不同脱乙酰度壳聚糖包覆的 DHA 藻油脂质体的性质：制备、理化表征及体外释放

《Food Hydrocolloids》：Properties of DHA algal oil liposomes coated with different deacetylation degrees chitosan: preparation, physicochemical characterization and in vitro release

　　

摘要

本研究通过多种表征技术，调查了不同脱乙酰度（DD）壳聚糖涂层对 DHA 藻油脂质体理化性质、稳定性及体外释放的影响。壳聚糖涂层使脂质体的包封率显著提高到 92.87%，超过了未修饰脂质体（89%）。透射电子显微镜揭示了壳聚糖涂层脂质体具有更均匀的分散性和更规则的形态。傅里叶变换红外光谱和 X 射线光电子能谱分析证实了壳聚糖成功吸附在脂质体表面，且脱乙酰度越高吸附增强。抗氧化实验表明，与未修饰脂质体相比，涂覆 90% 脱乙酰度壳聚糖的脂质体对 DPPH 和 ABTS 自由基的清除活性高出 1.2 倍。涂覆 90% 脱乙酰度壳聚糖的脂质体在酸性、离子和热胁迫下表现出优异的稳定性。在 4 °C 下储存 28 天后，包封效率保持在约 87%。相比之下，涂覆 50%、70% 和 80% 脱乙酰度壳聚糖的脂质体粒径显著增加，包封效率下降。此外，由于壳聚糖去质子化，脂质体在碱性条件下的稳定性下降。体外释放实验表明，壳聚糖涂层可以延缓 DHA 藻油的释放，例如 90% 脱乙酰度组在 48 小时后的释放率为 60.87%，且所有脂质体均符合一级动力学模型。体外模拟胃肠消化实验表明，壳聚糖涂层显著提高了脂质体的生物可及性，例如 90% 脱乙酰度组的生物可及性是未涂层脂质体的 2.5 倍。这些发现表明，用 90% 脱乙酰度壳聚糖涂覆 DHA 藻油脂质体可显著增强其稳定性，为功能性生物活性成分的高效递送和稳定化提供了理论依据和技术支持。

引言

二十二碳六烯酸（DHA）是一种重要的 Omega-3 多不饱和脂肪酸，内源性生物合成有限，需要营养补充（Castro 等，2016；Tocher，2015）。与传统鱼油相比，微藻 DHA 具有多种优势，如气味减少、来源更广泛稳定以及重金属残留风险较低（Gao 等，2024；Moomaw 等，2017）。其经过科学证实的生理功能包括维持人体心血管系统稳态（Djuricic 等，2025）、促进脑部和眼部发育（Shao 等，2025）、改善记忆（Takeyama 等，2019）以及调节肠道微生物群的结构和功能平衡（Xu 等，2020）。因此，它已逐渐成为未来食品产品中的关键活性成分（Tang 等，2025）。然而，DHA 藻油分子结构中的共轭双键使其在生产及储存过程中容易发生氧化反应，可能产生威胁人类健康的潜在毒性化合物，如丙二醛和胆固醇氧化产物（Deng 等，2023）。同时，其固有的疏水性导致其在水相食品基质中分散性差，从而损害其在人体胃肠道中的消化和吸收效率。

为了解决这些问题，研究人员开发了各种载体系统，如乳液（Chen 等，2025）、微胶囊（Zhang 等，2024）和脂质体（Yin 等，2021）。其中，脂质体因其优异的生物相容性、生物可降解性和保护能力而备受推崇（Lombardo 等，2022）。由磷脂组成的这种两亲性脂质体可以封装不同极性的食品成分，同时为生物活性物质提供物理屏障（Esposto 等，2021；Liu 等，2024）。然而，脂质体的有效性仍然有限。一方面，脂质体容易降解、聚集和融合，导致理化稳定性差。另一方面，磷脂膜对氧化和水解降解敏感，往往导致封装物质泄漏（Hosseini 等，2021）。因此，表面涂层已成为增强脂质体稳定性和功能特性的关键手段。用蛋白质、碳水化合物或功能物质（如糖脂、酯类和甘油）涂覆脂质体，可改变其表面电荷、亲水性和疏水性，同时有效调节其空间构象，从而改善其分散性、稳定性和递送效率。天然多糖具有来源广泛、高生物相容性和易于功能化等优势，使其成为理想的涂层材料。多糖可通过静电相互作用、氢键、共价键和分子力吸附到脂质体表面。一方面，增加囊泡间的静电排斥和空间位阻以抑制聚集和融合，从而增强物理稳定性。另一方面，致密的疏水屏障可防止氧气、自由基和酶的渗入，从而延缓磷脂氧化和水解，保护封装的活性物质（Kozhikhova 等，2018；Tan 等，2021）。壳聚糖（CS）（Altin 等，2018）、藻酸盐（Wu 等，2023）、透明质酸（Jaudoin 等，2023）、果胶（Lutta 等，2025）、环糊精（Zappacosta 等，2019）等物质已被证明能显著增强脂质体在复杂环境中的储存稳定性。此外，多糖的低毒性、生物可降解性以及潜在的黏膜黏附或靶向识别能力可能进一步扩展涂层脂质体在口服、透皮或靶向递送中的应用（Iftode 等，2025；Kim 等，2017）。

