白藜芦醇是一种主要存在于葡萄、花生、虎杖等植物中的天然多酚，具有抗氧化、抗菌消炎、抗心血管疾病、抗肿瘤等多种生物活性，在食品、药品及日化品领域都有广泛应用。但由于白藜芦醇性质不稳定、水溶性差等特点，限制了其应用范围，因此，利用运载体系提高其生物利用度是一个关键的研究方向。
中国农业科学院农产品加工研究所，农业农村部农产品加工综合性重点实验室的田艳杰、刘红芝*、王 强*等总结了白藜芦醇理化性质及生物活性，并对近年来有关白藜芦醇的运载体系进行综述，提出现有运载体系存在的问题，以期为白藜芦醇的运载体系的发展提供参考。
1、白藜芦醇理化性质
白藜芦醇化学名称为3,5,4’-三羟基苯二烯，熔点256～258 ℃，为无味、白色的针状结晶，易溶于有机溶剂，难溶于水，化学性质不稳定性，需在低温避光的条件下保存，可与三氯化铁-铁氰化钾、氨水发生显色反应。白藜芦醇的存在形式主要有4 种：顺、反式白藜芦醇和顺、反式白藜芦醇苷，其中反式白藜芦醇具有芳香环、酚羟基及双键等官能团，且具有相对较高的稳定性。近年来白藜芦醇的多种生物活性被广泛研究，因此在食品、药品及化妆品行业的需求不断增加，但其在植物中的含量相对较少，因此，相关研究着重于提高植物中白藜芦醇含量或人工合成白藜芦醇。
2、白藜芦醇生物活性
抗氧化作用
正常细胞代谢会通过谷胱甘肽、超氧化物歧化酶和过氧化氢酶等通过解毒产生过氧化氢、羟自由基等氧化中间体。正常生理条件下代谢是处在一种动态平衡中，但是若发生氧化中间体的异常积累，会导致体内氧化与抗氧化失衡，加速生物体的老化。活性氧（ROS）在细胞信号传导控制体内氧化/抗氧化中具有重要意义。白藜芦醇具有抗氧化性，可清除自由基，抑制ROS的生成。
抗炎作用
白藜芦醇抗菌抗炎作用可在受真菌感染的葡萄植株中发现。炎症是机体在损伤刺激下产生的一种生理应激反应，如果不能有效控制，就会引起慢性疾病或对机体造成更大的损伤。研究表明，白藜芦醇可抑制促炎细胞因子的表达，减少炎症的发生，同时促进抗炎细胞因子的表达。
抗菌作用
相比于白藜芦醇的抗氧化及抗炎作用，白藜芦醇的抗菌作用研究较少，但也是近年来的研究热点。白藜芦醇能够抑制细菌和真菌生长，改变毒性因子的表达，减少生物膜的形成，降低其运动性并影响细菌对各种常规抗生素的敏感性。痤疮是常见的皮肤病，由皮质堵塞、金黄色葡萄球菌感染等多种因素引起，研究发现白藜芦醇比抗菌药物过氧化苯甲酰具有更好的抗痤疮作用。同时，白藜芦醇可用于治疗皮肤癣菌病。
抗心血管疾病作用
研究表明，白藜芦醇可预防高水平的总胆固醇、甘油三酯、低密度脂蛋白胆固醇和高密度脂蛋白胆固醇，并减少高脂肪饮食和脂多糖诱导的动脉粥样硬化病变，说明其具有降脂和抗动脉粥样硬化的潜力。白藜芦醇可改善全心肌缺血和再灌注后的心脏功能，并减少单次和齐射心律失常、室性心动过速、心室颤动等情况。另外，白藜芦醇还能提高一氧化氮的生物利用度，促进与血管舒张相关的信号调节与转导，影响离体人肺内小动脉血管的张力。以上研究表明，白藜芦醇可以舒张血管并改善动脉粥样硬化，具有广泛的心血管保护作用，是一种很有潜力的生物活性成分。
抗肿瘤作用
在白藜芦醇的多种生物活性中，以其抗肿瘤作用展开的研究相对较多。癌细胞的扩散和转移是恶性肿瘤的重要标志，癌细胞会通过血液系统和淋巴系统扩散到全身，从而形成新的肿瘤。研究表明，白藜芦醇可通过多种机制和靶点抑制肺癌、肝癌、胰腺癌、结肠癌等肿瘤细胞增殖，促进癌细胞凋亡。在抑制肿瘤细胞增殖方面，白藜芦醇可以调控癌细胞的生长周期，通过阻滞癌细胞增殖的S期抑制癌细胞DNA合成。在体外和完整细胞中可抑制血清/糖皮质激素调节激酶-1，抑制人肝癌细胞的增殖和存活。
