均质化技术对营养级纳米脂质体包载高油酸棕榈油物理稳定性的影响研究

一、介绍

本文隶属于微射流均质机应用专题，全文共3800 字，阅读大约需要 20 分钟

摘要

本研究系统比较了微射流均质、超声波和转子-定子三种制备技术对高油酸棕榈油（HOPO）纳米脂质体物理稳定性的影响。结果表明，微射流均质技术制备的纳米脂质体具有最优的物理稳定性，其平均粒径最小（100.3±1.7 nm），多分散指数最低（0.13±0.01）；超声波技术制备的样品则表现出最佳的胶体稳定性（Zeta电位-55.9±0.8 mV）。研究还发现HOPO的加入显著提高了纳米脂质体的储存稳定性，在4℃条件下储存35天后，含HOPO样品的粒径增长幅度较对照组降低40%。本研究为食品工业中功能性油脂的高效递送提供了重要的技术参考

关键词：

纳米脂质体；微射流均质；高油酸棕榈油；物理稳定性；Zeta电位；粒径分布；响应面优化食品递送系统

二、整体框架

本篇文章的整体框架如下所示：

三、引言

高油酸棕榈油（HOPO）作为一种富含生物活性成分的功能性油脂，其高含量的β-胡萝卜素（可达500-700 mg/kg）和维生素E等天然抗氧化剂，不仅具有重要的营养功能，更能通过与磷脂分子的协同作用增强脂质体膜的稳定性。

当前纳米脂质体的主要制备技术包括微射流均质、超声波处理和转子-定子分散等。其中，微射流均质技术凭借其高效的粒径控制能力和良好的工艺重复性，在工业化生产中展现出独特优势；超声波技术则以设备简单、成本低廉见长；而转子-定子技术则在处理高黏度体系时具有明显优势。然而，这三种技术在能耗效率、产品稳定性和活性成分保护等方面的比较研究仍显不足。

基于此，本研究采用响应面法系统优化制备工艺参数，重点考察微射流均质、超声波和转子-定子三种技术对HOPO纳米脂质体物理稳定性的影响规律。通过表征粒径分布、Zeta电位和多分散性指数等关键指标，结合储存稳定性实验，建立工艺-结构-性能的构效关系，为功能性油脂纳米载体的工业化应用提供理论依据和技术支持。

四、基本流程

粗脂质体制备

原料混合

• 将大豆卵磷脂（含16%磷脂酰胆碱、14%磷脂酰乙醇胺、10%磷脂酰肌醇、34%甘油三酯）与高油酸棕榈油（HOPO）按实验设计比例混合。

水合过程

• 温度控制：35℃恒温搅拌（1000 rpm，10 min）

• 水相添加：缓慢加入Milli-Q纯水

• 初级均质：高速均质器（Ultra-Turrax T25，20,000 rpm，12 min）

• 产物特征：形成多层囊泡（MLV），粒径范围1-5 μm

微射流均质处理

将粗脂质体样品在微射流均质机中以 75 μm Z 型交互腔进行处理；通过改变压力（500–1500 bar）与循环次数（2–6 次）来调控粒径。整个过程中使用冰水浴将悬浮液温度控制在 < 35 °C。

超声处理

取 80 mL 粗脂质体悬浮液置于 100 mL 烧杯中，使用  超声波（1/2″探头，20 kHz）按表 2 设计的“时间 (min)”与“振幅 (%)”进行超声处理；冰水浴控温 < 35 °C。

转子-定子处理

将粗脂质体悬浮液连续循环通过转子-定子系统，按表 2 的设计调节转速（15000–25000 rpm）与处理时间（0.5–4 min）；2 °C 水循环系统控温 < 35 °C。

五、结果与讨论

1、均质技术对纳米脂质体特性的影响

三种技术均能制备出粒径 ≤ 200 nm 的纳米脂质体。

• 微射流（MF） 得到的粒径最小且分布最集中（最低 100.3 nm，PdI = 0.13），可通过调节压力与循环次数精准控制。

• 超声（US） 可将粒径降至 149.2 nm，但 PdI 稍高（0.20），主要受超声时间和振幅影响。

• 转子-定子（RS） 所得粒径最大，最小为 163.6 nm，PdI 可达 0.25，受转速与处理时间主导。

Zeta 电位稳定性：US（−55.9 mV）＞ RS（−51.6 mV）＞ MF（−46.6 mV）。

对所有技术建立 RSM 模型并进行方差分析（ANOVA）。仅保留 p < 0.05 的显著模型；所有模型的 R² 均 > 0.90，且失拟项 p > 0.05，表明模型拟合良好、可用于预测。

