罗汉果胶微球中的固态稳定型鼠尾草精油脂质体：双重包封技术用于调节采后双孢蘑菇的氧化应激与能量平衡

《Food Hydrocolloids》：Solid-state stabilized sage essential oil liposomes in tamarind gum beads: dual encapsulation for modulating oxidative stress and energy homeostasis in postharvest Agaricus bisporus

　　摘要：本研究开发了一种罗望子胶-脂质体（TG/Lps）凝胶系统，用于稳定脂质体，使其免受水环境中的不稳定因素影响（如水解、过氧化、融合）。该系统还被用于鼠尾草精油的脂质体-凝胶复合体中，以研究其递送和缓释性能。实验结果表明，加入鼠尾草精油后，TG/Lps复合系统的成型性和结构完整性得到提升，形成的凝胶珠形态致密且均匀。TG/Lps-SEO-1表现出优异的综合性能，包括颗粒大小变化小、球形度高、形态致密、包封效率为86%、珠粒得率为96%，以及接近天然水平的抗氧化能力（DPPH：83.92%；ABTS：79.96%）。在采后的双孢蘑菇中，TG/Lps-SEO-1能够抑制褐变（降低PPO活性和褐变指数）、保持硬度，并减少膜损伤（降低脂质过氧化、电解质泄漏及ROS产生）。它还能通过调节谷胱甘肽循环和维持能量平衡来协同增强抗氧化防御能力，从而延缓衰老过程。这项工作为蘑菇的保鲜提供了一种高效且可控的精油递送策略。

引言：随着全球食品安全和质量标准的不断提高，人们更加重视开发兼具安全性与功能性的食品包装材料（Dong等人，2024；Sun等人，2023）。用绿色生物基材料替代传统的石油基包装具有诸多优势，不仅能减少因不可降解性和微塑料迁移带来的环境和健康风险，还能提高食品的质量稳定性并降低采后损失（Jiang等人，2025）。对于水果、蔬菜和食用菌等营养丰富、含水量高的农产品来说，这一挑战更为突出。这类产品极易变质，在储存和运输过程中由于水分流失、呼吸作用旺盛、易受机械损伤以及微生物繁殖等因素，会导致品质迅速下降，保质期缩短（Yuan等人，2023；Krishnamoorthi等人，2022；Huang等人，2022）。因此，开发基于天然生物基材料的新型包装技术，能够有效包裹活性功能成分，对于确保食品安全和保持产品质量至关重要。

植物精油是从植物的茎、叶、花和果实中提取的天然挥发性混合物，因其环保特性以及富含萜类化合物和酚类物质等生物活性成分而备受关注。这些特性使得精油具有显著的抗氧化和广谱抗菌作用，使其成为合成化学防腐剂的可靠替代品（Li等人，2024b）。例如，鼠尾草精油富含1,8-桉叶素、芳樟醇和月桂烯等生物活性成分，具有出色的自由基清除能力和抑菌效果。因此，鼠尾草精油被广泛用于制药和化妆品行业（Sharifi-Rad等人，2018）。然而，精油本身存在一些局限性，如挥发性高、水溶性差，以及对光、热和氧敏感，这使得它们在实际应用中容易发生蒸发损失和氧化降解（Li等人，2024b）。一方面，高挥发性导致活性成分在储存和加工过程中迅速散失，难以维持有效浓度，从而削弱其持续的抗菌或抗氧化功效；另一方面，水溶性差限制了它们在水性食品体系或生物环境中的分散和生物利用度，降低了功能发挥效率（Bedoya-Agudelo等人，2024）。此外，光照、热和氧的作用还可能导致萜类化合物的结构发生变化或发生过氧化反应，降低生物活性，甚至产生异味或不稳定的副产物，影响产品的质量和安全性（Gholamian等人，2021）。因此，这些与不稳定性相关的特点严重限制了精油在食品保鲜和生物医学领域的广泛应用。为了解决这些问题，封装技术作为一种能够为活性成分提供物理保护并调控其释放行为的手段，被公认为是提高精油稳定性和实用性的关键策略。

