PEG化脂质体封装植物甾醇的热氧化稳定性研究及其在功能食品中的应用价值

本研究针对植物甾醇（phytosterols）在食品加工过程中的热氧化降解问题，创新性地采用PEG化脂质体（PEGylated liposomes）封装豆甾醇（ST）及其肉豆蔻酸酯（ME）、油酸酯（OE），通过TEM、zeta电位和流体力学直径测定等技术，系统评估了60°C（模拟储存）和180°C（模拟煎炸）条件下的稳定性。研究发现，油酸酯化显著提升豆甾醇高温稳定性（180°C降解率仅7.3%），但180°C加热后氧化产物（SOP）含量高达88.7 mg/g。该研究为开发抗热氧化的功能性食品递送系统提供了重要理论依据。

　　

植物甾醇作为天然胆固醇抑制剂，在功能性食品领域具有重要应用价值。然而这类化合物在食品加工过程中极易发生热氧化降解，不仅降低其生物活性，还会生成具有潜在健康风险的氧化产物（oxyphytosterols）。特别是含有Δ^5,6双键和侧链双键的豆甾醇（stigmasterol），在高温条件下更易形成7-酮基衍生物（7-ketoSt）和环氧化物（epoxySt）等有害物质。如何通过制剂技术提高植物甾醇的热稳定性，成为食品科学与营养学领域亟待解决的难题。

来自波兰研究机构的研究团队在《Scientific Reports》发表创新性研究，采用PEG化二棕榈酰磷脂酰胆碱（DPPC）脂质体封装游离豆甾醇及其酯化物，系统考察不同温度处理下的结构稳定性和氧化特性。通过透射电镜（TEM）观察到原始脂质体呈纳米级球形结构，其中ST脂质体粒径最小（102.4 nm），而ME和OE脂质体尺寸相近（302.2 nm vs 164.8 nm）。加热实验显示，60°C处理时游离豆甾醇降解率最低（3.5%），但180°C高温下油酸酯（OE）表现出最优保护效果，降解率仅为7.3%，显著低于游离豆甾醇（13.4%）和肉豆蔻酸酯（10.1%）。

研究采用气相色谱（GC）和质谱（MS）技术对氧化产物进行定量分析，发现60°C储存条件下ST脂质体生成23.2 mg/g氧化产物（SOP），而酯化形式（ME/OE）仅产生6.3-6.5 mg/g。但在180°C极端条件下，OE脂质体反而产生最高水平的氧化产物（88.7 mg/g），其中三醇衍生物（trioSt）含量达4.7 mg/g。主成分分析（PCA）进一步证实，温度是影响化学组成变异的最主要因素（解释68.8%方差），其中C18:1脂肪酸和7α-OHSt是区分样品的关键变量。

关键技术方法包括：1）通过酯化反应合成豆甾醇肉豆蔻酸酯和油酸酯；2）采用薄膜水化法制备PEG2000修饰的DPPC脂质体；3）利用透射电镜（TEM）和扫描电镜（SEM）观察形貌变化；4）通过zeta电位和动态光散射分析物理稳定性；5）采用GC-FID和GC-MS定量测定甾醇降解及氧化产物。

【结果与讨论】

• TEM/SEM观察：加热导致脂质体形态显著改变，DPPC可能发生降解，其中OE在180°C仍保持相对完整结构。

• 电位与粒径分析：60°C加热使ST脂质体zeta电位从+0.5 mV骤降至-28.6 mV，OE变化最小（-11.6 mV），显示酯化物的膜保护作用。

• 甾醇降解：油酸酯在180°C展现最佳保护效果，降解率比游离甾醇降低45%。

• 脂肪酸降解：油酸（C18:1）在60°C仅降解6.5%，显著优于肉豆蔻酸（C14:0）的29.5%。

• 氧化产物：180°C时OE脂质体产生最多α-epoxySt（88.7 mg/g），而ST脂质体主要生成7-ketoSt。

该研究首次系统比较了不同酯化形式豆甾醇在PEG化脂质体中的热响应特性，揭示出油酸酯在高温下的"双刃剑"效应——虽能有效保护甾醇骨架，但会促进氧化产物生成。这一发现对功能性食品开发具有重要指导意义：对于无需高温加工的食品，游离甾醇脂质体更为安全；而需煎炸的食品则应选用油酸酯化形式，并需配合抗氧化剂使用。研究为优化植物甾醇递送系统提供了关键数据支撑，也为解决食品加工过程中的活性成分稳定性问题开辟了新思路。