CN104224751B

CN104224751B - 包埋共轭亚油酸的蜡质玉米纳米淀粉的制备工艺流程

Info

Publication number: CN104224751B
Application number: CN201410478202.7A
Authority: CN
Inventors: 孙庆杰; 熊柳; 李晓静; 秦洋; 姬娜
Original assignee: Qingdao Agricultural University
Current assignee: Qingdao Agricultural University
Priority date: 2014-09-15
Filing date: 2014-09-15
Publication date: 2017-10-27
Anticipated expiration: 2034-09-15
Also published as: CN104224751A

Abstract

一种包埋共轭亚油酸的蜡质玉米纳米淀粉的制备工艺流程，包括：称取脱脂的蜡质玉米淀粉10‑20g溶于100ml缓冲溶液中，将蜡质玉米淀粉悬液沸水浴充分糊化40min后冷却至58℃保温，加入30aspu/g干基淀粉的普鲁兰酶进行脱支处理4‑12h，离心2‑5min后弃去沉淀，保留上清液，沸水浴灭酶处理10‑15min，再次离心2min弃去变性的酶，保留上清液，煮沸，称取1g‑3g共轭亚油酸溶于5ml，70％乙醇溶液中，将混合溶液加入煮沸的上清液中，边加入边搅拌，处理20‑60min，冷却至室温，置于4℃的冰箱中，回生处理8‑10h，回生后的纳米颗粒用70％的乙醇溶液水洗3‑4次，将水洗后的纳米颗粒经‑70℃冷冻后，真空冷冻干燥制得成品。

Description

包埋共轭亚油酸的蜡质玉米纳米淀粉的制备工艺流程

技术领域

本发明涉及纳米胶囊化技术对共轭亚油酸进行包埋处理领域，尤其涉及一种包埋共轭亚油酸的蜡质玉米纳米淀粉的制备工艺流程。

背景技术

共轭亚油酸是亚油酸的同分异构体，是一系列在碳9、11或10、12位具有双键的亚油酸的几何异构体，是含有共轭双键的一系列十八碳二烯酸的混合物，是普遍存在于人和动物体内的营养物质。

大量研究表明共轭亚油酸具有多种重要生理生化功能，例如抗肿瘤、抗氧化、抗动脉粥样硬化、提高免疫力、防止骨质疏松、防治高血压和糖尿病等。而共轭亚油酸几乎不溶于水，易于氧化，且在胃肠道中稳定性较低，利用率较低，从而造成损失。将共轭亚油酸进行包埋，可以有效地保护和运送共轭亚油酸，并减少其在胃部消化，实现共轭亚油酸的肠道内释放，将有效提高共轭亚油酸的利用率。

纳米淀粉在医学检验诊断技术方面、药物治疗方面、健康预防方面都起着关键的作用，尤其是在药物治疗方面取得了很大的成功。纳米淀粉因其原料价格低廉、生物兼容性好并可生物降解而具有较好的载药性。由于纳米淀粉微粒体积小、比表面积大，因而其吸附能力比普通淀粉微粒高很多。

现有技术中已经有制备纳米淀粉的方法，比如利用酸溶解淀粉颗粒无定形区制备淀粉纳米晶，但其产率较低，较难大规模制备，随着酸解时间的延长，淀粉纳米颗粒的结晶度逐渐升高，酸水解10d后结晶度达到78.7％。透射电镜照片显示所得淀粉纳米晶的形状绝大部分为多边形，粒径一般为40～100nm。比如还有利用溶液交联法制备得到的纳米淀粉微细颗粒，但是所制得的纳米淀粉微细颗粒仍然存在一定的结晶结构，而其天然淀粉的结晶结构已被损坏，它的结晶度远低于天然淀粉。

