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β-胡萝卜素作为一种脂溶性抗氧化剂,同时也是最主要的植物来源的维生素A原,能在体内代谢为类视黄醇参与各项生命活动,并且具备预防慢性疾病的功能。但因其水相溶解度低、胃肠道稳定性差、小肠粘膜渗透率低且代谢清除率高等问题,导致口服摄取后有效吸收利用困难。载体化作为一种有效手段可以提高脂溶性营养素的水相溶解度、胃肠稳定性并形成肠道中的控制释放,达到有效吸收。目前,对载体中营养素生物利用率的评价仍不完善,多数研究集中于对生物可给率的考察,而忽略了吸收代谢的影响,并对其中无油载体和含油载体的评价方式存在较大差异。本课题采用以蛋白为基质的天然大分子乳化剂,利用微射流和逆向溶剂蒸发法分别制备了β-胡萝卜素含油纳米乳和β-胡萝卜素无油纳米颗粒载体样品;使用体外模拟消化模型考察了载体在消化过程中粒径、微观形态、界面分子组成的变化,油相的脂解行为以及营养素的胶束化效率,以明确两种营养素载体的消化行为及对其生物可给率的影响因素;进一步使用Caco-2模拟小肠上皮细胞单层膜模型和小鼠灌胃模型,对比分析了经纳米乳及纳米颗粒两种载体消化后的β-胡萝卜素的细胞吸收及代谢情况,载体在实际生物环境下于胃肠道中的形态结构变化,及营养素在消化道中的吸收利用情况和在组织中的分布情况;随后,使用高脂饮食诱导的肥胖小鼠模型分析两种不同营养素载体对慢性疾病的作用效果,明确载体形式对β-胡萝卜素体内生物活性表达的影响。主要研究内容和结果如下:首先,采用微射流法以乳清分离蛋白（WPI）,大豆分离蛋白（SPI）和酪蛋白酸钠（SC）为乳化剂制备纳米乳液,同时利用体外模拟胃肠消化模型对其消化行为进行考察。实验发现胃阶段结束时,WPI,SPI和SC纳米乳样品的粒径分别由237.8±5.1、219.9±1.8、484.2±69.4 nm增长至273.3±2.8,1168±166.4和1554.2±194.5 nm,这是因为WPI的主要成分β-乳球蛋白对胃蛋白酶具备较强的水解抵抗力,而能在胃消化中维持其乳化活性保证乳液相对稳定。当肠阶段消化结束时三种蛋白纳米乳样品粒径分别达到了274.1±2.5,623.2±32.4以及548.6±21.1 nm,表面电荷分别为-52.6±5.1,-51.37±3.6以及-63.63±1.8 mV,三种样品的脂解效率趋势为SPI>WPI>SC,胶束化效率分别为23.31±2.92%,13.25±1.01%和32.27±1.41%。造成这一结果的原因是脂解产物和胆盐会在WPI和SC样品油水界面上快速吸附而抑制脂肪酶的接触,导致这两种样品脂解作用和胶束化速率降低;而对于SPI纳米乳,因其界面蛋白水解产物可以快速被胆盐分子取代,为脂酶提供了更多的结合位点而能够加速脂解。上述实验表明胆盐在界面的取代效果会影响脂解效率,并最终影响β-胡萝卜素的生物可给率。利用逆向蒸发法制备了WPI,SC和SPI纳米颗粒样品,并使用体外模拟胃肠消化模型考察无油蛋白纳米颗粒体系的消化行为,实验发现由于在胃肠蛋白酶作用下表面蛋白的水解,纳米颗粒的结构被完全改变,并且在消化过程中产生了低于100 nm的小颗粒。β-胡萝卜素的释放率在消化结束时达到94.14±2.7%,99.65±0.97%和92.54±2.18%,表明在小肠消化过程中β-胡萝卜素几乎完全暴露于水相。WPI,SC和SPI蛋白纳米颗粒消化后的ζ电位分别达到-42.70±0.65,-36.95±0.21和-38.90±2.4 m V,意味着胆盐吸附于疏水内核表面;同时,FTIR图谱显示胶束相中β-胡萝卜素的特征峰由965 cm-1迁移至了860 cm-1,证实消化后水相中的β-胡萝卜素仍处于无定形态,说明在胆盐和磷脂的作用下β-胡萝卜素未发生聚集或重结晶,而是被包载于类胶束中。为改善纳米颗粒生物可给率低的问题（<25%）,考察了油相添加形式对其胶束化行为的影响,发现共存油脂和赋形油相均可以提高蛋白纳米颗粒的胆盐吸附能力、脂肪水解率以及胶束化效率,均一分散的油相相较于直接外加油相能更有效的提高蛋白纳米颗粒的生物可给率。为考察消化后两种载体中β-胡萝卜素的细胞吸收效率及代谢行为,构建了Caco-2模拟小肠上皮细胞模型,细胞模型在分化21 d后完成,其跨膜电阻值大于1000Ω·cm2,荧光素钠在4 h内的通过率低于0.67%,顶端酶系碱性磷酸酶活性保持稳定,符合细胞吸收转运实验的要求。与消化前的WPI,SC和SPI纳米乳样品相比,β-胡萝卜素的摄取量分别提高了6.5,3和1.4倍,而纳米颗粒样品则分别提高了1.11,1.56和2.03倍,说明经过消化后两种纳米载体营养素的吸收效率均得到了提高。同时对这两种蛋白纳米载体的整体VA吸收转运和代谢行为进行考察,发现纳米颗粒样品的整体VA吸收当量优于纳米乳样品;而纳米乳消化样品的β-胡萝卜素代谢效率要高于纳米颗粒。小鼠灌胃实验发现纳米乳样品具有更高的代谢水平,而纳米颗粒样品具有更快的机体吸收效率;纳米乳更易协助β-胡萝卜素进行代谢转化,并以视黄醇/视黄醇棕榈酸酯的形式运载至肝脏中进行贮藏,而纳米颗粒则可以保留更多的β-胡萝卜素进入体循环,并贮藏于脂肪中。为考察纳米载体β-胡萝卜素生物活性的表达效果,构建了高脂饮食诱导的小鼠肥胖模型,探究两种载体β-胡萝卜素对小鼠体重、组织损伤、血生化指标的影响。实验发现与高脂饮食对照组相比,β-胡萝卜素纳米颗粒,纳米乳和分散液样品组分别减轻了13.8%,17.8%和12.7%的小鼠体重,降低了17.5%,18.3%和10.4%的空腹血糖,减少了26.23%,30.52%和14.39%的脂肪重量,降低了低密度与极低密度脂蛋白的含量,说明载体β-胡萝卜素可以有效降低由高脂饮食引发的体重增加,改善血糖耐受损伤,对减缓肥胖症具备有益作用。对脂肪组织的形态进行考察,发现β-胡萝卜素纳米颗粒可以更有效降低脂肪细胞的大小。对小鼠肝脏损伤进行考察,发现β-胡萝卜素纳米乳可以降低肝脏体系的ROS含量,而纳米颗粒可以更有效地减缓由高脂饮食带来的肝脏损伤,两种载体样品均可以改善由高脂饮食引发的脂肪肝。对小肠渗透性进行考察,发现β-胡萝卜素摄取会增加小肠透过性,并破坏小肠微绒毛结构,但是载体化后的β-胡萝卜素可以在一定程度上抑制这种损伤。对小鼠肠道菌群进行考察,发现两种β-胡萝卜素载体均可以显著降低F/B比例,在一定程度上改善由高脂饮食引发的肠道菌群的改变。