岩藻黄质（FX）是海洋藻类和微藻中主要的天然类胡萝卜素，其独特的分子结构特征在于含有1 个丙二烯键和1 个5,6-单环氧基团，这是其具有卓越生物活性的基础。FX具有多方面的生理活性，包括抗氧化、抗癌、抗糖尿病、抗肥胖和抗炎作用，这些特性使其在营养保健品和药物应用中具有重要价值。然而，FX的共轭多烯体系及离域π电子使其极易发生热降解、光解和氧化降解。而且，FX在酸性条件下的稳定性差及水溶性低，阻碍了其肠道吸收率和全身生物利用度。这些固有的物理化学特性严重制约了FX在功能性食品体系中的商业化应用。
有研究表明，乳液型包封系统是提高疏水性生物活性成分稳定性和生物利用度的有效策略。尽管乳液包封系统效果显著，但其固有的热力学不稳定性要求必须使用乳化剂以维持长期贮藏过程中的胶体稳定性。食品工业中常用的食品级乳化剂包括天然来源的磷脂（PL）、皂苷、糖脂、蛋白质（如乳清蛋白、酪蛋白、大豆蛋白）和多糖，以及化学合成的表面活性剂（如吐温和司盘系列）。
蛋白质基乳化剂在生物安全性（低毒性、可生物降解性、生物相容性）和经济可行性（成本效益高、可再生性、可加工性）方面具有双重优势。此外，其表面暴露的功能基团（如氨基、羧基）可通过静电相互作用和疏水作用与生物活性化合物发生多种相互作用，使其特别适用于疏水性化合物的递送。作为食品级天然乳化剂，乳清分离蛋白（WPI）具有显著的表观疏水性和优异的胶体稳定能力，在疏水性生物活性物质递送领域展现出良好应用前景。例如，Liu Qingguan等设计的WPI纳米颗粒将大豆异黄酮的稳定性提高了42%，抗氧化活性提高了35%，生物利用度提高了28%。在另一项研究中，Wang Lei等利用WPI稳定的水包油（O/W）型乳液实现了α-生育酚（94%）和白藜芦醇（50%）的高共包封效率。特别值得关注的是，基于WPI的体系在包封虾青素时表现出卓越的物理化学稳定性，在4 ℃条件下贮藏4 周后仍保留了96%的虾青素含量。然而，单一WPI作为递送载体仍存在明显的局限。首先，WPI界面膜在面对严苛环境（如极端pH值、高温、高离子强度）时机械强度不足，可能导致活性成分的过早泄漏。其次，WPI对环境因素非常敏感，其在界面吸附过程中发生的构象变化可能导致已包封的疏水性物质（如姜黄素）解离并渗入油相，造成递送失败。因此，通过与其他功能性成分（如PL）复合以构建更稳健的递送体系，是克服WPI自身缺陷的有效策略。
PL具有独特的两亲性和表面活性，是食品技术中重要的功能性成分。这些生物分子兼具乳化与抑制氧化的双重功能，并能有效提升加工食品的热稳定性及延长货架期。研究表明，脂质基递送系统可显著提高亲脂性生物活性化合物的生物利用度。在食品应用中，PL主要用于稳定乳液。例如，源自大西洋鲑鱼副产物的海洋PL展现出优异的乳化性能，并且这种PL的特点是带有二十二碳六烯酸（DHA）。Chen Yan等比较研究了大豆PL、蛋黄PL和氢化大豆PL对姜黄素的包封效果，发现三者均能显著提升姜黄素的皮肤渗透性、沉积量及抗黑色素瘤活性。此外，Hossain等证实，以磷脂酰胆碱（PC）为载体包封的DHA和二十碳五烯酸在Caco-2细胞单层模型中表现出显著增强的渗透性、转运速率和摄取效率，且对细胞膜的损伤极小。综上，这些研究揭示了含DHA的PL（尤其是PC）在递送系统中的双重优势：其一，其长链结构不仅能有效包裹疏水性活性物质，更能形成抵抗胃肠道消化的保护性载体，确保营养物质靶向递送至肠道；其二，此类PL本身能促进营养物质的安全高效吸收。这为解决疏水性活性成分在加工、递送及吸收过程中易分解、生物利用度低等挑战提供了有效策略。