目前，多种封装系统已被证明可以提升精油的稳定性和缓释性能，包括乳液（Guo等人，2024）、薄膜（Chang等人，2025）、微胶囊（Qiu等人，2023）和水凝胶（Gholamian等人，2021）。其中，脂质体因其独特的磷脂双层结构而备受关注，该结构使得亲水性和疏水性物质都能被同时包裹。而且，脂质体可以通过薄膜水合结合超声分散等方法轻松制备（Ebrahimi等人，2023b）。然而，传统的液态脂质体存在明显局限性。在水中，磷脂双层容易发生聚集和融合，同时还极易受到水的作用而发生水解，从而导致内容物泄漏和释放行为失控。这种不稳定性严重限制了它们的实际应用（Ebrahimi等人，2023a；Tai等人，2020）。因此，提高脂质体的包封效率，尤其是实现其在固态形式下的结构稳定，已成为亟需解决的关键技术难题。

为克服液态脂质体的局限性，人们开发了多层封装策略。在这种策略中，首先使用脂质体作为内层载体实现初步封装，然后再利用生物聚合物，尤其是多糖，构建外层保护性凝胶基质，从而形成典型的“核壳”结构，如脂质体-凝胶珠复合体。这种设计不仅显著提高了脂质体对机械应力、温度波动以及水分诱导的降解的抵抗能力，还能实现活性成分的持续且精确可控的释放（Zhao等人，2023）。脂质体与生物聚合物之间的相互作用，包括氢键作用，有助于形成致密且连续的界面层，进而提高封装系统的结构完整性以及释放行为的可控性（Lin等人，2019；Tai等人，2020）。基于交联亲水多糖网络的凝胶珠具有出色的负载能力和可逆的膨胀特性。脱水诱导的固化进一步强化了三维网络结构。在脱水固化之后，三维网络结构得到进一步强化，有效抑制了被包裹活性成分的迁移，使其能够通过吸收水分逐渐释放，从而提高活性成分的保留能力并延长其功能寿命（Huang等人，2023；Torabiardekani等人，2023）。如前所述，特别是在固化过程中保持脂质体的完整性，是克服脂质体递送系统应用局限性的关键步骤。在多层封装策略中，外层凝胶基质在维持结构完整性和调控释放行为方面发挥着重要作用。例如，Li等人（2024b）发现，由壳聚糖/结冷胶制成的凝胶珠能够有效保护封装在大豆蛋白分离物/低聚果糖微胶囊中的茶树精油，从而提高其保留效率和缓释性能。这一发现为亲水多糖凝胶网络作为外层保护屏障的可行性和优势提供了有力证据。基于此，本研究开发了一种新型的脂质体-凝胶珠复合系统。该系统利用罗望子胶形成外层凝胶珠，用于包裹含有鼠尾草精油的纳米脂质体。罗望子胶是一种富含羟基的亲水多糖，具有若干独特特性，使其特别适合用于构建基于脂质体的递送系统。而壳聚糖和海藻酸钠通常需要交联剂才能实现凝胶稳定（Reichembach等人，2024；Zhang等人，2023），但罗望子胶由于其固有的低溶解度，能够在无水乙醇中通过溶剂诱导的物理凝胶化作用形成稳定的凝胶珠。这一独特性质不仅简化了制备流程，还有助于将脂质体固定在凝胶基质中（Zhang等人，2017）。此外，罗望子胶丰富的羟基可以与磷脂头基形成大量的氢键作用，从而加强凝胶网络与脂质体膜之间的界面粘附力，提高复合系统的结构完整性（Malviya等人，2021；Kostritskii等人，2017）。结合脱水固化作用，这些分子间相互作用有助于形成致密、低渗透性的凝胶壳，有效降低体系内的水分渗透性，抑制水介导的磷脂水解。因此，该复合基质有助于保持脂质体膜结构的完整性，提高储存过程中被包裹化合物的保留率（Ebrahimi等人，2023a）。此外，与传统主要起被动阻挡作用的多糖基质不同，罗望子胶具有天然的亲水性和吸湿性，能够实现湿度响应行为。在蘑菇储存过程中，由呼吸作用产生的水分可以被罗望子胶基质吸收，引发基质膨胀，进而促使被包裹的活性成分发生可逆扩散。这种湿度响应型释放机制能够实现鼠尾草精油的持续释放，并且释放过程受环境湿度调控，从而提高其在储存过程中的保鲜效果。