因此，有必要提供一种包埋共轭亚油酸的蜡质玉米纳米淀粉的制备工艺流程以解决共轭亚油酸包埋的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种包埋共轭亚油酸的蜡质玉米纳米淀粉的制备工艺流程，通过采用纳米淀粉包埋共轭亚油酸，可以提高其生物利用率。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种包埋共轭亚油酸蜡质玉米纳米淀粉的制备工艺流程，包括步骤：

S1：称取脱脂的蜡质玉米淀粉10-20g溶于100ml缓冲溶液中，将蜡质玉米淀粉悬液沸水浴充分糊化40min后冷却后至58℃保温；

S2：加入30aspu/g干基淀粉的普鲁兰酶进行脱支处理4-12h，离心2-5min后弃去沉淀，保留上清液，沸水浴灭酶处理10-15min，随后再次离心2min弃去变性的酶，保留上清液，煮沸；

S3：称取1-3g共轭亚油酸溶于5ml，70％乙醇溶液中，将混合溶液加入煮沸的上清液中，边加入边搅拌，处理20-60min，冷却至室温，置于4-50℃的环境中，回生处理8-36h，回生后的纳米颗粒用70％的乙醇溶液水洗3-4次，以除去缓冲溶液，保留水洗液于大烧杯中备用，以测定共轭亚油酸包埋率，水洗后的纳米颗粒经-70℃冷冻后，真空冷冻干燥制得成品。

从上述技术方案可以看出，本发明可以探究包埋有共轭亚油酸的蜡质玉米纳米淀粉的理化指标及性质，以期为天然抗氧化活性成分纳米淀粉缓释胶囊的研制提供一定参考。

附图说明

图1为本发明包埋共轭亚油酸的蜡质玉米纳米淀粉的制备工艺流程图。

图2为不同浓度共轭亚油酸吸光度。

图3为蜡质玉米淀粉纳米颗粒粒径分析图。

图4为共轭亚油酸纳米缓释胶囊粒径分析图。

图5为蜡质玉米纳米淀粉及包埋共轭亚油酸的蜡质玉米纳米淀粉颗粒X射线衍射图。

图6为蜡质玉米纳米淀粉淀粉、蜡质玉米纳米淀粉淀粉，包埋共轭亚油酸的蜡质玉米纳米淀粉以及包埋共轭亚油酸的蜡质玉米纳米淀粉颗粒吸热谱图。

图7为蜡质玉米纳米淀粉扫描电镜图。

图8为共轭亚油酸蜡质玉米纳米淀粉扫描电镜图。

图9为不同消化时间共轭亚油酸吸光度。

具体实施方式

本发明公开了一种包埋共轭亚油酸的蜡质玉米纳米淀粉的制备工艺流程，通过采用纳米淀粉包埋共轭亚油酸，可以提高其生物利用率。

如图1所示，本发明公开的一种包埋共轭亚油酸蜡质玉米纳米淀粉的制备工艺流程，其包括步骤：

所述步骤S1中采用索氏抽提法对蜡质玉米淀粉进行脱脂处理备用。

所述步骤S1中制备缓冲溶液的方法为：称取7.1g磷酸氢二钠溶于250ml水中，称取4.803g柠檬酸溶于250ml水中，二者混合，调节pH至4.6，制备磷酸氢二钠-柠檬酸缓冲溶液。按照比例，相应增加一倍，水量增加一倍，都可以，只要浓度对就行，pH保持在4.6。

