CN108378364A - 一种水溶性玉米低聚肽/姜黄素复合纳米颗粒及其溶液的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及玉米低聚肽/姜黄素复合纳米颗粒及其溶液的制备方法，所述玉米低聚肽/姜黄素复合纳米颗粒的粒径在50nm以下，所述玉米低聚肽/姜黄素复合纳米颗粒溶液通过在快速搅拌下，将姜黄素溶于乙醇获得的储液滴加在玉米低聚肽溶液中，再经分离纯化获得，所述玉米低聚肽/姜黄素复合纳米颗粒溶液具有较高的物理稳定性，zeta电位均在‑30 mV以下。本发明的另外一个有益效果还在于能够提高玉米蛋白的附加值，通过玉米低聚肽制备姜黄素复合纳米颗粒，能够将其作为功能性食品配料应用，从而能够使玉米蛋白的附加值得到极大提高。
Description
技术领域
本发明属于食品加工技术领域，具体涉及一种水溶性玉米低聚肽/姜黄素复合纳米颗及其溶液的制备方法。
背景技术
姜黄素是从姜黄根茎中提取出的一种植物多酚，是姜黄中的有效成分。大量研究表明，姜黄素具有抗肿瘤、抗炎、抗氧化、抗菌、保肝等多种药理活性。但是姜黄素几乎不溶于水，Kaminaga等（2003）研究结果表明姜黄素在水中的溶解度仅有11ng/mL。此外，姜黄素还容易被氧化，在体内具有吸收差、生物利用度低等缺点，因而限制了其作为功能性食品配料的应用。
近年来，纳米技术在制药领域发展迅速。纳米制剂在实现靶向给药、缓释给药、提高难溶性药物的溶解度及生物利用度，降低不良反应等方面表现出良好的应用前景。因此，通过将姜黄素制备成纳米制剂，提高其在水中的溶解性及生物利用度，进而提高药物疗效成为目前研究的热点。
玉米蛋白中80%以上属于醇溶蛋白，所含氨基酸大多为疏水性氨基酸，属于不完全氨基酸，因而玉米蛋白在水中的溶解性较差，生物利用度极低。然而，玉米蛋白经酶解后制备的低聚肽具有优良的抗氧化、抗高血压等诸多生理活性。事实上，玉米低聚肽除了本身具有活性外，其还是一种制备复合颗粒的优良载体。本发明利用玉米低聚肽和姜黄素在水溶液中的相互作用，使两者形成一种稳定的复合纳米颗粒，从而对疏水性极强的姜黄素起到增溶作用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有良好的理化稳定性的玉米低聚肽/姜黄素复合纳米颗粒及其溶液的制备方法。
本发明的目的通过如下技术方案实现：
一种玉米低聚肽/姜黄素复合纳米颗粒，所述玉米低聚肽/姜黄素复合纳米颗粒的粒径在50 nm以下。
一种玉米低聚肽/姜黄素复合纳米颗粒溶液，所述玉米低聚肽/姜黄素复合纳米颗粒溶液处于胶体状态，zeta电位在-30 mV以下，具有较高的物理稳定性。
进一步地，所述溶液中，玉米低聚肽/姜黄素复合纳米颗粒的单分散性在0.2以下。
所述玉米低聚肽/姜黄素复合纳米颗粒溶液的制备方法，所述方法包括如下步骤：
（1）将姜黄素溶于乙醇中，配制一定浓度的姜黄素储液；
（2）将玉米低聚肽溶于磷酸盐缓冲液，配制玉米低聚肽溶液，浓度为0.1-0.5% w/v；
（3）在800-1200 r/min、优选1000 r/min的磁力搅拌下，将所述姜黄素储液滴加至所述玉米低聚肽溶液中，使姜黄素的浓度达到0.1mg/mL，在4℃下，离心或微滤膜过滤获得玉米低聚肽/姜黄素复合纳米颗粒溶液。
优选地，所述乙醇为浓度在70%以上的乙醇水溶液，更优选无水乙醇。
更优选地，所述姜黄素储液为姜黄素的饱和乙醇溶液（3 mg/mL），目的在于最大限度降低最终混合液中的乙醇浓度，同时提高姜黄素的最终浓度。