当前针对FX递送载体的研究主要聚焦于3 类复合体系：蛋白质-多糖复合物、多糖-脂质复合物以及蛋白质-脂肪酸复合物。尽管研究取得了一定进展，但这些体系仍普遍面临pH值或热胁迫下的不稳定性、抗氧化能力在加工过程中下降，以及化学交联可能引入的潜在安全风险等挑战。因此，开发一种能同时赋予FX高稳定性、强抗氧化保护性和高生物可及性的新型递送系统迫在眉睫。
为克服单一WPI载体在界面稳定性和胃肠靶向性方面的固有局限，并应对FX在现有递送体系中稳定性与生物可及性不佳的挑战，本研究旨在构建一种新型的WPIPL复合O/W乳液，用于FX的高效递送。中国海洋大学食品科学与工程学院的贺晨曦、陈曦、孙建安*等验证该复合体系在提升FX稳定性、抗氧化活性及生物可及性方面的总体优势，并且通过综合运用微观结构表征、体外模拟消化及细胞模型评估，从分子、胶体及细胞水平揭示该复合体系的增效机制。本研究的创新性在于通过精准的界面工程，将WPI的胶体稳定优势与PL的生物膜亲和及消化调控特性相结合，为解决疏水性功能因子在加工贮存中的不稳定性及肠道吸收效率低这两大关键技术瓶颈提供新的思路与理论依据。
1 WPI-PL-FX乳液的包封率分析
如图1所示，WPI-PL-FX乳液的包封率均在85%以上，优于酪蛋白与壳聚糖复合物的包封率（71%）。此外，新型DHAPL与WPI形成的复合物对FX的包封效果优于天然DHAPL（DHAPG和DHAPC），复合物乳液的包封率均可达到94%以上。值得注意的是，DHAPLGMC-FX、DHAPL-GMD-FX、DHAPL-GML-FX、DHAPL-MP-FX和DHAPL-MG-FX的包封率较单一WPI分别提高了8%、9%、9%、7%和9%。这表明DHAPL与WPI组合形成的O/W乳液结构更为致密，包埋物质不易泄漏，从而提高了FX的包封率。值得注意的是，DHAPL-MG-FX展现了最高的FX包封率，推测碳链长度最长的硬脂酸链在界面层中提供了最佳的疏水相互作用和分子堆积密度，与WPI共同形成了致密且完整的保护层，有效限制了FX的扩散和迁移。而碳链较短可能造成其锚定能力较弱，形成的界面膜存在更多缺陷，导致包封率相对较低。
2 WPI-PL-FX乳液的抗氧化活性分析
ABTS阳离子自由基清除能力和DPPH自由基清除能力是评估抗氧化活性的2 种常见指标。ABTS与适当氧化剂相互作用产生蓝绿色的ABTS阳离子自由基，其特征吸收峰在734 nm波长处；DPPH是一种稳定的氮中心显色自由基，其特征吸收峰在517 nm波长处。当存在抗氧化物质时，ABTS阳离子自由基和DPPH自由基的产生均受到抑制，导致其吸光度下降。
如图2所示，游离FX的ABTS阳离子自由基清除率较低，这可能与其含有大量烯键以及存在乙酰基有关，导致其对ABTS阳离子自由基的清除能力较低。显然，WPI-PL-FX乳液和WPI-FX乳液表现出比游离FX更高的ABTS阳离子自由基清除能力。其中，DHAPL-GMC-FX乳液对ABTS阳离子自由基的清除能力最佳（63.86%），显著高于游离FX（47.52%）。具体而言，DHAPLGMC、DHAPL-GMD、DHAPL-GML、DHAPL-MP和DHAPL-MG包埋FX的ABTS阳离子自由基清除率均超过50%。值得注意的是，前4 种乳液的ABTS阳离子自由基清除率较高，超过60%。这种自由基清除活性的显著提升源于WPI与短链DHAPL（如GMC、GMD）在界面上的协同作用。可能因为短链DHAPL与WPI形成的复合界面膜不仅更具柔性，能够将更多的FX分子富集并锚定于油-水界面，从而提高了反应几率；同时，这种特定的界面微环境还可能促进了WPI、PL与FX分子间的相互作用（如氢键或电子转移），构建了一个高效的“抗氧化协同网络”。在该网络中，各组分通过分子间的电子传递实现自由基清除能力的循环与放大，最终协同放大了FX的表观抗氧化活性，这与先前研究中蛋白质起关键作用的结论相符。
