CN104906043B - 一种花生蛋白纳米颗粒及其制备方法 - Google Patents

一种花生蛋白纳米颗粒及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种花生蛋白纳米颗粒的制备方法，该方法包括步骤：配制花生蛋白溶液，碱处理，热处理，冷却，向得到的改性花生蛋白溶液中添加金属离子，充分反应后得到花生蛋白纳米颗粒溶液，将得到的花生蛋白纳米颗粒溶液进行脱盐处理，干燥，即得固体花生蛋白纳米颗粒。本发明花生蛋白纳米颗粒的制备方法工艺操作简单，无需特殊设备，且制备过程中未涉及有机试剂，适宜工业化生产。本发明方法制备得到花生蛋白纳米颗粒呈球形且圆整度好，不粘连，粒径范围为10‑700nm。

Description

一种花生蛋白纳米颗粒及其制备方法
技术领域
本发明涉及生物医学和功能食品技术领域，更具体涉及一种花生蛋白纳米颗粒及其制备方法。
背景技术
纳米颗粒是指粒径小于1μm的球状胶体颗粒，其根据材料可分为生物降解型和非生物降解型两类。目前，生物降解型纳米颗粒被广泛应用于生物医学领域及功能性食品领域，其主要作为药物/营养物质的递送载体。在生物医学领域，生物降解型纳米颗粒作为药物的递送载体，具有明显的药物缓释功能，可增加药物疗效，降低其毒副作用，减少对生物机体组织器官的损害；在功能性食品领域，生物降解型纳米颗粒作为营养物质的递送载体，可以为所包埋的营养物质提供更好的保护和缓释作用，从而提高营养物质的生物利用率。
蛋白质是由各种氨基酸组成的具有空间结构的高分子聚合物，不仅具有可生物降解、无毒、无免疫原性、病人耐受和生物利用度高等特点，且来源广泛，是理想的生物降解型材料，因此成为许多纳米颗粒制备的主要研究对象，如白蛋白、酪蛋白、胶原蛋白等动物蛋白已成功应用于纳米颗粒的制备。然而，以植物蛋白为基质材料制备纳米颗粒的报道相对较少，目前，应用于纳米颗粒制备的植物蛋白有大豆分离蛋白、玉米醇溶蛋白等。
花生蛋白资源丰富，其原料脱脂花生粕是我国具有优势的大宗蛋白资源。花生蛋白营养价值高，含有人体必需的8种氨基酸、维生素和矿物质等营养素，抗营养因子含量低，是一种极具开发潜力的优质植物蛋白。以花生蛋白为基质材料制备出纳米颗粒，不仅可拓宽花生蛋白的应用领域，也可开发出蛋白纳米颗粒新剂型，在药物/营养素递送载体领域极具发展潜力。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题就是如何制备纳米级花生蛋白颗粒，颗粒要求呈圆形且圆整度好，不粘连，可被生物降解，并制备工艺简便，而提供一种花生蛋白纳米颗粒的制备方法及其制备的花生蛋白纳米颗粒。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种花生蛋白纳米颗粒的制备方法，该方法包括以下步骤：
步骤一：配制花生蛋白溶液；
步骤二：碱处理：将所述花生蛋白溶液用pH调节剂调节其pH值为9-12，得到改性花生蛋白溶液；
步骤三：热处理:将所述改性花生蛋白溶液加热至50-90℃，并保持20-60min；
步骤四：冷却：将步骤三热处理后所得的改性花生蛋白溶液在室温下静置冷却，并调节其pH值至7；
步骤五：添加金属离子：向步骤四中得到的花生蛋白溶液中添加金属离子，定容使最终蛋白浓度为初始蛋白浓度的1/4-1/2，静置8-24h，充分反应后得到花生蛋白纳米颗粒溶液；
步骤六：脱盐处理：将所述花生蛋白纳米颗粒溶液进行脱盐处理；
步骤七：将步骤六中脱盐处理后的花生蛋白纳米颗粒溶液进行干燥，即得固体花生蛋白纳米颗粒。
