CN109619579A - 花生球蛋白-羧甲基壳聚糖糖基化纳米粒的制备及其应用 - Google Patents

花生球蛋白-羧甲基壳聚糖糖基化纳米粒的制备及其应用 Download PDF

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Abstract

本文涉及一种新型复合糖基化改性方法,以花生球蛋白和羧甲基壳聚糖为原料,制备一种接枝度高、热稳定性好的共聚物,并应用于对EGCG的包封,旨在提高EGCG的稳定性和缓释性能。具体方法如下:首先对花生球蛋白采用微波湿法进行多糖接枝改性,然后在初级湿法产物上再进行干法改性,得到接枝率为51.9%的糖基化产物,并通过均质法对EGCG进行负载和包封形成三元复合物,该复合物对EGCG的最大包封率为93.89%,能够显著延缓热处理和储藏期间内EGCG抗氧化下降的速率,在肠胃液中缓慢释放EGCG,有效避免了突释现象,可广泛应用于食品、保健品等行业。

Description

花生球蛋白-羧甲基壳聚糖糖基化纳米粒的制备及其应用
技术领域
花生球蛋白-羧甲基壳聚糖糖基化纳米粒的制备及应用于负载和包封EGCG,属于功能性保健食品纳米胶囊技术领域。
背景技术
花生被称为“绿色牛乳”,是世界公认的健康养生食品,在降低胆固醇水平、提高人体免疫力等方面发挥着巨大的药用功效。花生在传统加工工艺下会使蛋白质严重变性,生物活性受损,限制了其在食品加工中的开发和利用。花生蛋白产品具有成本低、品质高等多方面的优势,并具有良好的溶解性、乳化及乳化稳定性、凝胶性、保水性、热稳定性、组织形成性和纤维形成性等特性,同时花生蛋白是由各种氨基酸组成的具有空间结构的高分子聚合物,具有可生物降解、无毒、无免疫原性和生物利用度高的特点,是理想的绿色生物可降解材料。
美拉德反应是蛋白质上的氨基与多糖上的羧基进行的反应,主要有两种方法:干热法和湿热法。干热法即将一定比例的蛋白质和多糖混合溶于缓冲溶液中,搅拌均匀后冷冻干燥,将产物研磨成细腻颗粒,在一定的对湿度(65%或79%)和温度(一般为40-80℃)相下加热,加热时间依据蛋白质和多糖的结构性质而定,反应时间大多为几小时至几周。干法大多适用于蛋白质和多糖之间的接枝反应,反应进程容易控制,且得到的产物接枝率较高,热稳定性好,接枝反应中加入多糖比单糖或双糖对改善蛋白质的功能特性更显著。湿法一般是将蛋白质和糖溶于缓冲溶液中然后混合均匀后在高温下反应,主要用于单糖和寡糖,反应具有温度高,速度快的特点,但反应程度不易控制,生物大分子在溶液中存在位阻效应会有立体效应,这种效应导致其化学反应具有强烈的取向性,另外水分子也会阻碍糖基化反应中Amadori重排产物的生成因此反应进程发展到一定程度会受到抑制,而且接枝物的颜色较深,不利于广泛的应用。
显然,两种糖基化方法各有优缺点,单一的改性方式也存在诸多不足,效果有限,同时现代食品工艺对蛋白质功能的要求越来越高。
表没食子儿茶素没食子酸酯(EGCG)是绿茶中最重要的生物活性成分,在许多研究中都证实了它的抗癌活性。然而,EGCG性质很不稳定,容易受光、氧、温度、pH等外界因素的影响而发生变化,EGCG容易被降解,其生物利用率极低。纳米粒子技术已被广泛运用,与传统的食品相比,具有更高的生物利用率、稳定性、缓释性等,是食用研究的前沿和热点。已有较多的研究表明,多类材料可用于制备纳米粒子作为EGCG载体,并在改善EGCG生物活性方面效果显著,而目前,蛋白质多糖已成为纳米载体材料研究最深入的生物材料之一,许多研究证明茶多酚中的EGCG能与多糖、蛋白质发生非共价和共价结合,通过自组装过程可形成稳定的纳米复合物,从而可以提高多酚的溶解性、稳定性,比普通茶多酚具有更强的活性,应用范围更加广泛。