优选地，所述磷酸盐缓冲液（PBs溶液）为5-10mM、pH7.2的磷酸盐缓冲液。
优选地，所述离心操作为以8000-12000r/min的转速处理18-22min；所述微滤膜优选为0.2μm的纤维滤膜，以除去游离姜黄素。
进一步地，所述玉米低聚肽可以通过以下方法制备获得的：
将玉米蛋白或玉米醇溶蛋白按3%（w/v）的量同去离子水混合并搅拌均匀，加热至50°C后用1M NaOH溶液调节pH 9.0，加入Alcalase蛋白酶进行酶解，维持温度以及pH 恒定下，酶解2-4 h；酶解完成后，用2 M的HCl将其pH值调节至3.0-4.0，持续搅拌1-2 h，迅速冷却至室温并用将pH调至中性，得到酶解液；将所述酶解液依次通过双层滤纸和微滤膜过滤，再进行脱盐处理，经浓缩和干燥获得玉米低聚肽。
优选地，所述玉米蛋白包括玉米黄粉，或经脱脂和除杂处理获得的玉米浓缩蛋白。
优选地，所述Alcalase蛋白酶的加入量为玉米蛋白或玉米醇溶蛋白重量的1%。
优选地，所述微滤膜为0.45 μm或0.65 μm的纤维滤膜。
优选地，所述脱盐处理可以是通过100-500D的透析袋进行透析，以截留分子量为100-500D的内容物，在去离子水中透析24h，每隔8h更换新的透析液；也可以通过层析柱进行层析分离，其中，优选通过速度较快的Sephadex G-15层析柱进行层析分离，上样体积为柱体积的20-25%。
优选地，所述浓缩为减压蒸馏浓缩，所述干燥为冷冻干燥。
本发明具有如下优点和有益效果：
（1）本发明制备的玉米低聚肽/姜黄素复合纳米颗粒粒径小，在50nm以下；在溶液中单分散性高，分散指数在0.2以下。
（2）本发明制备的玉米低聚肽/姜黄素复合纳米胶体溶液中姜黄素的含量在90 μg/mL以上。
（3）本发明制备的玉米低聚肽/姜黄素复合纳米颗粒溶液具有较高的物理稳定性，zeta电位均在-30 mV以下。
（4）本发明的另外一个有益效果还在于能够提高玉米蛋白的附加值，通过玉米低聚肽制备姜黄素复合纳米颗粒，能够将其作为功能性食品配料应用，从而能够使玉米蛋白的附加值得到极大提高。
附图说明
图1是实施例1中玉米浓缩蛋白的水解曲线。
图2是实施例1中玉米低聚肽的质谱图。
图3是实施例1中玉米低聚肽/姜黄素复合纳米颗粒微观结构。
图4是姜黄素在纯水中形成的浑浊液以及实施例1、2和3中玉米低聚肽/姜黄素复合纳米颗粒溶液的外观。
具体实施方式
以下通过具体实施例对本发明的技术方案进行进一步说明：
实施例1
一种玉米低聚肽/姜黄素复合纳米颗粒溶液的制备方法，所述方法包括如下步骤：
步骤一：将玉米浓缩蛋白（蛋白含量为87.5±0.6%，干基）按3%（w/v）的量同去离子水混合并搅拌均匀，将物料加热到50℃后用1M NaOH溶液调节pH 9.0，加入Alcalase蛋白酶（玉米浓缩蛋白重量的1%）进行酶解，维持温度以及pH 恒定下，酶解3 h，测定并绘制玉米浓缩蛋白的水解曲线，如图1所示，表明经过酶解处理后玉米浓缩蛋白的水解度可达25%以上。酶解时间完成后，用2 M的HCl将pH调到4.0，持续搅拌1 h后迅速冷却至室温并用NaOH溶液将pH调至中性，得到酶解液。将酶解液依次通过双层滤纸和0.45 μm的微滤膜过滤后，装入截留分子量为100D的透析袋，于去离子水中在4℃透析24h，每隔8 h更换透析液一次。透析结束后经过旋转蒸发浓缩和冷冻干燥处理获得玉米低聚肽，采用质谱对玉米低聚肽的分子量进行测定，质谱图如图2所示，表明玉米低聚肽的分子量基本都在1000 Da以下，其中分子量在500-600 Da的多肽含量最高。
