《Journal of Drug Delivery Science and Technology》：Nutriosome-based delivery of tomato by-product polyphenols: formulation, characterization, and integration into functional gummies
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番茄加工副产物是抗氧化生物活性物质的可持续来源，但其作为功能性配料的应用需要能够提升其稳定性与口服递送效果的制剂策略。本研究将富含类胡萝卜素（β-胡萝卜素、八氢番茄红素和番茄红素）及酚类化合物（主要为槲皮素-3-半乳糖苷）的番茄副产物水醇提取物，
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番茄加工副产物是抗氧化生物活性物质的可持续来源，但其作为功能性配料的应用需要能够提升其稳定性与口服递送效果的制剂策略。本研究将富含类胡萝卜素（β-胡萝卜素、八氢番茄红素和番茄红素）及酚类化合物（主要为槲皮素-3-半乳糖苷）的番茄副产物水醇提取物，通过无有机溶剂的直接超声法制备成磷脂囊泡。脂质体（liposomes）与营养体（nutriosomes）均呈现纳米级尺寸（<100 nm）、低多分散指数（PDI，约0.213）及高负表面电荷（约?43 mV）。两种体系在透析后均保留超过75%的初始抗氧化活性，并在4 °C储存180天期间表现出良好的理化稳定性。在模拟唾液、胃液和肠液pH及离子条件下，两种制剂均维持其胶体稳定性。然而，营养体在冻干及复水后展现出更优的技术性能，仅出现有限的粒径增大，同时保持窄的粒径分布。在Caco-2细胞中，所有制剂均具有生物相容性，48 h后细胞活力保持在90%以上。在氧化应激条件下，游离提取物和脂质体未能显著对抗过氧化氢诱导的细胞毒性，而营养体将细胞活力恢复至约93%。鉴于营养体优越的技术与生物学性能，研究人员将其成功整合入软糖制剂中；该软糖在模拟胃液条件下完全溶解，同时释放出保持纳米尺度特征的囊泡，平均直径约249 nm，多分散指数约0.211。总体而言，这些研究结果表明，营养体能够有效提升番茄副产物植物复合物的加工稳定性与生物学功效，支持其作为基于软糖的口服营养保健品可持续功能性配料的发展。
论文解读文章
一、研究背景与问题提出
人体肠道内栖息着高度多样化的微生物生态系统，即肠道菌群，其在宿主生理中发挥核心作用。宿主与肠道菌群之间的平衡对于维持肠道稳态至关重要，而菌群失调（dysbiosis）与炎症性肠病（IBD）、肠易激综合征（IBS）、肥胖和糖尿病等多种病理状态密切相关。肠道菌群组成的改变与活性氧（ROS）的过度产生紧密关联，这种氧化应激通过损害上皮屏障完整性、激活免疫反应及扰乱正常代谢功能而促进肠道炎症。此外，菌群失调还会改变微生物代谢产物谱，这些代谢产物本身可促进炎症、增强ROS生成并诱导表观遗传修饰，从而形成炎症驱动的氧化应激加剧菌群失衡的自我延续循环。这一菌群失调-氧化应激轴在儿科胃肠道疾病中尤为突出，因此开发安全、耐受性好且适合儿童年龄的口服制剂面临重大挑战——不仅需要生物学功效，还需兼顾口感、易服用性和高患者接受度。