发明内容
本发明提供了一种新型复合糖基化改性方法,即微波辅助湿法-干法联用,使得花生球蛋白对羧甲基壳聚糖的接枝度和热稳定性显著提高,且方法简单,易操作控制。
将制备的糖基化产物通过均质法应用于对EGCG的负载和包封,最高包封率达到93.89%,负载后的EGCG抗氧化稳定性、热稳定性、储藏稳定性以及酸碱稳定性得到显著提高,且在肠胃液中糖基化产物对EGCG具有缓释效果,解决了EGCG的突释问题。
本发明采用的技术方案如下:
本发明的糖基化花生球蛋白-羧甲基壳聚糖共聚物的制备方法,包括下述步骤:
(1)湿法制备花生球蛋白-羧甲基壳聚糖糖基化产物:
将花生球蛋白与羧甲基壳聚糖溶解在磷酸缓冲液中,充分混匀后,置于微波反应器中,在70-90℃温度下反应10-30min后得到初级糖基化产物;
(2)干法制备花生球蛋白-羧甲基壳聚糖共聚物:
将步骤(1)得到的初级糖基化产物冷冻干燥45-50h,置于含有饱和溴化钾的反应容器中,控制反应湿度在70-90%,反应温度为50-70℃;反应4-7天后冷却终止反应,即得糖基化花生球蛋白-羧甲基壳聚糖共聚物。
步骤(1)中羧甲基壳聚糖与蛋白质量比(0.5-3):1,优选为2:1;所述磷酸缓冲溶液浓度为0.2mol/L,pH 8.0。
步骤(1)中花生球蛋白溶解在磷酸缓冲液中,蛋白质浓度为1-3mg/mL。
步骤(1)微波反应器功率为200-500W,优选为300W。
步骤(2)置于含有饱和溴化钾的反应容器中并将反应湿度优选控制在76-82%,最优为79%;反应温度优选为55-65℃,最优为60℃;反应时间优选为5-7天,最优为6天。
本发明所述的方法制备得到的糖基化花生球蛋白-羧甲基壳聚糖共聚物在食品添加剂微胶囊化的应用。具体为:将糖基化花生球蛋白-羧甲基壳聚糖共聚物溶解在磷酸缓冲液中,磁力搅拌混合均匀,过滤取上清液,往溶液中添加EGCG(0.167-3mg/mL),20-30℃下避光混匀并充氮气得负载EGCG的蛋白复合物。
所述磷酸缓冲液浓度为4-6mmol/L,pH6-7,蛋白质浓度为1-3mg/mL,EGCG的添加量为0.167-3mg/mL。
本发明中花生球蛋白的制备方法如下:
取15.0g花生脱脂粉,溶于100mL、pH 8.0、0.2mol/L磷酸缓冲溶液中,用磁力搅拌器搅拌2h,在4℃,8000rpm下离心30min,取上清液后加入一定量的硫酸铵使其达到40%的饱和度,溶解搅拌2h,离心30min,弃去上清液,将沉淀复溶于20mL去离子水中,搅拌溶解均匀后透析24h,冷冻干燥后即得花生球蛋白粉末。
本发明的有益效果在于:
1.利用微博辅助湿法干法联用,制备出性能优,热稳定性好,接枝度高的花生球蛋白-羧甲基壳聚糖共聚物,首先通过微波辅助湿法对花生球蛋白-羧甲基壳聚糖进行糖基化改性,得到初级糖基化产物,然后对初级糖基化产物进行干法反应,制备得到了性能优、接枝度为51.9%的花生球蛋白-羧甲基壳聚糖共聚物。微博辅助湿法干法联用相比单一的微波湿法和干法,能够明显提高羧甲基壳聚糖对花生球蛋白的接枝效果。
2.通过均质法,使花生球蛋白-羧甲基壳聚糖共聚物对EGCG进行负载和包封,EGCG通过与蛋白以及蛋白表面上的多糖链结合,形成包封率达93.89%的三元复合物,该复合物具有较高的抗氧化稳定性、热稳定性、储藏稳定性以及酸碱稳定性。
3.本发明制备得到的花生球蛋白-羧甲基壳聚糖共聚物在模拟肠胃液中对酸碱性和酶解具有一定的稳定性,对EGCG具有较好的保留性和保护性,同时具有缓释能力,能够解决EGCG的突释问题,保证EGCG生物持续供给和肠胃吸收,能够广泛应用在食品纳米胶囊技术领域。。
附图说明
