钙调控双乳液用于红曲色素与钙的共递送

《Journal of Food Engineering》：Calcium-modulated double emulsion for co-delivery of Monascus pigment and calcium

# 要点- 一种新型钙调控的凝胶/油/水（G/O/W）双重乳液实现了红曲色素和钙的共递送。- 钙的掺入增强了乳液稳定性，并提高了G/O/W双重乳液的包封效率。- 内相中的钙促进了内乳液相的类凝胶结构形成。- 优化后的体系表现出红曲色素和钙均具有较高的生物可及性。# 引言具有健康促进特性的食品原料，如天然色素、矿物质和维生素，引起了广泛关注。然而，许多生物活性化合物化学性质不稳定，极易受光、氧气和热量等环境因素的影响，这限制了它们在食品产品中的应用。此外，这些化合物在加工和胃肠道消化过程中的生物利用度往往降低。因此，提高功能性配方中生物活性化合物的稳定性和递送效率已成为主要研究焦点（Yu等，2022, 2026）。在此背景下，开发能够保护敏感成分并增强其生物可及性的食品级递送系统具有重要意义。在天然功能性成分中，红曲色素不仅作为天然着色剂受到广泛关注，还作为一种具有潜在健康促进作用的生物活性化合物而备受关注。其独特的化学结构与抗氧化、抗菌和潜在的抗癌活性相关，凸显了其在食品和营养保健品应用中的多功能价值（Chaudhary等，2024）。然而，由于红曲色素在加工过程中对光、氧气、温度和pH波动等环境条件敏感，容易发生降解，导致功能性能下降（Alouk等，2023），其实际应用受到限制。除生物活性色素外，钙是维持人体生理功能所必需的营养素，而人体无法自行合成钙。钙在肌肉收缩、神经信号传导和酶调控等方面发挥关键作用（Shlisky等，2022; Zhang等，2024）。尽管钙具有重要的营养价值，但钙摄入不足仍然是全球性的公共卫生问题。此外，膳食钙的营养有效性不仅取决于其浓度，还取决于其在消化过程中的生物可及性（Ramalho等，2017）。除了营养作用外，钙离子还可以在基于乳液的递送系统中充当结构调节剂。添加钙盐可以影响界面性质，调节液滴电荷，并通过减少液滴聚结和渗透压驱动的不稳定性来增强双重乳液的物理稳定性（Chang等，2026; Wang等，2023）。因此，钙强化已成为提高营养质量的常见策略；然而，钙盐的添加可能会影响食品体系的物理化学特性，进而影响其稳定性（McIntyre等，2017; Palacios等，2021）。因此，了解钙在结构化递送系统中的行为和生物可及性对于开发营养增强型食品具有重要意义。将敏感的生物活性化合物和矿物质营养素同时引入食品体系面临着显著的配方挑战，特别是由于这些成分在溶解度、稳定性和消化行为方面存在显著差异。递送系统不仅需要保持生物活性成分的功能性，还需要在整个加工和消化过程中维持结构完整性和理想的物理化学特性。各种包封技术，包括脂质体、囊泡体、乳液凝胶和双重乳液，已被开发用于提高单一载体系统中多种生物活性化合物的稳定性和共递送（Han等，2026; Molaveisi等，2025; Yu等，2026）。在这些方法中，水包油包水（W1/O/W2）双重乳液因其独特的"三相两界面"结构而成为前景广阔的载体，该结构能够在受保护的内部水相区域中引入功能性成分，同时提供控制释放和增强递送性能的机会（Huang等，2023; Li等，2025）。尽管具有这些优势，传统的双重乳液往往由于液滴聚结、溶质迁移以及内外水相之间的渗透压差异而导致物理稳定性有限。这些现象会导致液滴肿胀、结构降解、包封化合物泄漏和递送效率降低（Tenorio-Garcia等，2022; Yu等，2026）。为了克服这些局限性，提出了一种将内水相凝胶化的有效稳定策略。内相凝胶化可以限制分子运动，减少扩散过程，提高对渗透压驱动不稳定性的抵抗力，并增强包封化合物的保留（Khan等，2023; Zhu等，2022）。尽管双重乳液系统已被广泛用于功能性成分的递送，但先前的研究已成功将红曲色素包封于乳液系统中以提高其稳定性（Alouk等，2025; Wang等，2025）。钙已被用于红曲红素的基于水凝胶的包封（Li等，2024）；然而，其在基于乳液的共递送系统中的作用及其对消化行为的影响尚未得到探索。特别是，这些色素与钙的共递送及其在体外消化过程中的生物可及性尚未得到研究。该系统能够同时研究钙引起的乳液结构、稳定性和消化行为的变化，并评估钙和红曲色素在体外消化过程中的生物可及性。因此，通过液滴尺寸分布、表面电荷、微观结构、流变学以及体外消化分析，系统地考察了不同钙浓度的影响。本研究为了解钙在调节凝胶/油/水双重乳液的结构和消化行为以递送功能性成分方面所起的作用提供了见解。# 章节节选## 2. 材料与试剂商业红曲红色素（色泽值150 u/g，橘霉素含量<0.04 mg/kg）购自广东天益生物科技有限公司（中国广东）。氯化钙（纯度94%）购自天津富晨化学试剂厂（中国天津）。中链甘油三酯（MCT）油购自上海源叶生物科技有限公司（中国上海）。聚甘油蓖麻醇酸酯（PGPR）购自上海麦克林生化科技有限公司。## 3.1 钙浓度对液滴尺寸分布的影响如图1所示，评估了含有红曲色素和钙的双重乳液在不同钙浓度下的平均液滴尺寸（图1A）和液滴尺寸分布（图1B）。结果表明，钙含量的增加导致乳液液滴尺寸增大。值得注意的是，在最高钙浓度（50 mM）配制的乳液中观察到平均液滴尺寸的显著增加。此外，液滴尺寸分布……## 4. 结论本研究探讨了凝胶/油/水双重乳液体系对红曲色素和钙的共递送潜力。评估了不同钙浓度下多重乳液的稳定性。实验结果表明，含有钙的乳液，特别是5 mM钙浓度时，表现出最佳的稳定性，同时具有小而均匀分布的液滴尺寸。微观结构分析证实了形成良好的液滴……## 5. CRediT作者贡献声明**Ikram Alouk：** 撰写——初稿、可视化、软件、方法学、调查研究、形式分析、概念化。**Xintong Wang：** 软件、形式分析。**Muguo Tang：** 方法学、形式分析。**Zhihong Xiao：** 可视化。**YongJun Miao：** 软件。**Shuai Chen：** 验证。**Yanbo Wang：** 监督、项目管理。**Duoxia Xu：** 撰写——审阅与编辑、监督、资源、资金支持。## 利益冲突声明作者声明他们没有已知的竞争性经济利益或个人关系，这些关系可能会影响本文所报告的工作。## 致谢本研究得到了北京市教育委员会科研与开发项目（编号：23JF0005）、国家自然科学基金（编号：32072216）、CIFST-雅培食品营养与安全基金会（编号：2021-F04）和贵州省科学技术厅（编号：KXJZ[2024]021）的支持。Ikram Alouk | Xintong Wang | Muguo Tang | Zhihong Xiao | YongJun Miao | Shuai Chen | Yanbo Wang | Duoxia Xu