优选地，在步骤一中，所述花生蛋白中蛋白含量大于90％；可采用包括但不局限于通过碱溶酸沉法从花生粕中提取得到的花生蛋白。
作为一种更优选的技术方案，所述花生蛋白由如下方法制备而成：将花生粕进行粉碎，得到花生蛋白粉，按照1：10-1:8的质量比加入去离子水进行调浆，调节pH 9.0-10.0，室温搅拌2-3h，进行离心后收集滤液，并调节滤液pH 4.0-5.0；静置30-45min后再一次离心，收集沉淀，并加入去离子水进行沉淀的洗涤，洗涤至中性后加水复溶，用喷雾干燥器进行喷雾干燥，得到花生蛋白，所述喷雾干燥器的进口温度设置为130-150℃，出口温度为70-80℃。
上述方法操作简单，制备得到的花生蛋白纯度高。
优选地，在步骤一中，所述花生蛋白溶液为水溶液，其中花生蛋白的浓度为1-10mg/ml。该浓度更有利于蛋白纳米颗粒的形成，可避免因蛋白浓度过高而造成的蛋白纳米颗粒聚集现象。
优选地，在步骤二中，所述pH调节剂为浓度为0.1-5M的NaOH溶液。
优选地，在步骤四中，用浓度为0.1-5M的HCl溶液调节改性花生蛋白溶液的pH值。
优选地，在步骤五中，所述的金属离子为Ca2+、Mg2+或Ag+，其浓度为3-6mM，添加量为溶液总体积的10-20％。金属离子诱导蛋白分子相互作用形成蛋白分子聚集体，促进蛋白纳米颗粒的形成。
优选地，所述的金属离子为Ca2+，以CaCl2溶液的形式提供。加入Ca2+离子形成的蛋白纳米颗粒球形圆整度好。
优选地，在步骤六中，所述的脱盐为透析脱盐，超滤脱盐或平衡渗析脱盐；所述透析脱盐所用透析袋的截留分子量为7kDa，透析时间为1h，除去体系中存在的未参加反应的盐离子。
优选地，在步骤七中，所述的干燥为冷冻干燥或喷雾干燥；冷冻干燥可采用冷冻干燥机进行；喷雾干燥可采用喷雾干燥器进行，所述喷雾干燥器的进口温度为140-160℃，出口温度为70-80℃。
优选地，本发明所述的方法具体为：将蛋白含量大于90％的花生蛋白溶于蒸馏水中，配成浓度为1-10mg/ml的花生蛋白溶液；用浓度为0.1-5M的NaOH将pH调至9-12；将上述溶液在50-90℃条件下水浴加热20-60min；静置冷却至室温后用浓度为0.1-5M的HCL将pH调至7.0；向溶液中加入浓度为3-6mM的CaCl2溶液，定容使最终蛋白浓度为初始蛋白浓度的1/4-1/2，静置8-24h，充分反应后得到花生蛋白纳米颗粒溶液；将获得的花生蛋白纳米颗粒溶液进行透析脱盐，喷雾干燥后得固体花生蛋白纳米颗粒。
本发明还提供了使用所述的花生蛋白纳米颗粒的制备方法所制得的花生蛋白纳米颗粒。
优选地，所述蛋白纳米颗粒的粒径为10-700nm。
(三)有益效果
本发明的花生蛋白纳米颗粒的制备方法，工艺操作简单，无需特殊设备，且制备过程中未涉及有机试剂，适宜工业化生产，具有很大的经济效益。本发明方法制备得到了花生蛋白纳米颗粒，由附图2可知，该纳米颗粒呈球形且圆整度好，不粘连；因其原料花生蛋白为天然高分子物质，可被生物降解，故该花生蛋白纳米颗粒具有可被生物降解的特性，粒径范围为10-700nm。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明花生蛋白纳米颗粒制备方法的方框图；
图2是本发明实施例1所制备的花生蛋白纳米颗粒的透射电镜图；
图3是本发明实施例1所制备的花生蛋白纳米颗粒的粒径分布曲线图；
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。
本发明花生蛋白纳米颗粒制备方法的步骤如图1所示。