DPPH自由基清除能力与ABTS阳离子自由基清除能力趋势一致，进一步验证了DHAPL乳液包封FX增强了抗氧化功效。游离FX的DPPH自由基清除率仅为32.04%，而包封在复合物O/W乳液中显著提升了其抗氧化性能。值得注意的是，DHAPL-GMC表现出最高的DPPH自由基清除能力（51.47%），所有复合物乳液的DPPH自由基清除率均超过40%。这种系统性增强可能源于双重机制：PL稳定了FX的氧化还原敏感性共轭双键，以及胶体分散提高了自由基在乳液油-水界面的可及性。综上分析表明，包封后综合抗氧化指数提升了35%～42%，凸显了DHAPL载体在维持FX生物活性方面的结构优势。
3 WPI-PL-FX乳液的稳定性分析
热处理是最常用且有效的食品保藏技术之一，而温度是影响食品贮藏期间品质的关键因素。如图3A所示，包封能够显著提高FX的温度稳定性，包封处理0.5 h后FX保留率仍维持在80%以上。然而，游离FX在75 ℃孵育0.5 h后保留率瞬间降至50%以下。WPI-PL对FX的包封起到了保护作用，使FX降解缓慢。使用麦醇溶蛋白和硫酸软骨素包封FX时也观察到一致的效果。在75 ℃孵育2 h内，DHAPG包封的FX热稳定性最为优异，保留率能保持在85%以上，但在2 h后急剧下降。总体而言，DHAMP-FX的热稳定性最优，WPI的热稳定性最差，而DHAGMC-FX的热稳定性在1 h后逐渐趋于平缓。
图3B显示了WPI-PL-FX乳液在25 ℃条件下的贮藏稳定性。游离FX贮藏1 d后稳定性显著降低，保留率降至47%，贮藏15 d后保留率降至15%以下。当FX被WPIPL乳液包封后，所有FX乳液体系的贮藏稳定性均得到改善。WPI-PL复合物的稳定性优于单一WPI，后者贮藏3 d后保留率降至50%以下，贮藏21 d后仅剩19.3%。WPI与DHAPL-GMC、DHAPL-MG和DHAPC复合形成的乳液表现出优异的贮藏稳定性，在25 ℃条件下贮藏15 d后保留率仍高于70%。这表明蛋白质和DHAPL对FX具有显著的抗氧化和抗分解保护作用。大量研究证实，蛋白质结合可减少生物活性化合物的氧化和降解，从而保护其免受环境影响。此外，反溶剂法制备的复合物能形成比单一包封壁材更致密、粒径更小的结构，可有效保护FX免受恶劣环境影响。
4 WPI-PL-FX乳液的微观结构分析
通过TEM观察包封FX后O/W乳液的形态和结构。如图4所示，WPI-PL复合物包封FX后形成的O/W乳液形态为相对均一的球形囊泡，无明显变形或泄漏。这与Andrade等的研究结果一致，即不饱和PL的添加不会改变球形形态。然而，单一WPI包封FX形成的囊泡尺寸较大，边缘更不规则，体系中存在一些表面不光滑的球体，表明形成的乳液稳定性较差，FX可能容易发生泄漏或渗出。
5 FX的生物可及性分析
FX的生物利用度通常定义为从食物基质转移到混合胶束中，从而可供肠黏膜后续吸收的FX比例。作为类胡萝卜素，FX本身含有不饱和共轭双键结构，导致其在低pH值胃液中易发生氧化降解，因此在SGF中损失较多，导致在SIF中释放的FX较少，游离FX在SIF中的生物可及性仅为28%（图5）。WPI-PL复合物形成的O/W乳液对FX具有保护作用，形成了强大的屏障，能够保留更多FX在小肠中被人体吸收，因此所有乳液包封的FX生物可及性均显著高于游离FX（图5）。在体外模拟消化过程中，胰蛋白酶能够通过其强大的分解代谢能力酶解吸附在O/W界面的复合物。该过程破坏了系统的界面特性，导致大量活性成分从液滴中释放。