所述步骤S3中，置于4℃的冰箱中时，回生处理时间为8-10h；置于25℃的环境中，回生时间为16h；置于50℃的环境中，回生时间为36h。

上述技术方案的一个具体实施例为：采用索氏抽提法对蜡质玉米淀粉进行脱脂处理备用。称取7.1g磷酸氢二钠溶于250ml水中，称取4.803g柠檬酸溶于250ml水中，二者混合，调节pH至4.6，制备磷酸氢二钠-柠檬酸缓冲溶液。称取脱脂的蜡质玉米淀粉15g溶于100ml缓冲溶液中。将蜡质玉米淀粉悬液沸水浴充分糊化40min后冷却至58℃保温，加入30aspu/g干基淀粉的普鲁兰酶进行脱支处理4-5h。离心2min后弃去沉淀，保留上清液，沸水浴灭酶处理15min，随后再次离心2min弃去变性的酶，保留上清液，煮沸。称取2.5g共轭亚油酸溶于5ml，70％乙醇溶液中，将混合溶液加入煮沸的上清液中，边加入边搅拌，处理20min。冷却至室温，置于4℃的冰箱中，回生处理8-10h。回生后的纳米颗粒用70％的乙醇溶液水洗3-4次，以除去缓冲溶液。保留水洗液于大烧杯中备用，以测定共轭亚油酸包埋率。水洗后的纳米颗粒经-70℃冷冻后，真空冷冻干燥制得成品，备用。

上述技术方案的又一个具体实施例为：采用索氏抽提法对蜡质玉米淀粉进行脱脂处理备用。称取7.1g磷酸氢二钠溶于250ml水中，称取4.803g柠檬酸溶于250ml水中，二者混合，调节pH至4.6，制备磷酸氢二钠-柠檬酸缓冲溶液。称取脱脂的蜡质玉米淀粉20g溶于100ml缓冲溶液中。将蜡质玉米淀粉悬液沸水浴充分糊化40min后冷却至58℃保温，加入30aspu/g干基淀粉的普鲁兰酶进行脱支处理5-12h。离心4min后弃去沉淀，保留上清液，沸水浴灭酶处理10min，随后再次离心2min弃去变性的酶，保留上清液，煮沸。称取2g共轭亚油酸溶于5ml，70％乙醇溶液中，将混合溶液加入煮沸的上清液中，边加入边搅拌，处理40min。冷却至室温，置于25℃的环境中，回生处理16h。回生后的纳米颗粒用70％的乙醇溶液水洗3-4次，以除去缓冲溶液。保留水洗液于大烧杯中备用，以测定共轭亚油酸包埋率。水洗后的纳米颗粒经-70℃冷冻后，真空冷冻干燥制得成品，备用。

基于蜡质玉米纳米淀粉测定共轭亚油酸包埋率的过程如下。

绘制共轭亚油酸标准曲线的方法为：

称取0.25g共轭亚油酸溶于10ml，70％的乙醇溶液中，制成25mg/ml的标准溶液，摇匀备用。分别取1.0ml、2.0ml、3.0ml、4.0ml、5.0ml、6.0ml、7.0ml、8.0ml、9.0ml、10.0ml标准溶液于容量瓶中，加入70％乙醇溶液配制成100ml溶液，分别取1ml各容量瓶中溶液，再次定容至100ml，制成浓度为2.5ug/ml、5.0ug/ml、7.5ug/ml、10.0ug/ml、12.5ug/ml、15.0ug/ml、17.5ug/ml、20.0ug/ml、22.5ug/ml、25.0ug/ml的溶液。在234nm波长下，以70％乙醇溶液为空白，对其吸光度进行测定，并绘制标准曲线。

包埋共轭亚油酸的蜡质玉米纳米淀粉的制备工艺流程包埋率的计算方法为：

将上述中回生后的淀粉纳米颗粒的水洗液，定容至1000ml。吸取1ml定容后的水洗液稀释10倍，在234nm波长下测定其吸光度，并代入共轭亚油酸标准曲线计算共轭亚油酸的含量，按下式求得包埋率。

包埋率＝(m1-m2)/m1×100％

其中，m1为进行包埋的共轭亚油酸总量(g)；m2为上述具体实施例中，水洗液中共轭亚油酸的含量(g)。

共轭亚油酸纳米缓释胶囊粒径的变化为：

采用动态光散射仪测定其粒径。配制0.1％的共轭亚油酸纳米缓释胶囊悬液，在室温条件下，超声处理5min，用移液枪吸取1ml溶液沿比色皿边缘一角慢慢注入，放入测试台中间进行测试，每个样品分别测试3次，取平均值。