本发明花生蛋白纳米颗粒制备方法中所使用的花生蛋白为蛋白含量大于90％的花生蛋白，可为通过碱溶酸沉法从花生粕中提取得到的花生蛋白。其具体的提取方法可包括但不局限为：将花生粕进行粉碎，得到花生蛋白粉，按照1：10的质量比加入一定量的去离子水进行调浆，调节pH 9.0，室温搅拌2h，进行离心后收集滤液，并调节滤液pH4.5。静置30min后再一次离心，收集沉淀，并加入一定量的去离子水进行沉淀的洗涤，洗涤至中性后加水复溶，用喷雾干燥器进行喷雾干燥，得到花生蛋白，所述喷雾干燥器的进口温度设置为130-150℃，出口温度为70℃，所得花生蛋白的蛋白含量为90.44％。
以花生粕为原料，提取其中的花生蛋白并用作制备花生蛋白纳米颗粒的原料，有利于花生副产物的综合利用，同时提高花生粕的附加值。
下面通过实施例进一步说明本发明：
以下实施例检测均通过透射电子显微镜分析及纳米粒度分析，透射电镜分析仪器为日本日立公司H-7500透射电子显微镜，纳米粒度分析仪器为英国马尔文仪器有限公司Zeta电位分析仪。
实施例1:
称取1.49g花生蛋白溶于250ml蒸馏水中，配成初始浓度为5.96mg/ml的花生蛋白溶液，用0.5M NaOH将pH调至11。将上述溶液在85℃条件下水浴加热30min，静置冷却至室温后用0.1M HCl将pH调至7.0。向溶液中加入80ml，4.5mM CaCl2溶液，定容至500ml，使最终蛋白浓度为初始蛋白浓度的1/2，室温下静置16h，即得花生蛋白纳米颗粒溶液，将获得的花生蛋白纳米颗粒溶液进行透析脱盐，喷雾干燥后得固体花生蛋白纳米颗粒。
将制备的花生蛋白纳米颗粒用透射电子显微镜观察粒径形貌。取一定质量所制备的固体花生蛋白纳米颗粒复溶于蒸馏水中，配成浓度为1mg/ml的花生蛋白纳米颗粒溶液。取一滴上述溶液加到覆有聚乙烯醇缩甲醛脂膜的铜网上，铜网水平放置2～3min使分子聚集体沉积到网面上，用滤纸吸去表面多余溶液，之后滴加2％的醋酸双氧釉溶液对纳米颗粒进行负染2min，将铜网在滤纸上放置3min使充分染色并吸取多余的染液，干燥后用透射电子显微镜观察并拍照。结果如图2所示。
将上述配制的浓度为1mg/ml的花生蛋白纳米颗粒溶液用Zeta电位分析仪检测粒径及分布。所得花生蛋白纳米颗粒的粒径分布如图3所示，在35-300nm之间。其中，纵坐标为花生蛋白纳米颗粒的数量百分比，横坐标为花生蛋白纳米颗粒的粒径(nm)。所得花生蛋白纳米颗粒的平均粒径为95nm。
实施例2:
称取2.5g花生蛋白溶于250ml蒸馏水中，配成初始浓度为10mg/ml的花生蛋白溶液，用1.5M NaOH将pH调至9。将上述溶液在80℃条件下水浴加热35min，静置冷却至室温后用0.5M HCl将pH调至7.0。向溶液中加入80mL，5.0mM CaCl2溶液，定容至500ml，使最终蛋白浓度为初始蛋白浓度的1/2，室温下静置20h，即得花生蛋白纳米颗粒溶液，将获得的花生蛋白纳米颗粒溶液进行透析脱盐，喷雾干燥后得固体花生蛋白纳米颗粒。
花生蛋白纳米颗粒的粒径及分布检测同实施例1，粒径分布在50-450nm之间，平均粒径为110nm。
实施例3:
称取1.49g花生蛋白溶于250ml蒸馏水中，配成初始浓度为5.96mg/ml的花生蛋白溶液，用2.5M NaOH将pH调至10。将上述溶液在90℃条件下水浴加热25min，静置冷却至室温后用1.0M HCl将pH调至7.0。向溶液中加入80ml，5.5mM CaCl2溶液，定容至500ml，使最终蛋白浓度为初始蛋白浓度的1/2，室温下静置12h，即得花生蛋白纳米颗粒溶液，将获得的花生蛋白纳米颗粒溶液进行透析脱盐，喷雾干燥后得固体花生蛋白纳米颗粒。