3、白藜芦醇的食品运载体系
白藜芦醇具有多种生物活性，可作为功能成分应用于食品及保健品中，但在相关产品制备过程中通常需要进行加工（温度、压力）与贮存（光照）。由于白藜芦醇水溶性差、稳定差以及见光易发生异构化，其生物利用度较低，且食品加工工艺可能进一步降低其生物利用度，从而限制了白藜芦醇的应用。通过纳米颗粒、乳液、脂质体、水凝胶、CD等运载体系（图1）将白藜芦醇进行包埋可以显著改善其稳定性及水溶性，从而提高白藜芦醇的缓释功效并增加其生物利用度。不同白藜芦醇运载体系的特性如表1所示。
纳米颗粒
纳米颗粒通过氢键和疏水相互作用包埋白藜芦醇，增加其溶解度，减少其在胃肠道中的破坏，从而达到缓释的目的。纳米颗粒载体主要有蛋白质纳米颗粒、多糖纳米颗粒和蛋白质-多糖复合颗粒等。此外，根据不同的造粒工艺，颗粒分为挤出颗粒和干燥颗粒。纳米颗粒具有体积小、稳定性高、负载率高等特点，可减少活性成分在食品加工和贮藏中的损失。
乳液
传统乳液是将油相和水相混合，添加乳化剂经高压均质、超声乳化、高压微射流等形成的分散系，根据油-水两相的相对分散性，可将其分为水包油（O/W）型乳状液和油包水（W/O）乳状液。乳液体系是热力学不稳定体系，在贮藏和加工过程中容易受到温度、pH值、离子强度等因素影响，会出现分层、破乳等现象。针对这些问题，研究人员以纳米乳液、多重乳液、Pickering乳液等多种不同结构和性质的乳液体系包埋白藜芦醇，以提高其生物利用度。
不同白藜芦醇乳液的制备方法及特性如表3所示。
脂质体
脂质体是一种由磷脂双分子层结构组成的球形囊泡，具有疏水尾部和亲水头部，因此可以同时运载亲水性物质和亲脂性物质。脂质体可将亲水分子封装在内部水性内腔中，而亲脂性分子主要分布在脂质双层内，其粒径在几十纳米到几微米之间，具有生物相容性好的特点，可实现跨细胞转运。制备方法主要有薄膜分散法、逆向蒸发法、乙醇注入法、冻融法、复乳法等。目前，脂质体已被美国食品药品监督管理局认定为安全和可生物降解的载体。许多研究表明，脂质体可以通过疏水相互作用，氢键及静电相互作用将白藜芦醇装在疏水的双分子层中，提高其溶解性及稳定性。但脂质体具有半衰期短、稳定性差等缺点，容易导致负载物的泄漏，因此研究人员常对脂质体进行修饰改性，增强体系的稳定性以及提高其适用性。
水凝胶
水凝胶是通过物理或化学交联制成的能够在水介质中膨胀的三维网络状聚合物体系，不同材料能够组合形成不同功能和性状的水凝胶。水凝胶具有高封装效率、可靠的化学稳定性以及理想的微环境，并通过响应不同的环境条件来实现靶向释放，被认为是一种有良好应用前景的递送系统。交联空间网络结构赋予水凝胶优异的溶胀以及持水能力，使其成为封装生物活性成分的理想递送系统，同时可以保护活性成分免受胃肠道疾病侵害。
环糊精包合物
CD是由葡萄糖单体（吡喃葡萄糖）通过α-1,4-糖苷键连接形成的天然环状低聚糖。根据葡萄糖的数量，可分为α-CD、β-CD和γ-CD，其分别由6、7、8 个葡萄糖单体构成。CD是1 个中空的圆锥形三维结构，具有0.79 nm的锥形腔深，而顶部和底部的直径都随着葡萄糖单位的数量而增加。亲脂性的亚甲基和醚键位于CD空腔内侧，亲水性的羟基位于外侧，从而形成了“内疏水、外亲水”的结构特点。目前α-CD、β-CD和γ-CD已获得美国食品药品监督管理局的安全认定，并且可以商业化生产。相比较其他几种CD，β-CD具有成本低、应用范围广的特点，因此被人们广泛研究。
结语
白藜芦醇是一种具有抗氧化、抗炎、抗菌、抗心血管疾病、抗肿瘤等多种生物活性的酚类物质，在食品中具有广阔的应用前景，但水溶性差、稳定性差等因素导致其生物利用度低，限制了其在食品中的开发与利用。为此，研究者们设计出各种白藜芦醇食品运载体系，这些运载体系可以增加白藜芦醇的溶解性、稳定性及生物利用度。
