β-胡萝卜素作为一种应用广泛的天然抗氧化剂,具有保护细胞、防止组织免受自由基破坏和预防癌症等功效。但由于β-胡萝卜素共轭多不饱和双键的存在,使其在室温下不溶于水,微溶于油并且结构极不稳定,在光照、有氧和较高温度(>50oC)下,容易出现降解和异构化等,大大限制了其在食品领域的应用。纳米乳液体系是一种粒径在10~200 nm之间的乳化运输体系,可显著改善此类生物活性物质的溶解性和稳定性。同时,随着人们对此类生物活性物质的体内生物利用率的关注,以操作简便、成本低和效率高为特点的体外模拟消化及吸收模型被广泛应用此类包埋体系的生物学效价评价。本文以β-胡萝卜素为研究对象,尝试以三种不同种类的辛烯基琥珀酸酯化淀粉(OSA1、OSA2、OSA3)作为乳化剂,在不同条件下制备β-胡萝卜素纳米乳液。通过对所得纳米乳液的粒径和乳化产率的优化后得到最佳的制备条件:乳化剂浓度为30%,采用高压微射流均质机,均质压力为100 MPa,循环5次,三种淀粉稳定的乳液粒径分别为110±1.8 nm、91±0.8 nm和79±1.2 nm,乳化产率分别为84.51±0.79%、85.42±0.23%和90.29±1.86%。在常温下储藏1个月,乳液粒径分别增至172.0±8.7 nm、123.8±3.3 nm、95.2±1.1 nm。与未被包埋的β-胡萝卜素相比,三种纳米乳液包埋的β-胡萝卜素的降解速度大大降低,表明以淀粉为乳化剂制备的纳米乳液能有效的保护β-胡萝卜素。综合三种纳米乳液在储藏过程中粒径的变化与β-胡萝卜素的降解,其稳定性由高到低依次为OSA3>OSA2>OSA1,此结果与三种淀粉的乳化活性和乳化稳定性呈正相关性。进一步考察制得的纳米乳液在模拟消化模型中的消化特性以及乳液包埋对β-胡萝卜素生物利用率的影响。结果显示三种纳米乳液的β-胡萝卜素生物可给率分别为10.32±1.00%、28.88±3.32%和23.43±2.23%,远大于仅溶于MCT油相的对照组(1.4±0.01%),证明纳米乳液体系能有效提高β-胡萝卜素的生物可给率。三种纳米乳液在消化过程中,淀粉分子量与乳液微观结构以及粒径变化的结果均显示,在模拟口腔和模拟胃消化阶段,纳米乳液能保持良好的稳定性,但在进入模拟小肠后,乳液界面的淀粉迅速水解,油滴被消化,β-胡萝卜素被释放并载入到胆盐、磷脂等形成的胶束中。而且,三种淀粉的消化速率表现为OSA1>OSA3≈OSA2,油脂的消化程度为OSA2≈OSA3>OSA1,β-胡萝卜素的生物可给率为OSA2≈OSA3>OSA1。总结以上结果,分析三种纳米乳液最终生物可给率与三种OSA淀粉的消化程度呈负相关性,与游离脂肪酸(FFA)释放量呈正相关关系。为了阐明以上乳化剂消化对油脂消化以及β-胡萝卜素转运的影响机制,通过构建三种不同的消化模型,进一步研究乳化剂消化、油脂消化和胶束化对纳米乳液消化特性及生物可给率的影响。结果显示,在以淀粉为乳化剂的纳米乳液中,淀粉不被水解的情况下,油脂的消化速率变慢,三种乳液的生物可给率的结果依次为4.8±0.6%、16.2±1.9%和18±2.2%,均小于添加淀粉酶的结果,表明淀粉的消化有助于提高纳米乳液中营养素的生物可给率;在油脂不消化的情况下,β-胡萝卜素无法释放转运,并无法为胶束的形成提供游离脂肪酸,所得生物可给率极低,可见脂肪的水解有利于营养素的释放和胶束的形成;在胆盐不存在的条件下,脂肪酶能够水解油脂,但是无法形成胶束,也导致了极低的生物可给率。综合分析,三种因素对纳米乳液中β-胡萝卜素生物可给率的影响大小为:油脂消化>胶束化>乳化剂消化。然而,在人体消化环境中,脂肪酶与胆盐均受人体的应激调节,因此,乳化剂的消化特性成为了可调控此类生物活性物质运输载体的生物学效价的主要因素。为了进一步验证以上结果,采用另一种生物大分子——蛋白质为乳化剂制备β-胡萝卜素纳米乳液并对其消化特性进行研究。结果表明,蛋白质类乳化剂制备的β-胡萝卜素生物可给率与蛋白的消化程度同样呈现负相关性。并且,在以乳清蛋白和酪蛋白酸钠为乳化剂的纳米乳液的生物可给率研究中发现,蛋白质消化、油脂消化和胶束化对β-胡萝卜素生物可给率的影响与OSA淀粉的结果表现一致。