均質化技術對營養(yǎng)級納米脂質體包載高油酸棕櫚油物理穩(wěn)定性的影響研究

一、介紹

本文隸屬于微射流均質機應用專題，全文共3800 字，閱讀大約需要 20 分鐘

摘要

本研究系統(tǒng)比較了微射流均質、超聲波和轉子-定子三種制備技術對高油酸棕櫚油（HOPO）納米脂質體物理穩(wěn)定性的影響。結果表明，微射流均質技術制備的納米脂質體具有優(yōu)的物理穩(wěn)定性，其平均粒徑最?。?00.3±1.7 nm），多分散指數低（0.13±0.01）；超聲波技術制備的樣品則表現(xiàn)出最佳的膠體穩(wěn)定性（Zeta電位-55.9±0.8 mV）。研究還發(fā)現(xiàn)HOPO的加入顯著提高了納米脂質體的儲存穩(wěn)定性，在4℃條件下儲存35天后，含HOPO樣品的粒徑增長幅度較對照組降低40%。本研究為食品工業(yè)中功能性油脂的高效遞送提供了重要的技術參考

關鍵詞：

納米脂質體；微射流均質；高油酸棕櫚油；物理穩(wěn)定性；Zeta電位；粒徑分布；響應面優(yōu)化食品遞送系統(tǒng)

二、整體框架

本篇文章的整體框架如下所示：

三、引言

高油酸棕櫚油（HOPO）作為一種富含生物活性成分的功能性油脂，其高含量的β-胡蘿卜素（可達500-700 mg/kg）和維生素E等天然抗氧化劑，不僅具有重要的營養(yǎng)功能，更能通過與磷脂分子的協(xié)同作用增強脂質體膜的穩(wěn)定性。

當前納米脂質體的主要制備技術包括微射流均質、超聲波處理和轉子-定子分散等。其中，微射流均質技術憑借其高效的粒徑控制能力和良好的工藝重復性，在工業(yè)化生產中展現(xiàn)出優(yōu)勢；超聲波技術則以設備簡單、成本低廉見長；而轉子-定子技術則在處理高黏度體系時具有明顯優(yōu)勢。然而，這三種技術在能耗效率、產品穩(wěn)定性和活性成分保護等方面的比較研究仍顯不足。

基于此，本研究采用響應面法系統(tǒng)優(yōu)化制備工藝參數，重點考察微射流均質、超聲波和轉子-定子三種技術對HOPO納米脂質體物理穩(wěn)定性的影響規(guī)律。通過表征粒徑分布、Zeta電位和多分散性指數等關鍵指標，結合儲存穩(wěn)定性實驗，建立工藝-結構-性能的構效關系，為功能性油脂納米載體的工業(yè)化應用提供理論依據和技術支持。

四、基本流程

粗脂質體制備

原料混合

• 將大豆卵磷脂（含16%磷脂酰膽堿、14%磷脂酰乙醇胺、10%磷脂酰肌醇、34%甘油三酯）與高油酸棕櫚油（HOPO）按實驗設計比例混合。

水合過程

• 溫度控制：35℃恒溫攪拌（1000 rpm，10 min）

• 水相添加：緩慢加入Milli-Q純水

• 初級均質：高速均質器（Ultra-Turrax T25，20,000 rpm，12 min）

• 產物特征：形成多層囊泡（MLV），粒徑范圍1-5 μm

微射流均質處理

將粗脂質體樣品在微射流均質機中以 75 μm Z 型交互腔進行處理；通過改變壓力（500–1500 bar）與循環(huán)次數（2–6 次）來調控粒徑。整個過程中使用冰水浴將懸浮液溫度控制在 < 35 °C。

超聲處理

取 80 mL 粗脂質體懸浮液置于 100 mL 燒杯中，使用  超聲波（1/2″探頭，20 kHz）按表 2 設計的“時間 (min)”與“振幅 (%)”進行超聲處理；冰水浴控溫 < 35 °C。

轉子-定子處理

將粗脂質體懸浮液連續(xù)循環(huán)通過轉子-定子系統(tǒng)，按表 2 的設計調節(jié)轉速（15000–25000 rpm）與處理時間（0.5–4 min）；2 °C 水循環(huán)系統(tǒng)控溫 < 35 °C。

五、結果與討論

1、均質技術對納米脂質體特性的影響

三種技術均能制備出粒徑 ≤ 200 nm 的納米脂質體。

• 微射流（MF） 得到的粒徑最小且分布最集中（低 100.3 nm，PdI = 0.13），可通過調節(jié)壓力與循環(huán)次數精準控制。

• 超聲（US） 可將粒徑降至 149.2 nm，但 PdI 稍高（0.20），主要受超聲時間和振幅影響。

• 轉子-定子（RS） 所得粒徑最大，最小為 163.6 nm，PdI 可達 0.25，受轉速與處理時間主導。

Zeta 電位穩(wěn)定性：US（?55.9 mV）＞ RS（?51.6 mV）＞ MF（?46.6 mV）。

對所有技術建立 RSM 模型并進行方差分析（ANOVA）。僅保留 p < 0.05 的顯著模型；所有模型的 R2 均 > 0.90，且失擬項 p > 0.05，表明模型擬合良好、可用于預測。