壳聚糖（CS）是一种源自甲壳类动物的天然阳离子多糖，由葡萄糖胺（GlcN）和 N-乙酰葡萄糖胺（GlcNAc）通过 β-(1→4) 糖苷键连接而成。由于其优异的生物相容性、生物黏附性和生物可降解性，壳聚糖可通过静电相互作用与阴离子脂质体结合，形成稳定的涂层层（Arkoun 等，2018；Peng 等，2023），保护脂质体免受渗透胁迫、紫外线辐射、高温和加速离心等各种环境胁迫的影响（Tan 等，2016）。在壳聚糖涂层脂质体领域，以往的研究主要关注壳聚糖的三个结构参数：分子量、化学取代度（如羧甲基化、季铵化）和脱乙酰度（DD）（Filipovi?-Gr?i? 等，2001；Kumar 等，2020；Aibani 等，2021；Aranaz 等，2021）。其中，脱乙酰度决定了游离氨基的含量，从而影响电荷密度、静电相互作用强度和涂层紧密度，被认为是影响脂质体稳定性和释放行为最关键的因素（El-Saadony 等，2025）。

虽然壳聚糖涂层脂质体在功能性食品中广泛用于封装各种生物活性成分，如维生素（Iida 等，2019）和酚类化合物（Guldiken 等，2019；Liu 等，2015），以及在医学中用于缓释和靶向药物递送（Yu 等，2019）。但仍很少有系统研究探讨脱乙酰度本身如何影响负载特定易氧化疏水性营养素（尤其是富含二十二碳六烯酸（DHA）的藻油）的脂质体的性能。大多数现有研究仅使用单一类型的壳聚糖，而未比较不同脱乙酰度的影响。因此，DHA 包封效率、稳定性、抗氧化保护能力和生物利用度对脱乙酰度变化的依赖性仍 largely 未知。因此，本研究用不同脱乙酰度的壳聚糖涂覆 DHA 藻油脂质体，系统调查了涂层脂质体的微观结构、稳定性和释放行为，旨在阐明壳聚糖脱乙酰度与脂质体关键特性之间的关系。研究结果提供了构建高效稳定 DHA 递送系统的理论依据。

章节摘要

材料与化学品

大豆卵磷脂（≥99%）购自佳和食品工业有限公司（中国深圳）。β-谷固醇购自陕西瑞茂生物科技有限公司（中国陕西）。DHA 藻油（DHA = 50%）由西安米线儿生物科技有限公司（中国西安）提供。吐温 -80 购自河南邦得力生物科技有限公司（中国河南）。壳聚糖（脱乙酰度 =50%，Mw<1000 Da，脱乙酰度 =70%，Mw=1000 kDa，>

理化性质

表 1 展示了 Lip 和不同脱乙酰度的 CS-Lip 的囊泡特性和包封效率。实验结果显示，所有 CS-Lip 的粒径、PDI 和包封效率均显著高于未涂层 Lip，且涂层将 Zeta 电位由负变正。因此，壳聚糖表面的质子化氨基（-NH₃⁺）与磷脂头基之间发生了静电相互作用

结论

本研究开发了不同的壳聚糖涂层脂质体，并实现了 DHA 藻油的稳定性及生物可及性增强。理化性质分析表明，壳聚糖涂层增加了脂质体的粒径，将其 Zeta 电位由负变正，同时使其微观结构更规则。FTIR 和 XPS 分析揭示，壳聚糖插入脂质体膜伴随氢键形成和静电

CRediT 作者贡献声明

Cikun Liu：写作 – 审阅与编辑，写作 – 初稿，项目行政，方法论，概念化。Yuanyuan Wang：软件，资源。yanwei liu：写作 – 初稿，软件，方法论，数据整理。Yuxin Bao：写作 – 初稿，软件，方法论，数据整理。Xuepeng Li：监督，资源，概念化。Jinxiang Wang：软件，资源。Jianrong Li：软件，资源

未引用参考文献

Djuricic and Calder, 2025; El-Saadony et al., 2025; Filipovi?-Gr?i? et al., 2001; Korkmaz and Severcan, 2005; Liu et al., 2018; Liu et al., 2016; Lombardo and Kiselev, 2022; Wang and Roman, 2023.

利益冲突声明

作者声明他们没有利益冲突。

利益冲突声明

? 作者声明他们没有已知的竞争财务利益或个人关系，可能会影响本文中报告的工作。

致谢

这项工作得到了 国家重点研发计划（2023YFF1103505）的支持。

Yanwei Liu|Yuxin Bao|Cikun Liu|Yuanyuan Wang|Jinxiang Wang|Jianrong Li|Xuepeng Li

渤海大学食品科学与工程学院，鲜活农畜水产品贮运加工与安全保障技术国家地方联合工程研究中心，中国锦州