射线衍射仪测定：

平衡样品水分含量至20％恒定，X-射线衍射测定条为：C_uK_α辐射，管压40kV，管流30mA，扫描速度4°/min，扫描范围2θ：4～40°，步长0.02°，接受狭缝0.2mm，通过软件MDIJade 5.0计算结晶度。

共轭亚油酸纳米缓释胶囊的吸热谱图：

用DSC测定共轭亚油酸纳米缓释胶囊吸热谱图，称取10m左右的样品于铝制坩埚中，加入两倍质量比的蒸馏水，将坩埚盖压紧后，平衡水分，过夜。然后以10℃/min的速率升温，温度范围为25～135℃，分别测定T_o(起始温度)、T_p(峰值温度)、T_f(终止温度)及焓值(ΔH)的变化情况，并进行重新扫描。实验平行测定3次。

共轭亚油酸纳米缓释胶囊的颗粒形貌：

采用扫描电子显微镜观察，取10mg的样品置于10mL超纯水中，超声波处理10分钟，取一滴样品于导电胶上，冷冻干燥后喷金，并将处理后样品存于干燥器中，电流设置为3mA，加速电压为10kv，观测并拍摄具有代表性淀粉颗粒形貌。

体外模拟肠胃道环境测定释药性：

胃蛋白酶溶液的配置：称取0.35g胃蛋白酶溶于50ml 0.01mol/L(PH＝2)的盐酸中。胰蛋白酶溶液的配置：称取0.027g磷酸二氢钾，0.142g磷酸氢二钠，0.8g氯化钠，0.02g氯化钾溶于100ml蒸馏水中，称为PBS溶液。再称取2.5g胰蛋白酶溶于50ml PBS溶液中。

取适量胃蛋白酶溶液备用，均置于37℃预热10min，备用。

称取样品2.5g溶于9ml，0.01mol/L(pH＝2.0)的盐酸溶液作为消化底物备用。

吸取胃蛋白酶溶液1ml加入底物中(酶∶底物＝1∶35(w/w))，37℃保温，模拟胃部环境消化2h，然后用0.9mol/L的碳酸氢钠溶液将消化液的pH调为5.3，再用2mol/L的氢氧化钠溶液再将消化液的pH调至7.5。取1ml胰酶溶液加入到消化液中在37℃模拟肠消化4h。

均每隔一小时取样检测，每次取出的消化液样品置于沸水浴中灭酶处理10min，冷却至室温后，按消化时间顺序分别标号1-6号。同时，将1-6号试管均用pH＝2.0的HCl稀释4倍，并分别在234nm波长下，测定其吸光度。

如图2所示，由图2可以看出，随着共轭亚油酸浓度的增加，其在70％乙醇溶液中的吸光度也逐渐增加，并呈现线性规律。

对其在234nm出的吸光度值进行线性回归所得上图，其回归方程为y＝0.1001x+0.0621，其相关系数R²＝0.9971，因此，在2.5-22.5ug/ml范围内线性关系良好。

共轭亚油酸纳米缓释胶囊的包埋率：

采用石英皿在234nm波长下，以70％乙醇溶液为空白测定，测得上述共轭亚油酸纳米缓释胶囊包埋率的计算中水洗液吸光度为2.699A。

由共轭亚油酸标准曲线计算，当吸光度为2.699A时，代入回归方程，求得其共轭亚油酸浓度为26.37ug/ml，则水洗液中共轭亚油酸的量为26.37×10×1000＝263700ug＝0.2637g。

