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Background

近年来，Lipophilic Polyphenols (LP) 由于其健康益处而受到广泛关注。这类化合物在食品、药物和化妆品中都有潜在的应用，但由于其在水中的低溶解性，其应用受到了限制。为了克服这一挑战，研究者们已经开发了多种方法来提高LP的水溶性和生物可利用性。其中，使用纳米乳液作为载体是一个有效的策略，因为它可以提供一个稳定的液滴分散体系，从而有效地包埋和传递LP。

Introduction

本研究扩展了先前的pH驱动方法，探讨了3 种可能的多种多酚包埋方法，目的是最大化包埋效率和性能。这3 种方法都基于pH驱动的原理，但具有不同的操作步骤和条件。研究的核心是探索如何在一个步骤中同时包埋多种多酚，这是一个具有挑战性的任务，因为每种多酚都有其独特的化学性质和行为。

三种pH驱动的多酚包埋方法

图1 3 种pH驱动方案的示意图

直接包埋法（CQR）E

在这种方法中，3 种LPs（Curcumin、Resveratrol和Quercetin）首先在同一碱性溶液中溶解，然后将其添加到纳米乳液中。当pH值降低时，所有3 种多酚都应该同时从水相移动到纳米乳液的脂质液滴的疏水核心中。这种方法的主要优点是它简单且易于实施，因为它只需要准备一个纳米乳液和一个多酚溶液。

分步包埋法（C+Q+R）E

在这种方法中，3 种LPs分别在3 个不同的碱性溶液中溶解，然后都添加到同一个纳米乳液中。这种方法的主要缺点是需要准备三种碱性LP溶液而不是一种。但是，当不同的LPs有不同的溶解要求时，这种方法可能会很有用，例如，需要不同的pH值来溶解和稳定它们。

组合包埋法CE+QE+RE

在这种方法中，使用pH驱动方法分别准备3 种LP-loaded的纳米乳液，然后将它们混合在一起。这种方法的主要缺点是它更加繁琐和耗时：需要准备3 种碱性LP溶液而不是一种；需要将这些碱性溶液添加到3 种不同的纳米乳液中；并且需要将3 种纳米乳液混合在一起。然而，这种方法的一个潜在优点是其灵活性。在某些情况下，可能希望将不同的营养素包含在不同的液滴中，例如，具有不同大小、组成或乳化剂类型的乳液。

实验结果

1. 所有3 种方法都能成功地创建载有多种多酚的纳米乳液。

图2 3 种不同pH驱动方案对（a）三刺激色坐标和（b）负载LP的纳米乳液整体外观的影响

2. 这些纳米乳液在物理化学性质和胃肠道命运方面都表现出良好的性能。

图3 驱动方案对GIT不同区域LP负载纳米乳液的（a）平均粒径和（b）ζ电位的影响

3. 但是，存在不同LPs的行为差异。特别是，quercetin的包埋率和胃肠道稳定性明显较低，这归因于其在碱性条件下的更大的化学降解敏感性和其较低的水-油分配系数。

图4 负载方案对LPs包封效率的影响

图5 pH驱动方法对LP的（a）胃肠稳定性和（b）生物可及性的影响

Conclusion

总的来说，本研究中开发的所有pH驱动方法都适用于包埋多种多酚，为提高LP的水溶性和生物可利用性提供了有效的方法。然而，不同LPs的行为存在差异。包埋条件可能需要针对每种LP进行定制，例如，使用不同的溶解条件或传递系统。这些发现为LP的食品和药物应用提供了新的机会，也为未来的研究提供了宝贵的参考。

作者简介

第一作者简介

周华璐，美国佐治亚大学食品科学与工程系助理教授。美国马萨诸塞大学阿默斯特分校，博士，博士后。 着重于利用乳液技术来提高食品营养元素的价值和发展新型未来功能食品。目前主要集中在植物肉、蛋、奶的表征、开发和营养强化。 发表超过40 篇SCI学术论文（Google Scholar引用率1 435次，H指数24），研究成果被多个美国食品学会和媒体报道。目前为美国食品技术协会（IFT）营养部秘书，并担任10余个食品科学领域顶级期刊审稿人。

通信作者简介

David Julian McClements，马萨诸塞大学阿默斯特分校分校食品科学系杰出教授，2019起任浙江工商大学特聘教授和首席科学家。主要研究方向是食品高分子和胶体，擅长构建构建食品运载体来包裹和运输活性成分，包括构建稳定的食品乳液，提高营养元素在人体内的吸收效率和食品组分在人体胃肠道系统中的命运。1989年在英国利兹大学取得食品科学博士学位，并分别在利兹大学，加尼福尼亚大学戴维斯分校和爱尔兰科克郡大学做博士后。至2023，获得科研经费超过1.2千万美元，已发表学术论文1 000多篇（H-index 183），12 个专利，论文被引用14万多次，其总引用率在农业科学领域全球ESI高被引学者榜单第一名。

Utilization of pH-driven methods to fortify nanoemulsions with multiple polyphenols

Hualu Zhoua, Bingjing Zhengb, David Julian McClementsb,c,*

a Department of Food Science and Technology, College of Agricultural and Environmental Sciences, University of Georgia, Griffin, GA 30223, USA

b Biopolymers and Colloids Laboratory, Department of Food Science, University of Massachusetts, Amherst, MA 01003, USA

c Department of Food Science & Bioengineering, Zhejiang Gongshang University, Hangzhou 310018, China

*Corresponding author.

Abstract

Simple but effective methods are required to incorporate multiple bioactive polyphenols into delivery systems to increase their dispersibility, stability and bioavailability. We developed and tested three pH-driven protocols for creating nanoemulsions loaded with multiple lipophilic polyphenols. These protocols differed in how the different polyphenols were incorporated into the nanoemulsions. The impact of these three methods on the formation, properties, and gastrointestinal fate of nanoemulsions loaded with curcumin, resveratrol, and quercetin was investigated. The three methods produced nanoemulsions with similar initial particle properties: droplet diameters (0.15, 0.16, and 0.15 μm) and zeta-potentials (–59, –58, and –58 mV), respectively. However, the average encapsulation efficiencies (82%, 88%, and 61%), gastrointestinal stabilities (83%, 97%, and 29%) and bioaccessibilities (77%, 90%, and 73%) for curcumin, resveratrol, and quercetin were somewhat different. In particular, more quercetin degradation occurred using the approach that held it under alkaline conditions for extended periods. In general, the pH-driven method provides researchers with a versatile approach of incorporating multiple polyphenols with different characteristics into functional food and beverages using a simple and inexpensive method.

Reference:

ZHOU H L, ZHENG B J, MCCLEMENTS D J, et al. Utilization of pH-driven methods to fortify nanoemulsions with multiple polyphenols[J]. Food Science and Human Wellness, 2024, 13(4): 1943-1950. DOI:10.26599/FSHW.2022.9250161.

本文编译内容由作者提供

编辑：王佳红；责任编辑：孙勇

封面图片来源：图虫创意

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