均質化技術による栄養レベルのナノ脂質体被覆高オレイン酸パーム油の物理的安定性への影響研究

一、紹介

本文はマイクロジェット均質機の応用特別テーマに属し、全文は3800字で、読むのに約20分かかる

サマリー

本研究システムはマイクロジェット均質、超音波と回転子-固定子の3種類の製造技術が高オレイン酸パーム油（HOPO）ナノリポソームの物理安定性に与える影響を比較した。結果：マイクロ噴流均質技術により製造されたナノ脂質体は優れた物理安定性を有し、その平均粒径は最小（100.3±1.7 nm）、多分散指数は低い（0.13±0.01）、超音波技術で作製した試料は最適なコロイド安定性（Zeta電位−55.9±0.8 mV）を示した。研究により、HOPOの添加はナノ脂質体の貯蔵安定性を著しく向上させ、4℃条件下で35日間貯蔵した後、HOPO含有試料の粒径増加幅は対照群より40%低下した。本研究は食品工業における機能性油脂の効率的な送達に重要な技術参考を提供した

キーワード：

ナノ脂質体、マイクロジェット均質、高オレイン酸パーム油、物理的安定性、Zeta電位、粒径分布応答面最適化食品配送システム

二、全体フレーム

この記事の全体的なフレームワークは次のとおりです。

三、はじめに

高オレイン酸パーム油（HOPO）は生物活性成分を豊富に含む機能性油脂として、β-カロテン（500-700 mg/kgに達することができる）とビタミンEなどの天然酸化防止剤を高含有し、重要な栄養機能を持つだけでなく、リン脂質分子との相乗作用によりリポソーム膜の安定性を高めることができる。

現在のナノ脂質体の主な製造技術としては、マイクロジェット均質、超音波処理及び回転子−固定子分散など。ここで、マイクロ噴流均質技術はその高効率な粒径制御能力と良好なプロセス繰り返し性により、工業化生産において優位性を示した;超音波技術は設備が簡単で、コストが安くて長い;ロータ−ステータ技術は高粘度系を処理する際に明らかな優位性を持っている。しかし、これら3つの技術のエネルギー消費効率、製品安定性、活性成分保護などの面での比較研究は依然として不足している。

これに基づいて、本研究は応答面法システムを用いて製造プロセスパラメータを最適化し、マイクロジェット均質、超音波と回転子-固定子の3つの技術がHOPOナノリポソームの物理安定性に与える影響法則を重点的に考察した。粒径分布、Zeta電位と多分散性指数などの重要な指標を特徴づけることを通じて、貯蔵安定性実験を結合し、プロセス-構造-性能の構造効果関係を構築し、機能性油脂ナノ担体の工業化応用に理論的根拠と技術的支持を提供する。

四、基本的な流れ

粗脂質体の調製

げんりょうこんごう

• 大豆レシチン（16%ホスファチジルコリン、14%ホスファチジルエタノールアミン、10%ホスファチジルイノシトール、34%トリグリセリドを含む）と高オレイン酸パーム油（HOPO）を実験設計比率で混合した。

すいわかてい

• 温度制御：35℃恒温撹拌（1000 rpm、10 min）

• 水相添加：ゆっくりMilli-Q純水を添加する

• 一次均質：高速均質器（Ultra-Turrax T 25、20000 rpm、12 min）

• 生成物特徴：多層嚢胞（MLV）の形成、粒径範囲1〜5μm

マイクロジェット均質処理

粗脂質体試料をマイクロジェットホモジナイザ中で75μm Z型相互作用チャンバで処理し、粒径は、圧力（500〜1500 bar）とサイクル数（2〜6回）を変化させて調整した。全過程で氷水浴を用いて懸濁液温度を<35°Cに制御した。

超音波処理

粗脂質体懸濁液80 mLを100 mLビーカーに入れ、超音波（1/2″プローブ、20 kHz）を用いて表2に設計した「時間（min）」と「振幅（%）」で超音波処理を行った、氷水浴は温度<35°Cを制御する。

ロータ−ステータ処理

粗脂質体懸濁液を回転子−固定子システムに連続循環させ、表2の設計に従って回転速度（15000−25000 rpm）と処理時間（0.5−4 min）を調節した、2°C水循環システムは温度<35°Cを制御する。

五、結果と討論

1、均質技術がナノ脂質体の特性に与える影響

3つの技術はいずれも粒径≦200 nmのナノ脂質体を製造することができる。

• マイクロジェット（MF）で得られた粒径が最小で分布が最も集中しており（100.3 nm低く、PdI＝0.13）、圧力と循環回数を調節することにより正確に制御することができる。

• 超音波（US）は粒子径を149.2 nmに下げることができるが、PdIはやや高く（0.20）、主に超音波時間と振幅の影響を受ける。

• 回転子−固定子（RS）で得られた粒子径は最大で、最小は163.6 nm、PdIは0.25に達することができ、回転速度と処理時間に支配される。

Zeta電位安定性：US（−55.9 mV）＞RS（−51.6 mV）＞MF（−46.6 mV）。

すべての技術に対してRSMモデルを構築し、分散分析（ANOVA）を行った。p<0.05の有意なモデルのみを保持します。すべてのモデルのR²はすべて>0.90であり、また擬似項p>0.05を失っており、モデルのフィッティングが良好であり、予測に使用できることを示している。