天然抗氧化化合物，包括多酚和类胡萝卜素，因其公认的抗氧化特性及调节肠道菌群组成的能力，已成为有前景的治疗候选物。近年来，农产品加工副产物作为多酚的可持续且经济高效的来源受到日益关注。其中，番茄加工副产物因富含类胡萝卜素（主要为番茄红素）以及黄酮类和酚酸等多酚类化合物，被视为开发功能性食品和营养保健品制剂的有吸引力的原料。然而，来源于农业食品副产物流的天然生物活性物质（尤其多酚和类胡萝卜素）的应用常受限于其水溶性差、胃肠道条件下稳定性低及生物利用度有限。为克服这些限制，基于纳米技术的递送系统被广泛研究。其中，脂质体（liposomes，磷脂基囊泡）具有高生物相容性、安全性、低毒性以及改善生物活性分子药代动力学特征和生物分布的能力。但常规脂质体在口服给药方面存在不足，可能无法充分保护多酚免受上消化道降解或确保其在肠道中的控制释放。为此，Nutriose? FM06——一种在上消化道抗消化、可在结肠发酵的可溶性糊精——被引入作为营养体（nutriosomes）的关键组分。这种先进的囊泡系统将磷脂载体的保护特性与Nutriose的益生元潜力相结合，从而改善生物活性化合物在肠道环境中的递送和肠道驻留，促进其与肠道菌群的相互作用，并可能增强其生物学效应。此外，针对儿科使用的口服制剂开发需特别关注可接受性和依从性，软糖类制剂因其口感好、易服用、非侵入性且适合掺入功能性成分或生物活性递送系统，成为儿科给药的有前景的平台。
基于上述背景，本研究聚焦于开发一种功能性软糖制剂，其富集了从番茄加工副产物中提取的抗氧化分子，并包封于脂质体和营养体中。研究人员对所得囊泡系统进行了理化性质表征，评估了其在Caco-2细胞中的生物相容性和抗氧化应激保护作用，最终将其整合入软糖制剂并评估其结构与功能特性。
二、研究内容概述
研究人员从当地农工企业（意大利撒丁岛Casar）获取番茄加工副产物（主要为果皮、种子和残留果肉），经干燥、粉碎后进行水醇超声辅助提取，获得固体提取物。通过UHPLC-MS-DAD分析类胡萝卜素含量，采用UPLC-MS/MS分析多酚组成，并使用Folin-Ciocalteu法、DPPH法和FRAP法分别测定总酚含量和抗氧化活性。随后，研究人员采用无有机溶剂的直接超声法制备了负载番茄副产物提取物的脂质体和营养体（添加Nutriose? FM06），系统考察了磷脂浓度对囊泡形成的影响，并对囊泡的粒径、多分散指数（PDI）和Zeta电位进行了表征。稳定性评估涵盖180天储存稳定性、冻干-复水稳定性以及模拟唾液（pH 6.75）、胃液（pH 1.20）和肠液（pH 7.00）条件下的胶体稳定性。生物学评价采用Caco-2人结直肠腺癌细胞系，通过MTT法评估生物相容性及对过氧化氢诱导氧化应激的保护作用。最终，研究人员将冻干复水的营养体整合入以明胶、蔗糖、柠檬酸和甘油为基质的软糖制剂中，依据欧洲药典评估质量均匀性，考察储存期间水分损失，并在模拟胃液酸性条件（pH 1.20）下进行2 h溶出试验，评估软糖溶解及囊泡释放特性。
三、研究结果
提取物表征。 类胡萝卜素分析显示，β-胡萝卜素（39.93 ppm）、八氢番茄红素（23.92 ppm）和番茄红素（11.29 ppm）为提取物中最丰富的类胡萝卜素，而叶黄素和玉米黄质含量较低（分别为0.23和1.41 ppm）。多酚谱分析表明，槲皮素-3-半乳糖苷（10.150 ppm）为最主要的酚类化合物，其次为新绿原酸（0.227 ppm）和绿原酸（0.201 ppm）。总酚含量约为27.23 mg GAE/g提取物。DPPH法测得抗氧化活性约3.20 mg TE/g，FRAP法约129 μmol Fe2? eq./g。
负载番茄副产物提取物囊泡的表征。 预制剂研究表明，磷脂浓度对提取物的有效掺入至关重要——在60、80和100 mg/mL磷脂浓度下出现相分离，而120 mg/mL磷脂S75配合20 mg/mL提取物可获得均一囊泡。所得脂质体粒径约88 nm，PDI约0.229，Zeta电位约?40 mV；营养体粒径约94 nm，PDI约0.198，Zeta电位约?46 mV，两者无显著差异。透析后，脂质体和营养体分别保留约76%和75%的初始抗氧化活性。180天储存期间，两种制剂均保持稳定的理化性质。冻干-复水试验中，脂质体粒径从约88 nm显著增大至约547 nm，PDI增至约0.368；而营养体仅轻微增大至约159 nm，PDI约0.130，表现出明显更优的冻干稳定性。