故包埋率＝(2.5-0.2637)/2.5×100％＝89.45％

如图3及图4所示，包埋共轭亚油酸的蜡质玉米纳米淀粉的粒径变化。

如图3所示，普通蜡质玉米淀粉纳米颗粒的粒径大部分分布在50nm-122nm范围内，包埋共轭亚油酸的蜡质玉米淀粉纳米颗粒的粒径大部分分布在330nm-390nm范围内，粒径波动范围较窄。包埋共轭亚油酸的蜡质玉米淀粉纳米颗粒的粒径明显比未包埋共轭亚油酸蜡质玉米淀粉纳米颗粒的粒径大，但仍为纳米级，不会影响纳米缓释胶囊的缓释效果。

射线衍射仪测定：

如图4所示，淀粉结晶度受多种因素影响。现有技术中有人通过研究水分与淀粉结晶度的关系发现，水分含量在10％-50％范围内时，其含量对淀粉颗粒中的双螺旋结构比例没有影响，而当其含量降低至1％-3％范围内时，就会明显降低双螺旋结构的比例。有人对不同颗粒大小的淀粉进行研究表明，当淀粉颗粒从大到小变化时，淀粉的结晶度也随之从大到小发生变化。淀粉颗粒的结晶度也会受到脂质体的含量的影响，因为颗粒中脂肪和蛋白质可以与直链淀粉相互作用，从而使得V-型结构的晶体形成，含量过多就会影响淀粉颗粒原有结构。

由图4中可以看出蜡质玉米淀粉纳米颗粒在5.6°、15°、17°、22°、24°有明显结晶峰，属于典型的B+V型淀粉结晶。而包埋共轭亚油酸的淀粉纳米颗粒的晶型基本不变，特征峰强度增强；在19.5°处的V型淀粉特征峰更加明显；结晶度显著提高，由未包埋前的55.41％增大至77.20％。其原因可能是共轭亚油酸加入后，被包埋入蜡质玉米淀粉短直链螺旋空腔中，导致淀粉纳米颗粒晶型略微改变，结晶度显著提高。

包埋共轭亚油酸的蜡质玉米纳米淀粉的吸热谱图分析：

表1 包埋共轭亚油酸的蜡质玉米纳米淀粉吸热谱图参数

Table.1.The parameter of the waxy corn nano-starch with conjugatedlinoleic acid’s DSC

如表1所示，包埋共轭亚油酸后蜡质玉米淀粉纳米颗粒的焓值升高，这可能是由于脂质熔融引起的。如图5所示，蜡质玉米纳米淀粉和包埋共轭亚油酸蜡质玉米淀粉纳米颗粒的第一次扫描图谱，蜡质玉米纳米淀粉和包埋共轭亚油酸的蜡质玉米纳米淀粉的吸收峰相似，均只有一个吸收峰。这可能是因为包埋共轭亚油酸的蜡质玉米纳米淀粉的淀粉糊化和脂质熔融温度接近，因而峰未发生分离，只出现一个峰，但共轭亚油酸纳米缓释胶囊的吸热焓明显普通蜡质玉米淀粉纳米颗粒的；共轭亚油酸纳米缓释胶囊重新扫描，其吸热峰焓值降低，主要是由于淀粉糊化，重新扫描之后没有完全回生导致的。图5为蜡质玉米纳米淀粉(SNP)及包埋共轭亚油酸蜡质玉米纳米淀粉(SNP+CLA)颗粒X射线衍射图。

图6为蜡质玉米纳米淀粉淀粉1(a)、蜡质玉米纳米淀粉淀粉2(b)，包埋共轭亚油酸蜡质玉米纳米淀粉1(c)以及包埋共轭亚油酸蜡质玉米纳米淀粉2(d)颗粒吸热谱图。图6中，P3代表蜡质玉米纳米淀粉淀粉1(a)颗粒吸热谱图。P4代表蜡质玉米纳米淀粉淀粉2(b)颗粒吸热谱图。P5代表包埋共轭亚油酸蜡质玉米纳米淀粉1(c)颗粒吸热谱图。P6代表包埋共轭亚油酸蜡质玉米纳米淀粉2(d)颗粒吸热谱图。