微射流均質對納米脂質體穩(wěn)定性的影響

• 粒徑：隨壓力和循環(huán)次數的增加而顯著減??；最高壓力（1500 bar）+ 6 次循環(huán)可得到 100.3 nm。油濃度升高會增大粒徑（長鏈油酸插入磷脂雙層），而卵磷脂濃度升高則使粒徑減小（形成更多囊泡）。
• Zeta 電位：范圍為 ?32.1 ~ ?46.6 mV，處于高穩(wěn)定區(qū)間。壓力與循環(huán)次數的增加會削弱電位，可能因氧化或空氣混入。提高油濃度可維持更負的電位，推測與其抗氧化成分協(xié)同卵磷脂有關。
• PdI：0.13–0.28，均 < 0.3，表明體系高度均一；循環(huán)次數增加可明顯降低 PdI。

超聲波對納米脂質體穩(wěn)定性的影響

• 粒徑：隨超聲時間延長和振幅增大而減?。?0 min、100 % 振幅下可獲得 149.2 nm。油濃度升高同樣增大粒徑。
• Zeta 電位：整體在 ?32.4 ~ ?55.9 mV 之間，處于高穩(wěn)定區(qū)。長時間超聲使電位絕對值減小，可能與空化產生的自由基促進磷脂水解/氧化有關。
• PdI：隨超聲時間和振幅增加而降低；更長的處理時間和更高振幅帶來的強空化作用有助于粒徑均勻化。

轉子-定子因子對納米脂質體穩(wěn)定性的影響

• 粒徑：隨轉速和處理時間增加而減小；最高轉速（25000 rpm）+ 4 min 可將粒徑降至 163.6 nm。油濃度和卵磷脂濃度對粒徑的影響趨勢與上述兩種技術一致。
• Zeta 電位：范圍 ?27.3 ~ ?51.6 mV，整體仍屬高穩(wěn)定。
• PdI：0.25–0.56，明顯高于前兩種技術，說明粒徑分布較寬；提高轉速和時間可在一定程度上改善均一性。

納米脂質體的優(yōu)化及貯藏物理穩(wěn)定性

通過 RSM 分別對三種技術進行二次優(yōu)化：

• 以粒徑、Zeta 電位絕對值和 PdI 最小化為目標；
• 在此基礎上，進一步大化 HOPO 載量以考察其對穩(wěn)定性的影響。

將所得優(yōu)配方于 4 °C 貯藏 35 d，每 7 d 取樣測定粒徑、Zeta 電位及 PdI（表 6）。

粒徑變化：

• MF 與 US 制備的樣品在整個貯藏期內粒徑均 < 200 nm。
• 高油載量 US 樣品的粒徑增幅最?。▋H 2.7 %），而 RS 高油樣品增幅最大（15.2 %）。

Zeta 電位變化：

• 高油載量 MF 樣品電位絕對值下降較大（18.9 %）；US 與 RS 樣品下降幅度更小（≤ 26 %），表明高油濃度可在一定程度上提高電位穩(wěn)定性。

PdI 變化：

• MF 與 US 樣品的 PdI 仍 < 0.3，保持高度均一；RS 樣品在高油載量時 PdI 升至 0.35，分布趨于不均。

透射電鏡（TEM）觀察

優(yōu)條件下制備的納米脂質體呈球形單層囊泡結構，粒徑與 DLS 結果一致，進一步驗證三種技術均可獲得納米級脂質體

MF 與 US 優(yōu)脂質體中 β-胡蘿卜素的含量

β-胡蘿卜素易受熱降解。

HPLC 結果顯示：粗脂質體懸浮液中 β-胡蘿卜素含量為 6.49 × 10?3 mg mL?1。經微射流處理后保留率 92.9 %（下降 7.09 %）；經超聲處理后保留率 61.2 %（下降 38.83 %）。

表明微射流技術對 β-胡蘿卜素的破壞最小，可能與超聲局部瞬時高溫有關。

六、結論

采用響應面法（RSM）對三種均質技術——微射流（MF）、超聲（US）和轉子-定子（RS）——在包埋高油酸棕櫚油（HOPO）納米脂質體制備中的工藝與配方進行了系統(tǒng)優(yōu)化。

• 微射流技術 在所考察范圍內綜合表現(xiàn)優(yōu)，可獲得最小粒徑（≈ 100 nm）和低多分散指數（PdI < 0.15），體系均一性最好。
• 三種技術均能制備粒徑 < 200 nm 的納米脂質體，均符合“納米脂質體”定義。

通過優(yōu)化 HOPO 載量發(fā)現(xiàn)，提高油含量可顯著提升脂質體在 4 °C、35 d 貯藏過程中的物理穩(wěn)定性：

• 微射流與超聲條件下，高油樣品的粒徑增長、Zeta 電位絕對值下降及 PdI 增幅均低于低油樣品。

• 結果表明HOPO 中的抗氧化成分（如 β-胡蘿卜素）與磷脂雙分子層存在協(xié)同抗氧化作用，從而延緩脂質體聚集與氧化降解。

微射流均質處理整體解決方案

參考文獻

[1]Juan David Beltrán, Ricaurte L , Estrada K B ,et al.Effect of homogenization methods on the physical stability of nutrition grade nanoliposomes used for encapsulating high oleic palm oil[J].LWT, 118[2025-08-09].DOI:10.1016/j.lwt.2019.108801.