藏穩定性，常在食品中添加大量的防腐劑，給食品帶來極大的安全隱患。通過使用活性抗菌包裝，可以減少甚至避免食品加工過程中防腐劑的直接加入，同時提高了食品貯藏穩定性。基于此，學者們通過將抗菌酶、細菌素、精油、酚類化合物等天然生物活性物質加入包裝材料中，以增強傳統包裝的功能性，克服其局限性[79]。

姜黃素與各種形式的膜基體材料結合后，食品包裝中姜黃素的持續釋放不僅抑制了微生物的生長，而且減輕了微生物對食品的直接危害[80-81]。Wang Hualin等[49]通過靜電紡絲技術成功地將姜黃素負載到玉米醇溶蛋白纖維中，并發現其對金黃色葡萄球菌和大腸桿菌均有良好的抗菌活性，抑制效率隨著姜黃素含量的增加而顯著增加，然而，由于不同的細胞膜組成和結構，該姜黃素負載系統對金黃色葡萄球菌的抑菌效果優于大腸桿菌。Govindaraj等[54]研究發現在PAN基質中加入200 μg/mL姜黃素后，細胞存活率為100%，保證了聚合物無細胞毒性，同時也證明了與革蘭氏陰性菌相比，姜黃素對革蘭氏陽性菌具有明顯的抗菌作用。將載有姜黃素的介孔二氧化硅納米粒子摻入殼聚糖膜中可以有效改善純殼聚糖膜的功能特性，有效提高其抗菌活性。釋放研究顯示該生物納米復合膜表現出姜黃素持續釋放行為（72 h以上），并且具有pH值依賴性，在低pH值（2.0）下薄膜中姜黃素的釋放速率高于在弱酸性（pH 6）和中性（pH 7.4）下的釋放速率[82]。

姜黃素具有作為光敏劑的潛力，其在可見光譜范圍內受光照射，釋放單線態氧和自由基等，可對細菌產生細胞毒性作用。Tsekova等[83]以醋酸纖維素和含有光敏劑姜黃素的聚乙烯吡咯烷酮為原料，制備了新穎的纖維材料，以全程藍光輻照研究該纖維對金黃色葡萄球菌的抗菌活性。結果表明，姜黃素與纖維材料的結合可有效提高對金黃色葡萄球菌的抗菌性能，其在最低抑菌濃度范圍內可釋放姜黃素長達24 h，導致存活細胞減少3 log。

4 結 語

聚合物基質與成膜技術的融合為藥物輸送、食品保存、包裝、組織工程和生物醫學工程領域提供新的平臺。聚合物薄膜用作活性成分的運載系統，應減少基質材料的數量，同時具有高的載藥能力。藥物裝載和包封效率很大程度上取決于藥物在基質材料或聚合物中的溶解度，以及與聚合物的組成、分子質量、藥物聚合物相互作用和聚合物上存在的官能團有關?；趯Νh境污染的關注、石油資源的短缺以及消費者對改善整體產品特性（質量和外觀）的需求，由多糖、蛋白質和脂質等天然來源的薄膜受到了極大的關注。將活性成分納入生物聚合物基質中，以開發活性食品包裝已經構成了一種新的策略，以延長食品的保質期并改善常規包裝材料的功能。通過遷移、釋放過程，包含在聚合物基質中的生物活性化合物可以轉移到產品或頂部空間并且實現它們的保護作用（抗氧化劑、抗微生物劑等）。值得注意的是，這些組分的遷移應存在于薄膜或涂層中，不應存在毒性風險或改變所在聚合物材料的性質。

姜黃素及其衍生物因具有多種生物活性而受到廣泛的關注。然而，姜黃素的疏水性、生物利用度低、化學穩定性差、半衰期短等特點給其有效靶向傳遞帶來了巨大的挑戰。將姜黃素與生物可降解基質相結合，構建姜黃素膜運載體系，是提高姜黃素應用潛力的有效策略之一。在膜運載體系中，姜黃素通過與聚合物基體的相互作用提高膜的酚類含量和抗自由基活性，從而發揮抗氧化、抗菌、pH值指示劑、抗感染等功效。將姜黃素摻入薄膜開發活性包裝，防止或減少食品質量惡化，有助于保存食品和延長貨架期，這一創新的食品包裝理念因其提供食品質量和安全措施的潛力而引起研究人員的興趣。到目前為止，可生物降解的生物基薄膜并不能完全取代傳統的包裝材料，用于食品包裝和其他用途的可生物降解薄膜和涂料的挑戰在于它們必須在所需的時間內安全有效地發揮其功能，并且僅在預期的功能用途結束后才進行生物降解。此外，還有許多具有生物活性的天然植物資源有待研究，可用于開發保存和增加食品價值的活性包裝或生物聚合物基可食用薄膜。