步骤二：以80%的乙醇为溶剂，配制3mg/mL的姜黄素储液。用5mM，pH 7.2的PBs溶液溶解步骤一制备的玉米低聚肽，配制玉米低聚肽溶液，浓度为0.25% w/v。在1000 r/min磁力搅拌下，将姜黄素储液滴加到玉米低聚肽溶液中，使姜黄素的最终浓度为0.1 mg/mL。在4℃下，10000 r/min离心20 min，将未被包埋的姜黄素除去即获得玉米低聚肽/姜黄素复合纳米颗粒溶液。将制备的玉米低聚肽/姜黄素复合纳米颗粒溶液置于4℃下避光存放。
实施例1制备的玉米低聚肽/姜黄素复合纳米颗粒的微观结构如图3所示，表明该复合纳米颗粒为球形颗粒，粒径在50 nm以下，颗粒相对均匀，其姜黄素含量及纳米颗粒的粒径及zeta电位如表1所示：
表1
实施例2
一种玉米低聚肽/姜黄素复合纳米颗粒溶液的制备方法，所述方法包括如下步骤：
步骤一：将玉米醇溶蛋白按3%（w/v）的量同去离子水混合并搅拌均匀，将物料加热到50℃后用1M NaOH溶液调节pH 9.0，加入Alcalase蛋白酶（玉米醇溶蛋白重量的1%）进行酶解，维持温度以及pH 恒定下，酶解4 h。酶解时间完成后，用2 M的HCl将pH调到4.0，持续搅拌1h后迅速冷却至室温并用NaOH溶液将pH调至中性，得到酶解液。将酶解液依次通过双层滤纸和0.65 μm的微滤膜过滤后，装入截留分子量为100D的透析袋，置于去离子水中在4℃透析24h，每隔8h更换透析液一次。透析结束后经过旋转蒸发浓缩和冷冻干燥处理获得玉米低聚肽。
步骤二：以80%的乙醇为溶剂，配制3mg/mL的姜黄素储液。用10mM，pH 7.2的PBs溶液溶解步骤一制备的玉米低聚肽，浓度为0.25% w/v。在1000 r/min磁力搅拌下，将姜黄素储液滴加到玉米低聚肽溶液中，使姜黄素的最终浓度为0.1 mg/mL。在4℃下，10000 r/min离心20 min，将未被包埋的姜黄素除去即获得玉米低聚肽/姜黄素复合纳米颗粒溶液。将制备的玉米低聚肽/姜黄素复合纳米颗粒溶液置于4℃下避光存放。
实施例2制备的玉米低聚肽/姜黄素复合纳米颗粒溶液中姜黄素含量及纳米颗粒的粒径及Zeta电位如表2所示：
表2
实施例3
一种玉米低聚肽/姜黄素复合纳米颗粒溶液的制备方法，所述方法包括如下步骤：
步骤一：将玉米黄粉（蛋白含量为53.2±0.8%，干基）按3%（w/v）的量同去离子水混合并搅拌均匀，将物料加热到50℃后用1M NaOH溶液调节pH 9.0，加入Alcalase蛋白酶（玉米黄粉重量的1%）进行酶解，维持温度以及pH 恒定下，酶解4 h。酶解时间完成后，用2 M的HCl将pH调到3.0，持续搅拌2 h后迅速冷却至室温并将pH调至中性，得到酶解液。将酶解液依次通过双层滤纸和0.45 μm的微滤膜过滤后，将滤过液装入层析柱，填料为Sephadex G-15，上样量为柱体积的20%，利用PBs（pH7.0，10 mM）进行洗脱，流速为2mL/min。将脱盐后的蛋白水解物进行冷冻干燥处理，即获得玉米低聚肽。
步骤二：以无水乙醇为溶剂，配制3mg/mL的姜黄素储液。用5mM，pH 7.0的PBs溶液溶解玉米低聚肽，浓度为0.5% w/v。在1000 r/min磁力搅拌下，将姜黄素储液滴加到玉米低聚肽溶液中，使姜黄素的最终浓度为0.1 mg/mL。通过0.2μm的纤维素滤膜过滤后，将未被包埋的姜黄素除去即获得玉米低聚肽/姜黄素复合纳米颗粒溶液。将制备的玉米低聚肽/姜黄素复合纳米颗粒溶液置于4℃下避光存放。