但目前的研究中还存在一些不足：
1）在制备纳米乳液、多重乳液运载体系时，需要加入表面活性剂，常见表面活性剂具有一定的毒副作用，如对黏膜的刺激性、对皮肤的致敏性、致癌致畸性等，因此，运载体系缺乏天然、无毒、安全的乳化剂；
2）纳米颗粒递送系统比复合物运载体系更稳定，但单一蛋白颗粒对环境变化比较敏感，容易受到pH值、温度等因素影响；
3）目前关于白藜芦醇在运载体系研究主要集中在体外模拟方面，且多为初级研究，而对代谢及消化吸收机制的研究相对较少；
4）运载体系制备过程较复杂，生产成本较高，因此制备方法仍处于实验室研究阶段，不适合工业化生产；
5）对运载体系运载白藜芦醇的靶向性研究不足，较难实现白藜芦醇的靶向释放，因此白藜芦醇的生物利用度不高，生物活性不明显。
针对上述问题，可以重点研究以下方面：
1）大力开发安全、无毒的表面活性剂（蛋白质、多糖），以提高运载体系的安全性；
2）深入研究多糖与蛋白质结合制备，两者可通过共价结合或非共价结合增强纳米颗粒的稳定性；
3）加强对白藜芦醇代谢消化机制的研究，开展动物实验以确定其代谢途径、毒性等；
4）研究适合产业化生产的制备工艺，深入并拓宽运载体系在食品领域（如功能饮料、奶茶、保健食品、3D打印等）的应用；
5）对运载体系进行修饰改性或者将多种运载体系结合，更好地实现白藜芦醇的靶向缓释，进一步提高白藜芦醇的生物利用度。
01
通信作者简介
王强，二级研究员，博士生导师，国际食品科学院院士，2021年中国工程院院士增选有效候选人。现任中国农业科学院农产品加工研究所特约顾问，九三学社中央农林委委员，“国家花生产业技术体系”加工研究室主任。全国优秀科技工作者，全国首批农业科研杰出人才，全国科技助力精准扶贫先进个人，入选国家“百千万人才工程”并获“有突出贡献中青年专家”荣誉称号，享受国务院特殊津贴，农业部“粮油加工技术与工程”创新团队首席，中国农业科学院领军人才，中国粮油学会花生食品分会会长，中国食品科学技术学会植物基食品分会副理事长，《Journal of Integrative Agriculture》食品栏目执行主编，《NPJ Science of Food》编委、《Foods》客座主编。
长期从事粮油加工与营养健康领域科学研究，首次构建了花生加工适宜性评价技术，筛选出加工专用品种，解决了我国花生混收混用、产品品质差的瓶颈问题；颠覆了传统压榨技术与方法，建立了国内第一条花生低温制油与蛋白联产生产线，开发出高品质系列新产品，推动了花生加工业的高质量发展；在国际上首次提出高水分挤压过程中蛋白纤维结构形成的“分层叠变”新理论，创建了基于高水分挤压的植物基肉制品颠覆性加工技术，革新设计了智能化加工装备和可视化平台，引领了产业发展方向。主持“十三五”国家重点研发计划专项（基础研究类）、国家自然科学基金、863、公益性农业行业科研专项等国家项目40余项。以第一完成人获得2014年国家技术发明二等奖、2013和2019中华农业科技奖一等奖、2015年中华农业科技奖“优秀创新团队类”、2012年ICC最高学术奖、2014年中国专利优秀奖、2017年中国商业联合会科学技术奖特等奖、2019年中国农业农村十大新装备，主笔撰写的《关于大力发展新疆花生产业夯实新疆长治久安基础的建议》、《关于“大力推动我国花生产业高质量发展”的建议》分别得到中共中央领导和国务院领导的批示。授权发明专利90余项（其中国际专利12项），软件著作权12项，制修订国家和行业标准9项，出版著作12部（英文专著3部），发表学术论文330余篇，其中SCI 论文120篇、JCR一区57篇、ESI全球前1%高被引论文2篇、F5000高被引论文1篇，总影响因子792，被引近3000次，培养硕博研究生、博士后及外国留学生100多人。