同时，胆盐具有增溶脂质的特性，可增强小肠对脂溶性活性物质的吸收和消化。综合来看，WPI-PL形成的O/W乳液包封FX后，其生物可及性均能大于70%，均高于WPI单独包封FX的生物可及性（67%）。此外，DHAPG和DHAPC与FX形成的乳液生物可及性仅约为70%，而其他几种新型合成DHAPL包封的FX生物可及性均在75%以上，较游离FX提高了1.8 倍。因此，包封于DHAPL-GMC、DHAPLGMD、DHAPL-GML、DHAPL-MP和DHAPL-MG中的FX能在小肠中更好地被吸收利用。
6 WPI-PL-FX对RAW264.7细胞活力的影响
通过CCK-8法系统评估了WPI-PL-FX在RAW264.7巨噬细胞中的细胞相容性和药理安全性。如图6所示，RAW264.7细胞暴露于FX负载乳液（0～40 μmol/L）24 h后，在所有测试浓度下细胞活力均未受影响。虽然这种非线性响应的确切机制尚待完全阐明，但无毒性现象与结构研究结果相印证，即PL-蛋白质杂化界面有效减少了细胞与疏水性化合物的直接接触。这与Li Jiaxuan等类似包封体系的研究结论相互印证，证实了WPI-PL-FX乳液在测试浓度范围内的生物相容性，表明其在靶向治疗中具有应用潜力。
7 WPI-PL-FX对LPS诱导RAW264.7细胞ROS水平的影响
有研究表明，FX具有强大的清除ROS的抗氧化活性。在炎症发生时，细胞会产生ROS和大量炎性细胞因子。此外，ROS可导致多不饱和脂肪酸的过氧化，这是细胞死亡的主要原因之一。本研究选用LPS刺激RAW264.7细胞产生氧化损伤，并通过检测细胞内荧光强度评估ROS表达水平。如图7所示，与对照组相比，LPS刺激后细胞内ROS水平显著升高。然而，FX预处理显著抑制了LPS诱导的高水平ROS。此外，经WPI-PL包封后的FX对活细胞氧化应激的保护作用优于游离FX。这表明包封后活性成分受到保护，从而实现了更好的抗氧化效果。而且，随着DHAPL链长的增加，抑制ROS表达的能力也随之升高，其中DHAPL-MG效果最为突出。
4 结轮
为促进FX等疏水性活性物质在亲水环境中的应用，本研究提供了一种新颖的包封方法和一种用于包封疏水性活性物质的复合O/W乳液体系。通过结合反溶剂沉淀-减压旋蒸和超声技术，利用WPI-PL复合物制备的O/W乳液实现了对FX的包封，并提升了其稳定性、抗氧化特性和生物可及性。本研究发现，合成的新型DHAPL与WPI形成的O/W体系对FX的包封效果优于DHAPG和DHAPC，所有复合物的包封率均可达94%以上。TEM观察显示，WPI-PL-FX的微观结构均为形态均一的球形囊泡。此外，WPI和DHAPL对FX具有显著的抗氧化和抗分解保护作用。使用WPI和DHAPG包封的FX在75 ℃孵育2 h内其保留率可维持在85%以上；使用WPI与DHAGMC、DHA-MG和DHAPC包封的FX在25 ℃贮藏15 d后保留率仍高于70%。此外，WPI-PL O/W乳液在体外模拟消化中极大地提高了FX的生物可及性。总体而言，长链脂肪酸衍生物（如DHAPL-MP和DHAPL-MG）在提升FX包封率、增强乳液稳定性及提供氧化保护方面展现出最佳效果。相反，随着DHAPL碳链长度的减少，其与乳清蛋白的协同作用减弱，所形成的界面膜结构性变差，导致上述各项性能呈现逐步降低的趋势。因此，在WPI-PL复合体系中，选用长链的DHAPL是构建高效、稳定递送体系的更优策略。WPI-PL O/W乳液在增强脂溶性生物活性物质的水相容性和胃肠道生物利用度方面展现出一定潜力，有望突破营养保健品领域的现有瓶颈。通过解决疏水性化合物与亲水性基质之间固有的不相容性，该技术使得开发水分散性功能性食品、强化饮料等成为可能，且不会破坏生物活性物质的完整性。由PL-蛋白质杂化膜介导的界面稳定机制，不仅防止了分子聚集，还通过PL增强的胶束增溶作用促进了肠道吸收。这些进展为海洋资源利用，特别是高值化利用富含类胡萝卜素的藻类提供了新策略；同时也为个性化营养和需要精确控制亲脂性有效载荷释放的靶向治疗提供了一个可扩展的平台。