ナノ脂質体の安定性に対するマイクロジェット均質の影響

• 粒子径：圧力と循環回数の増加に伴い顕著に減少する、最高圧力（1500 bar）＋6サイクルで100.3 nmを得ることができる。油濃度の上昇は粒径を増大させる（長鎖オレイン酸はリン脂質二重層に挿入される）が、レシチン濃度の上昇は粒径を減少させる（より多くの嚢胞を形成する）。
• Zeta電位：範囲は−32.1〜−46.6 mVであり、高安定区間にある。圧力と循環回数の増加は電位を弱め、酸化や空気混入の可能性がある。油濃度を高めることでより負の電位を維持でき、抗酸化成分とレシチンを併用することにつながると推測されている。
• PdI：0.13–0.28，平均<0.3で、システムの高さが均一であることを示している。循環回数の増加はPdIを著しく低下させることができる。

ナノ脂質体の安定性に及ぼす超音波の影響

• 粒子径：超音波時間の延長と振幅の増加に伴い減少する、10 min、100%振幅で149.2 nmを得ることができる。油濃度の上昇も同様に粒径を大きくする。
• Zeta電位：全体的に−32.4〜−55.9 mVの間で、高安定領域にある。長時間の超音波により電位の絶対値が減少し、キャビテーションによるラジカルによるリン脂質の加水分解/酸化促進につながる可能性がある。
• PdI：超音波時間と振幅が増加するにつれて減少する、より長い処理時間とより高い振幅による強いキャビテーション作用は粒径均一化に寄与する。

ナノ脂質体の安定性に及ぼす回転子−固定子因子の影響

• 粒子径：回転速度と処理時間の増加に伴い減少する、最高回転数（25000 rpm）＋4 minは粒径を163.6 nmに下げることができる。油濃度とレシチン濃度の粒径への影響傾向は上述の2つの技術と一致している。
• Zeta電位：範囲−27.3〜−51.6 mV、全体は依然として高安定である。
• PdI：0.25–0.56，前の2つの技術より明らかに高く、粒径分布が広いことを示している、回転数と時間を高めることで、均一性をある程度改善することができます。

ナノ脂質体の最適化及び貯蔵物理安定性

RSMによる3つのテクノロジーの2次最適化：

• 粒子径、Zeta電位の絶対値、PdIの最小化を目標とする、
• その上で、HOPO積載量をさらに大きくして安定性への影響を考察した。

得られた好ましい処方を4°Cで35 d貯蔵し、7 dごとにサンプリングして粒径、Zeta電位及びPdIを測定した（表6）。

粒径変化：

• MFとUSで調製した試料は、全貯蔵期間にわたって粒径が200 nm未満であった。
• 高油担持量USサンプルの粒径増幅は最小（わずか2.7%）、RS高油サンプルの増幅は最大（15.2%）であった。

Zeta電位変化：

• 高油担持量MFサンプルの電位絶対値の低下が大きい（18.9%）、USとRSサンプルの降下幅はより小さく（≦26%）、高油濃度はある程度電位安定性を高めることができることを表明した。

PdI変化：

• MFとUSサンプルのPdIはまだ0.3未満で、高さを均一に維持している。RS試料は高油担持量ではPdIが0.35に上昇し、分布が不均一になる傾向があった。

透過型電子顕微鏡（TEM）観察

優れた条件下で製造されたナノ脂質体は球形単層嚢胞構造を呈し、粒径はDLS結果と一致し、さらに3種類の技術がナノメートル級脂質体を得ることができることを検証した

MFとUS優脂質体中のβ-カロテンの含有量

β-カロテンは熱分解を受けやすい。

HPLCの結果、粗脂質体懸濁液中のβ-カロテン含有量は6.49×10µmg mLµであった。マイクロジェット処理後の保持率92.9%（7.09%低下）、超音波処理後の保持率61.2%（38.83%低下）。

マイクロジェット技術によるβ−カロテンの破壊が最小であり、超音波局所瞬間高温と関係がある可能性があることを示した。

六、結論

応答面法（RSM）を用いて、3種類の均質技術――マイクロジェット（MF）、超音波（US）と回転子―固定子（RS）――埋込高オレイン酸パーム油（HOPO）ナノ脂質体の製造におけるプロセスと処方を系統的に最適化した。

• マイクロジェット技術は考察した範囲内で総合的に優れ、最小粒径（≒100 nm）と低多分散指数（PdI<0.15）が得られ、系均一性が最も良い。
• 3つの技術はいずれも粒径<200 nmのナノ脂質体を製造することができ、いずれも「ナノ脂質体」の定義に合致している。

HOPO担持量を最適化することにより、油含有量を高めることは4°C、35 d貯蔵過程におけるリポソームの物理的安定性を顕著に高めることができる：

• マイクロジェットと超音波条件下では、高油サンプルの粒径成長、Zeta電位の絶対値低下及びPdI増幅はいずれも低油サンプルより低かった。

• 結果：HOPO中の抗酸化成分（例えばβ-カロテン）とリン脂質二分子層に相乗抗酸化作用が存在し、それによって脂質体の凝集と酸化分解を遅らせることを表明した。

マイクロジェット均質処理の全体的なソリューション

参考文献

[1]Juan David Beltrán, Ricaurte L, Estrada K B, et al.高オレイクパム油をカプセル化するために使用される栄養グレードのナノリポソムの物理安定性に対する均質化方法の影響[J]。LWT, 118[2025-08-09]。DOI:10.1016/j.lwt.2019.108801。