模拟胃肠道条件下的稳定性。 在模拟唾液（pH 6.75，10 min）、胃液（pH 1.20，2 h）和肠液（pH 7.00，6 h）条件下孵育后，脂质体和营养体的粒径和PDI均无显著变化，两种制剂在所有测试条件下均保持稳定。
生物相容性及抗氧化应激保护作用。 在Caco-2细胞中，游离提取物、脂质体和营养体在所有测试浓度（20、2、0.2和0.02 μg/mL）下均未显著降低细胞活力，48 h后细胞活力保持在90%以上。在0.5 mM过氧化氢诱导的氧化应激条件下，细胞活力降至约76%；游离提取物和脂质体未能显著改善细胞活力，而营养体将细胞活力显著恢复至约93%，显示出对氧化应激的保护作用。
营养体负载软糖的表征。 质量均匀性试验符合欧洲药典要求。水分损失研究表明，敞口储存10天后软糖水分损失约28%，而密封袋储存水分损失小于3%。溶出试验显示，软糖基质在pH 1.20条件下2 h内完全溶解，释放的营养体平均粒径从新鲜制备时的约94 nm增大至约249 nm，但仍处于纳米范围，PDI（约0.109）与新鲜制备样品无显著差异，表明未发生明显聚集或胶体均一性丧失。
四、讨论与结论
讨论部分总结。 研究人员指出，番茄副产物提取物中脂溶性类胡萝卜素与极性酚类化合物的共存，支持采用磷脂囊泡系统——脂溶性分子可嵌入脂质双层，亲水性化合物可容纳于水相区域。提取物掺入使囊泡粒径略增大且粒径分布更窄，可能与类胡萝卜素插入脂质双层及酚类与磷脂极性头部基团相互作用从而调节脂质堆积和双层曲率有关。Nutriose? FM06的加入未显著改变囊泡初始理化性质，推测其分布于磷脂系统的层间和囊泡间水相区域，与磷脂极性头部基团相互作用并有助于囊泡稳定。营养体在冻干后表现出明显更优的粒径保持能力，研究人员基于水置换假说提出，碳水化合物基冻干保护剂（如Nutriose? FM06）的羟基可与磷脂磷酸基和羰基形成氢键，部分替代水分子维持磷脂头部基团间距和组织，同时碳水化合物基质限制分子迁移性从而减少冻干过程中的囊泡融合和聚集。但研究人员也明确承认，由于未采用傅里叶变换红外光谱（FTIR）、差示扫描量热法（DSC）或荧光各向异性等技术直接研究磷脂-糊精相互作用和膜流动性，这一机制解释仍属假设性。关于营养体在氧化应激模型中表现出的优越保护作用，研究人员认为，鉴于两种囊泡系统的抗氧化活性保留率相近（约76%对约75%），营养体的优势不太可能仅由抗氧化植物复合物的总体保留差异来解释，而可能与其在细胞界面改善的功能可利用性有关。同时，研究人员指出本研究的局限性，包括采用简化的胃肠道模型（未包含消化酶、胆汁盐和动态消化条件）、未直接研究Nutriose? FM06与磷脂双层的分子相互作用，以及缺乏囊泡形态和层状性的显微表征。
研究结论翻译。 本研究证明了通过将番茄加工副产物掺入磷脂基囊泡并随后整合入口服软糖制剂来实现其增值利用的可行性。脂质体和营养体均有效保留了提取物的抗氧化活性，并在所研究的储存和胃肠道相关条件下表现出良好的胶体稳定性。值得注意的是，营养体在冻干后表现出改善的稳定性，并在Caco-2细胞中增强了对氧化应激的保护作用，凸显了Nutriose? FM06对囊泡系统技术和生物学性能的潜在贡献。此外，囊泡成功掺入软糖并在酸性条件下回收，支持了该方法用于开发创新口服功能性制剂的可行性。未来研究将聚焦于阐明Nutriose? FM06在膜组织和稳定化中的作用，采用标准化胃肠道消化方案（如INFOGEST）评估囊泡行为，并进一步表征软糖制剂以评估其口服递送的适用性。