通信作者：
孙建安 教授
中国海洋大学食品科学与工程学院 海洋食品生物技术与工程实验室
孙建安，中国海洋大学食品科学与工程学院教授、博士生导师，入选国家级青年人才计划，学院学科助理、食品科学与工程专业主任，海洋食品生物制造山东省工程研究中心常务副主任，江苏省双创人才、崂山领军人才。主要研究方向为水产品生物加工技术与应用，主持国家重点研发计划课题、国家自然科学基金等国家与省部级项目10余项，发表学术论文60余篇，授权发明专利10余项，参编教材著作4 部，获山东省科技进步一等奖、中国轻工业联合会科技进步一等奖、神农中华农业科技一等奖、山东省食品科学技术学会杰出青年奖等奖励。担任中国生物化学与分子生物学会农业专业分会青委会主任委员、中国生物发酵产业标准化技术委员会委员、山东省生物发酵产业协会常务理事、山东省食品科学技术学会理事、《农业工程学报》期刊编委、《食品研究与开发》期刊青年编委、《Foods》期刊Guest Editor等学术兼职。
引文格式：
贺晨曦, 陈曦, 刁汝静, 等. 乳清分离蛋白-DHA磷脂O/W乳液包埋岩藻黄质: 特性、生物相容性及对RAW264.7细胞的影响[J]. 食品科学, 2026, 47(2): 66-75. DOI:10.7506/spkx1002-6630-20250709-076.
HE Chenxi, CHEN Xi, DIAO Rujing, et al. Fucoxanthin-loaded oil-in-water (O/W) emulsion stabilized by whey protein isolate-docosahexaenoic acid-containing phospholipid complexes: characterization, biocompatibility and effect on RAW264.7 cells[J]. Food Science, 2026, 47(2): 66-75. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-20250709-076.
实习编辑：林安琪；责任编辑：张睿梅。点击下方 阅读原文 即可查看全文。图片来源于文章原文及摄图网
为系统提升我国食品营养与安全的科技创新策源能力，加速科技成果向现实生产力转化，推动食品产业向绿色化、智能化、高端化转型升级，由北京食品科学研究院、中国食品杂志社《食品科学》杂志（EI收录）、中国食品杂志社《Food Science and Human Wellness》杂志（SCI收录）、中国食品杂志社《Journal of Future Foods》杂志（ESCI收录）主办，合肥工业大学、安徽农业大学、安徽省食品行业协会、安徽大学、合肥大学、合肥师范学院、北京工商大学、中国科技大学附属第一医院临床营养科、安徽粮食工程职业学院、安徽省农科院农产品加工研究所、安徽科技学院、皖西学院、黄山学院、滁州学院、蚌埠学院共同主办的“ 第六届食品科学与人类健康国际研讨会 ”，将于 2026年8月15-16日（8月14日全天报到） 在 中国 安徽 合肥 召开。
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