实施例3制备的玉米低聚肽/姜黄素复合纳米颗粒溶液中姜黄素含量及纳米颗粒的粒径及Zeta电位如下表3所示：
表3
姜黄素在纯水中形成的浑浊液以及实施例1、2和3中制备的玉米低聚肽/姜黄素复合纳米颗粒溶液的外观如图4所示，同姜黄素在纯水中形成的浑浊液相比，本发明制备获得的玉米低聚肽/姜黄素复合纳米颗粒溶液具有澄清透明的特点，表明制备的复合颗粒具有良好的溶解性及胶体稳定性。
以上仅描述了本发明的较佳实施方式，但本发明并不限于上述实施例。本领域技术人员可以理解的是，能够实现本发明技术效果的任何相同或相似手段，均应落入本发明的保护范围内。
Claims (10)
1. 一种玉米低聚肽/姜黄素复合纳米颗粒，所述玉米低聚肽/姜黄素复合纳米颗粒的粒径在50 nm以下。
2. 一种玉米低聚肽/姜黄素复合纳米颗粒溶液，其中，所述溶液为权利要求1所述的玉米低聚肽/姜黄素复合纳米颗粒的水溶液，所述溶液处于胶体状态，颗粒的zeta电位在-30mV以下。
3.根据权利要求2所述的玉米低聚肽/姜黄素复合纳米颗粒溶液，其中，所述玉米低聚肽/姜黄素复合纳米颗粒的单分散性在0.2以下。
4.权利要求1或2所述的玉米低聚肽/姜黄素复合纳米颗粒溶液的制备方法，所述方法包括如下步骤：
（1）将姜黄素溶于乙醇中，配制姜黄素储液；
（2）将玉米低聚肽溶于磷酸盐缓冲液，配制玉米低聚肽溶液，浓度为0.1-0.5% w/v；
（3）在800-1200r/min转速的搅拌下，将所述姜黄素储液滴加至所述玉米低聚肽溶液中，使姜黄素的最终浓度为0.1mg/mL，在4℃下，离心或微滤膜过滤获得玉米低聚肽/姜黄素复合纳米颗粒溶液。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述乙醇为浓度在80%以上的乙醇水溶液，更优选无水乙醇；更优选地，所述姜黄素储液为姜黄素的饱和乙醇溶液。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述离心为以8000-12000r/min的转速处理18-22min；所述微滤膜优选为0.2μm的纤维滤膜。
7.根据权利要求4-6中任一项所述的方法，其特征在于，所述玉米低聚肽通过以下方法制备获得：
将玉米蛋白或玉米醇溶蛋白按3%（w/v）的量同去离子水混合并搅拌均匀，加热至50°C后用1M NaOH溶液调节pH 9.0，加入Alcalase蛋白酶进行酶解，维持温度以及pH 恒定下，酶解2-4 h；酶解完成后，用2 M的HCl将其pH值调节至3.0-4.0，持续搅拌1-2 h，迅速冷却至室温并用将pH调至中性，得到酶解液；将所述酶解液依次通过双层滤纸和微滤膜过滤，再进行脱盐处理，经浓缩和干燥获得玉米低聚肽。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述玉米蛋白包括玉米黄粉，或经脱脂和除杂处理获得的玉米浓缩蛋白。
9. 根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述微滤膜为0.45 μm或0.65 μm的纤维滤膜。
10. 根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述脱盐处理是通过100-500D的透析袋透析，或者是通过层析柱进行层析分离；优选通过速度较快的Sephadex G-15层析柱进行层析分离，上样体积为柱体积的20-25%。
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