包埋共轭亚油酸的蜡质玉米纳米淀粉颗粒形貌：

如图7及图8所示，图7及图8分别为蜡质玉米纳米淀粉和共轭亚油酸蜡质玉米纳米淀粉的扫描电镜图。由图7及图8可知，蜡质玉米纳米淀粉颗粒为均匀的球体结构，颗粒结构紧密。包埋共轭亚油酸蜡质玉米淀粉纳米颗粒颗粒结构基本保持不变，为球体或椭球体。它们均具有较好结晶结构的原因可能是在酶水解淀粉的过程中，淀粉分子链充分脱支，它们之间相互缠绕随机堆积，从而，形成较好的结晶结构。现有研究同样表明，在糊化的过程中，凝胶状的粘稠的淀粉糊形成，在冷却和储藏过程中淀粉分子进行了重排，逐渐形成有序的结构。

体外模拟肠胃道环境测定释药性的分析：

如图9所示，图9为不同消化时间共轭亚油酸吸光度。包埋共轭亚油酸的蜡质玉米淀粉纳米颗粒在体外模拟消化的过程中，首先在人造胃液的作用下快速释放共轭亚油酸，随后，趋于平稳。在人造肠液的作用下大量释放共轭亚油酸，最后共轭亚油酸的释放量达到最大。没有达到缓释胶囊在胃中少量消化或几乎不消化，主要在肠道中消化的缓释效果。这可能是由于淀粉纳米颗粒与脂肪酸作用力较弱，在胃肠道中酶的作用下，较容易被酶解；但缓释纳米颗粒大部分还是在肠道内进行消化，消化量大约是在胃液中消化量的二倍，证明共轭亚油酸纳米缓释胶囊对于共轭亚油酸还是具有一定缓释效果的。

通过生物酶法制备蜡质玉米淀粉纳米颗粒，并成功包埋了共轭亚油酸。制取的共轭亚油酸纳米缓释胶囊包埋率较高，其粒径大部分分布在329nm-390nm范围内，比未包埋共轭亚油酸的蜡质玉米纳米淀粉的粒径大，但仍为纳米级。其形貌一般为球体或椭球体，颗粒结构较为致密；其结晶度明显增高，增高了40％左右，但晶型基本保持不变，V型淀粉的特征峰显著增强。模拟胃肠道环境，测定其缓释效果发现，有接近四分之一的缓释胶囊在胃部消化，但大部分共轭亚油酸缓释胶囊在肠道环境中被消化吸收，仍有较好的缓释效果。

Claims

1.一种包埋共轭亚油酸蜡质玉米纳米淀粉的制备工艺流程，其特征在于：包括步骤：

2.根据权利要求1所述的包埋共轭亚油酸的蜡质玉米纳米淀粉的制备工艺流程，其特征在于：所述步骤S1中采用索氏抽提法对蜡质玉米淀粉进行脱脂处理备用。

3.根据权利要求1所述的包埋共轭亚油酸的蜡质玉米纳米淀粉的制备工艺流程，其特征在于：所述步骤S1中制备缓冲溶液的方法为：称取7.1g磷酸氢二钠溶于250ml水中，称取4.803g柠檬酸溶于250ml水中，二者混合，调节pH至4.6，制备磷酸氢二钠-柠檬酸缓冲溶液。

4.根据权利要求1所述的包埋共轭亚油酸蜡质玉米纳米淀粉的制备工艺流程，其特征在于：所述步骤S3中，置于4℃的冰箱中时，回生处理时间为8-10h。

5.根据权利要求1所述的包埋共轭亚油酸蜡质玉米纳米淀粉的制备工艺流程，其特征在于：所述步骤S3中，置于25℃的环境中，回生时间为16h。

6.根据权利要求1所述的包埋共轭亚油酸蜡质玉米纳米淀粉的制备工艺流程，其特征在于：所述步骤S3中，置于50℃的环境中，回生处理时间为36h。