基于罗望子胶的这些独特理化特性，本研究开发了一种基于罗望子胶的脂质体-凝胶复合策略。该策略将物理凝胶化诱导的脂质体固定、氢键辅助的结构稳定以及湿度响应型可控释放功能整合到一个递送平台中，从而同时实现脂质体的固态稳定、鼠尾草精油的高效包裹以及湿度响应型的释放行为（图1）。据我们所知，这是首篇关于用于双孢蘑菇采后保鲜的湿度响应型罗望子胶珠/脂质体固态双重递送系统的报道。这一策略为挥发性生物活性成分的稳定化和可控递送提供了一种新颖且实用的方法，同时也拓展了基于多糖的响应型递送系统在采后保鲜和活性包装技术中的应用前景。

材料部分：鼠尾草精油购自中国吉安的吉安华硕香精有限公司。卵黄卵磷脂（纯度≥80%）、胆固醇（纯度>95%）以及维生素E油（纯度>98%，分子量为472.74 g mol-1）则分别购自中国上海的上海源恩生物科技有限公司、上海麦克莱恩生化有限公司以及南京杜力生物科技有限公司。

Lps-SEO脂质体悬浮液、TG/Lps-SEO混合溶液以及干/湿态复合珠粒：与以往报道的脂质体-凝胶递送系统相比，本研究通过将含有鼠尾草精油的脂质体包裹在罗望子胶凝胶珠中，开发出一种基于罗望子胶的脂质体-凝胶复合平台。该复合系统具有更高的包封效率、更好的结构稳定性，以及针对挥发性生物活性成分的可控释放功能。图1展示了在不同Lps-SEO与TG体积比下制备的复合系统的宏观外观以及形态特征。

结论：本研究开发了一种脂质体-凝胶复合系统，用于高效稳定并递送鼠尾草精油。通过将薄膜超声水合法与滴注技术相结合，成功制备出了具有理想结构特性的TG/Lps-SEO复合珠粒。在所有测试的配方中，TG/Lps-SEO-1展现出最佳的结构完整性、形态均匀性以及抗氧化能力，表明其形成了稳定的脂质体-凝胶复合网络。

数据可用性：数据可应要求提供。

作者贡献说明：杨雅芳：正式分析、概念构思。郭彦英：写作——审阅与编辑。王向友：写作——审阅与编辑。钟天：写作——审阅与编辑。北泽宏明：写作——审阅与编辑。李玲：写作——审阅与编辑、监督、资源提供、资金获取。王佳：写作——初稿撰写、方法学、研究实施、数据整理。李月园：软件应用、正式分析。冯雷：写作——初稿撰写、方法学、研究实施、数据整理。

未引用参考文献：Apel和Hirt，2004；Faraj和Nouri，2024；Gill和Tuteja，2010；Li和Liu，2024a；Pang和Wang，2010；Xu等人，2023；Zunino和Zygadlo，2004。

利益冲突声明：作者声明没有竞争性财务利益。

致谢：本研究得到了中国国家自然科学基金（项目编号31901765和31972144）的支持。

作者名单：王佳|冯雷|李月园|杨雅芳|王向友|郭彦英|北泽宏明|钟天|李玲
单位：中国山东理工大学农业工程与食品科学学院，淄博255000