花生蛋白纳米颗粒的粒径及分布检测同实施例1，粒径分布在70-500nm之间，平均粒径为140nm。
以上实施方式仅用于说明本发明，而非对本发明的限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行各种组合、修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种花生蛋白纳米颗粒的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一：配制花生蛋白溶液；
步骤二：碱处理：将所述花生蛋白溶液用pH调节剂调节其pH值为9-12，得到改性花生蛋白溶液；
步骤三：热处理:将所述改性花生蛋白溶液加热至50-90℃，并保持20-60min；
步骤四：冷却：将步骤三热处理后所得的改性花生蛋白溶液在室温下静置冷却，并调节其pH值至7；
步骤五：添加金属离子：向步骤四中得到的花生蛋白溶液中添加金属离子，定容使最终蛋白浓度为初始蛋白浓度的1/4-1/2，静置8-24h，充分反应后得到花生蛋白纳米颗粒溶液；所述的金属离子为Ca2+、Mg2+或Ag+，其浓度为3-6mM，添加量为溶液总体积的10-20％；
步骤六：脱盐处理：将所述花生蛋白纳米颗粒溶液进行脱盐处理；
步骤七：将步骤六中脱盐处理后的花生蛋白纳米颗粒溶液进行干燥，即得固体花生蛋白纳米颗粒。
2.根据权利要求1所述的花生蛋白纳米颗粒的制备方法，其特征在于，在步骤一中，所述花生蛋白中蛋白含量大于90％。
3.根据权利要求2所述的花生蛋白纳米颗粒的制备方法，其特征在于，所述花生蛋白由如下方法制备而成：将花生粕进行粉碎，得到花生蛋白粉，按照1：10-1：8的质量比加入去离子水进行调浆，调节pH 9.0-10.0，室温搅拌2-3h，进行离心后收集滤液，并调节滤液pH4.0-5.0；静置30-45min后再一次离心，收集沉淀，并加入去离子水进行沉淀的洗涤，洗涤至中性后加水复溶，用喷雾干燥器进行喷雾干燥，得到花生蛋白，所述喷雾干燥器的进口温度设置为130-150℃，出口温度为70-80℃。
4.根据权利要求1-3任一项所述的花生蛋白纳米颗粒的制备方法，其特征在于，在步骤一中，所述花生蛋白溶液为水溶液，其中花生蛋白的浓度为1-10mg/ml。
5.根据权利要求1所述的花生蛋白纳米颗粒的制备方法，其特征在于，在步骤二中，所述pH调节剂为浓度为0.1-5M的NaOH溶液。
6.根据权利要求1所述的花生蛋白纳米颗粒的制备方法，其特征在于，在步骤四中，用浓度为0.1-5M的HCl溶液调节改性花生蛋白溶液的pH值。
7.根据权利要求1所述的花生蛋白纳米颗粒的制备方法，其特征在于，所述的金属离子为Ca2+，以CaCl2溶液的形式提供。
8.根据权利要求1所述的花生蛋白纳米颗粒的制备方法，其特征在于，将蛋白含量大于90％的花生蛋白溶于蒸馏水中，配成浓度为1-10mg/ml的花生蛋白溶液；用浓度为0.1-5M的NaOH溶液将pH调至9-12；将上述溶液在50-90℃条件下水浴加热20-60min；静置冷却至室温后用浓度为0.1-5M的HCl溶液将pH调至7.0；向溶液中加入浓度为3-6mM的CaCl2溶液，定容使最终蛋白浓度为初始蛋白浓度的1/4-1/2，静置8-24h，充分反应后得到花生蛋白纳米颗粒溶液；将获得的花生蛋白纳米颗粒溶液进行透析脱盐，喷雾干燥后得固体花生蛋白纳米颗粒。
9.使用权利要求1-8任一项所述的花生蛋白纳米颗粒的制备方法所制得的花生蛋白纳米颗粒。
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