图1是反应温度对微波辅助湿法糖基化反应的影响示意图
图2是反应时间对微波辅助湿法糖基化反应的影响示意图
图3是微波功率对微波辅助湿法糖基化反应的影响示意图
图4是底物配比对微波辅助湿法糖基化反应的影响示意图
图5是不同美拉德反应方式对接枝度的影响示意图
图6是不同糖基化产物的平均粒径、PDI和Zeta电位示意图,其中(A)
平均粒径、PDI示意图,(B)是Zeta电位示意图
图7是不同糖基化产物的TGA分析示意图
图8是不同糖基化产物的DSC分析示意图
图9是pH对负载EGCG复合物平均粒径和PDI的影响示意图
图10是EGCG添加量对糖基化复合物平均粒径和PDI的影响示意图
图11是EGCG添加量和储藏时间对负载EGCG复合物抗氧化的影响示意图
图12是温度对负载EGCG复合物抗氧化的影响示意图
图13是Turbiscan光谱学稳定性分析示意图,其中(A)是背散射光谱图,(B)是动力学不稳定性图谱
图14是负载EGCG模拟肠胃液稳定性分析示意图
图15是负载EGCG模拟肠胃液体外缓释示意图
具体实施方式
本发明中花生球蛋白的制备采用如下方法:
取15.0g花生脱脂粉,溶于100mL、pH 8.0、0.2mol/L磷酸缓冲溶液中,用磁力搅拌器搅拌2h,在4℃,8000rpm下离心30min,取上清液后加入一定量的硫酸铵使其达到40%的饱和度,溶解搅拌2h,离心30min,弃去上清液,将沉淀复溶于20mL去离子水中,搅拌溶解均匀后透析24h,冷冻干燥后即得花生球蛋白粉末。用元素分析仪EA3000测得蛋白质含量约为72%。
实施例1
(1)湿法制备花生球蛋白-羧甲基壳聚糖糖基化产物:
将质量比为0.5:1的羧甲基壳聚糖与蛋白,溶解在一定量的磷酸缓冲溶液中(0.2mol/L,pH 8.0),控制蛋白质浓度为1mg/mL,磁力搅拌均匀后放入微波催化合成仪,设置反应功率为300W,反应温度70℃,反应时间为10min,设定温度恒定模式进行微波合成,则得到初级湿法糖基化产物。
(2)干法制备花生球蛋白-羧甲基壳聚糖共聚物:
将步骤(1)制备得到的初级糖基化产物冷冻干燥48h,然后研磨成粉,置于含有饱和溴化钾的反应容器中并将反应湿度控制在79%,反应温度为50℃;反应7天后冷却终止反应,即得糖基化花生球蛋白-羧甲基壳聚糖共聚物。
实施例2
(1)湿法制备花生球蛋白-羧甲基壳聚糖糖基化产物:
将质量比为1:1的羧甲基壳聚糖与蛋白,溶解在一定量的磷酸缓冲溶液中(0.2mol/L,pH 8.0),控制蛋白质浓度为2mg/mL,磁力搅拌充分混匀后放入微波催化合成仪,设置反应功率为400W,反应温度80℃,反应时间为20min,设定温度恒定模式进行微波合成,则得到初级湿法糖基化产物。
(2)干法制备花生球蛋白-羧甲基壳聚糖共聚物:
将步骤(1)制备得到的初级糖基化产物冷冻干燥45h,然后研磨成粉,置于含有饱和溴化钾的反应容器中并将反应湿度控制在70%,反应温度为70℃;反应4天后冷却终止反应,即得糖基化花生球蛋白-羧甲基壳聚糖共聚物。
实施例3
(1)湿法制备花生球蛋白-羧甲基壳聚糖糖基化产物:
将质量比为2:1的羧甲基壳聚糖与蛋白,溶解在一定量的磷酸缓冲溶液中(0.2mol/L,pH 8.0),控制蛋白质浓度为3mg/mL,磁力搅拌充分混匀后放入微波催化合成仪,设置反应功率为500W,反应温度90℃,反应时间为30min,设定温度恒定模式进行微波合成,则得到初级湿法糖基化产物。
(2)干法制备花生球蛋白-羧甲基壳聚糖共聚物:
将步骤(1)制备得到的初级糖基化产物冷冻干燥50h,然后研磨成粉,置于含有饱和溴化钾的反应容器中并将反应湿度控制在75%,反应温度为60℃;反应6天后冷却终止反应,即得糖基化花生球蛋白-羧甲基壳聚糖共聚物。