刘红芝，博士，研究员，博士生导师，美国康奈尔大学访问学者，植物蛋白结构与功能调控创新团队骨干。入选农业农村部“优秀青年”、“农产品加工业十佳杰出青年科技人才”，中国农业科学院“青年英才”、“十佳青年”、河北省油料产业技术体系农产品加工岗位专家、《Frontiers in Nutrition》与《Molecules》客座主编。长期从事花生加工适宜性分子机制及多糖修饰改性机理研究，主持国家重点研发计划课题、自然基金面上项目等国家级和省部级项目/课题20余项，获国家技术发明二等1项（第3）、中华农业科技奖等省部级奖5项（第2/4/4/4/6）、中国农业农村十大新装备1项（第2）、中国专利优秀奖1项（第3）、中国商业联合会科学技术奖特等奖等社会力量奖3项（第1/3/4）。在《Redox Biology》、《Carbohydrate Polymers》等期刊发表论文100余篇，其中SCI收录45篇。副主编著作2部，参编9部（其中英文著作2部）。授权国际专利5件、国家发明专利48件，制修订农业行业标准5项。
02
第一作者简介
田艳杰，2020级硕士研究生，主要研究方向为多酚物质载体构建及其应用研究。 目前已在《Critical Reviews in Food Science and Nutrition》、《中国粮油学报》等期刊上发表学术论文4篇。
本文《白藜芦醇的生物活性及其运载体系研究进展》来源于《食品科学》2023年44卷1期371-379页，作者：田艳杰，石爱民，刘红芝，代蕾，刘哲，王强。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20220308-104。点击下方阅读原文即可查看文章相关信息。
图片来源于文章原文及摄图网。
为构建多元化食物供给体系并兼顾生态环境保护，并形成以生物多样性保护促进食品生产的可持续性，北京食品科学研究院和中国食品杂志社将与北方民族大学、皖西学院、宿州学院、滁州学院于 2023年5月13-14日在中国宁夏银川 共同举办“ 生态保护与食品可持续发展国际研讨会 ”。本届研讨会将围绕新资源食品挖掘、动植物、微生物可替代蛋白、食用菌等食物资源的开发现状、重要创新进展及存在的问题开展研讨，探讨未来食品发展方向，通过展示我国生态保护与食品可持续发展等领域的最新科研成果，搭建科研单位与企业产学研结合的平台，共同促进我国食品产业发展快速踏入新里程。
Food Science of Animal Products（ISSN: 2958-4124, e-ISSN : 2958-3780）是一本国际同行评议、开放获取的期刊，由北京食品科学研究院、中国肉类食品综合研究中心主办，中国食品杂志社《食品科学》编辑团队运营，属于食品科学与技术学科，旨在报道动物源食品领域最新研究成果，涉及肉、水产、乳、蛋、动物内脏、食用昆虫等原料，研究内容包括食物原料品质、加工特性，营养成分、活性物质与人类健康的关系，产品风味及感官特性，加工或烹饪中有害物质的控制，产品保鲜、贮藏与包装，微生物及发酵，非法药物残留及食品安全检测，真实性鉴别，细胞培育肉，法规标准等。
投稿网址：
https://www.sciopen.com/journal/2958-4124
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