微射流均质对纳米脂质体稳定性的影响

• 粒径：随压力和循环次数的增加而显著减小；最高压力（1500 bar）+ 6 次循环可得到 100.3 nm。油浓度升高会增大粒径（长链油酸插入磷脂双层），而卵磷脂浓度升高则使粒径减小（形成更多囊泡）。
• Zeta 电位：范围为 −32.1 ~ −46.6 mV，处于高稳定区间。压力与循环次数的增加会削弱电位，可能因氧化或空气混入。提高油浓度可维持更负的电位，推测与其抗氧化成分协同卵磷脂有关。
• PdI：0.13–0.28，均 < 0.3，表明体系高度均一；循环次数增加可明显降低 PdI。

超声波对纳米脂质体稳定性的影响

• 粒径：随超声时间延长和振幅增大而减小；10 min、100 % 振幅下可获得 149.2 nm。油浓度升高同样增大粒径。
• Zeta 电位：整体在 −32.4 ~ −55.9 mV 之间，处于高稳定区。长时间超声使电位绝对值减小，可能与空化产生的自由基促进磷脂水解/氧化有关。
• PdI：随超声时间和振幅增加而降低；更长的处理时间和更高振幅带来的强空化作用有助于粒径均匀化。

转子-定子因子对纳米脂质体稳定性的影响

• 粒径：随转速和处理时间增加而减小；最高转速（25000 rpm）+ 4 min 可将粒径降至 163.6 nm。油浓度和卵磷脂浓度对粒径的影响趋势与上述两种技术一致。
• Zeta 电位：范围 −27.3 ~ −51.6 mV，整体仍属高稳定。
• PdI：0.25–0.56，明显高于前两种技术，说明粒径分布较宽；提高转速和时间可在一定程度上改善均一性。

纳米脂质体的优化及贮藏物理稳定性

通过 RSM 分别对三种技术进行二次优化：

• 以粒径、Zeta 电位绝对值和 PdI 最小化为目标；
• 在此基础上，进一步最大化 HOPO 载量以考察其对稳定性的影响。

将所得最优配方于 4 °C 贮藏 35 d，每 7 d 取样测定粒径、Zeta 电位及 PdI（表 6）。

粒径变化：

• MF 与 US 制备的样品在整个贮藏期内粒径均 < 200 nm。
• 高油载量 US 样品的粒径增幅最小（仅 2.7 %），而 RS 高油样品增幅最大（15.2 %）。

Zeta 电位变化：

• 高油载量 MF 样品电位绝对值下降较大（18.9 %）；US 与 RS 样品下降幅度更小（≤ 26 %），表明高油浓度可在一定程度上提高电位稳定性。

PdI 变化：

• MF 与 US 样品的 PdI 仍 < 0.3，保持高度均一；RS 样品在高油载量时 PdI 升至 0.35，分布趋于不均。

透射电镜（TEM）观察

最优条件下制备的纳米脂质体呈球形单层囊泡结构，粒径与 DLS 结果一致，进一步验证三种技术均可获得纳米级脂质体

MF 与 US 最优脂质体中 β-胡萝卜素的含量

β-胡萝卜素易受热降解。

HPLC 结果显示： 粗脂质体悬浮液中 β-胡萝卜素含量为 6.49 × 10⁻³ mg mL⁻¹。 经微射流处理后保留率 92.9 %（下降 7.09 %）； 经超声处理后保留率 61.2 %（下降 38.83 %）。

表明微射流技术对 β-胡萝卜素的破坏最小，可能与超声局部瞬时高温有关。

六、结论

采用响应面法（RSM）对三种均质技术——微射流（MF）、超声（US）和转子-定子（RS）——在包埋高油酸棕榈油（HOPO）纳米脂质体制备中的工艺与配方进行了系统优化。

• 微射流技术 在所考察范围内综合表现最优，可获得最小粒径（≈ 100 nm）和最低多分散指数（PdI < 0.15），体系均一性最好。
• 三种技术均能制备粒径 < 200 nm 的纳米脂质体，均符合“纳米脂质体”定义。

通过优化 HOPO 载量发现，提高油含量可显著提升脂质体在 4 °C、35 d 贮藏过程中的物理稳定性：

• 微射流与超声条件下，高油样品的粒径增长、Zeta 电位绝对值下降及 PdI 增幅均低于低油样品。

• 结果表明HOPO 中的抗氧化成分（如 β-胡萝卜素）与磷脂双分子层存在协同抗氧化作用，从而延缓脂质体聚集与氧化降解。

微射流均质处理整体解决方案

参考文献

[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.