实施例4
(1)湿法制备花生球蛋白-羧甲基壳聚糖糖基化产物:
将质量比为3:1的羧甲基壳聚糖与蛋白,溶解在一定量的磷酸缓冲溶液中(0.2mol/L,pH 8.0),控制蛋白质浓度为2.5mg/mL,磁力搅拌充分混匀后放入微波催化合成仪,设置反应功率为300W,反应温度90℃,反应时间为10min,设定温度恒定模式进行微波合成,则得到初级湿法糖基化产物。
(2)干法制备花生球蛋白-羧甲基壳聚糖湿共聚物:
将步骤(1)制备得到的初级糖基化产物冷冻干燥48h,然后研磨成粉,置于含有饱和溴化钾的反应容器中并将反应湿度控制在79%,反应温度为62℃;反应6天后冷却终止反应,即得糖基化花生球蛋白-羧甲基壳聚糖共聚物。
(3)负载EGCG的花生球蛋白复合物的制备:
将步骤(2)制备得到的糖基化花生球蛋白-羧甲基壳聚糖共聚物溶解在pH6.8、5mmol/L的磷酸缓冲液中,蛋白质浓度为2mg/mL,磁力搅拌混合均匀后校准pH,过滤取上清液,往溶液中添加一定浓度的EGCG(0.167-3mg/mL),20-30℃下避光混匀并充氮气得负载EGCG的蛋白复合物。
本发明中具体的制备方法如下:
一、花生球蛋白-羧甲基壳聚糖复合改性共聚物的制备
1.1步骤
1.1.1花生球蛋白的分离和提取
花生球蛋白是花生蛋白中最主要的成分,可采用硫酸铵沉淀法提取花生球蛋白,具体操作步骤如下:取15.0g花生脱脂粉,溶于100mL pH 8.0的0.2mol/L磷酸缓冲溶液中,用磁力搅拌器搅拌2h,在4℃,8000rpm下离心30min,取上清液后加入一定量的硫酸铵使其达到40%的饱和度,溶解搅拌2h,离心30min,弃去上清液,将沉淀复溶于20mL去离子水中,搅拌溶解均匀后透析24h,冷冻干燥后即得花生球蛋白粉末。用元素分析仪EA3000测得蛋白质含量约为72%。
1.1.2反应温度对微波辅助湿法糖基化反应的影响
蛋白质浓度为2mg/mL,羧甲基壳聚糖与蛋白配比为1:1(w/w),溶解在一定量的磷酸缓冲溶液中(0.2mol/L,pH 8.0),磁力搅拌均匀后放入微波催化合成仪,设置不同反应温度(60~100℃),反应时间为30min,微波功率500W,温度恒定模式进行微波合成,通过接枝度大小来研究在不同反应温度下微波加热对蛋白质糖基化反应程度的影响,如图1所示。由图可见,花生球蛋白起初的接枝度和接枝速率较低,但随着加热温度的升高两者都逐渐增加,但过高的温度可能会对蛋白质引起不同程度的破坏,使蛋白质失去一定的功能和性质,因此选择70-90℃。
1.1.3反应时间对微博辅助湿法糖基化反应的影响
蛋白质浓度为2mg/mL,羧甲基壳聚糖与蛋白配比为1:1(w/w),溶解在一定量的磷酸缓冲溶液中(0.2mol/L,pH 8.0),磁力搅拌均匀后放入微波催化合成仪,设置不同反应时间(0~40min),反应温度90℃,微波功率500W,温度恒定模式进行微波合成,通过接枝度大小来研究在不同反应时间下微波加热对蛋白质糖基化反应程度的影响,如图2所示。可以发现前5min反应较为迅速,随着时间的增加,接枝度进一步提高,但增加速率变得缓慢,在30min时花生球蛋白的接枝度达到最大值为23.94%。考虑到效率、能源利用等因素,最终选择10-30min的反应时间。
1.1.4反应功率对微波辅助湿法糖基化反应的影响
蛋白质浓度为2mg/mL,羧甲基壳聚糖与蛋白配比为1:1(w/w),溶解在一定量的磷酸缓冲溶液中(0.2mol/L,pH 8.0),磁力搅拌充分混匀后放入微波催化合成仪,设置不同反应功率(100~500W),反应温度90℃,反应时间为20min,温度恒定模式进行微波合成,通过接枝度大小来研究在不同反应时间下微波加热对蛋白质糖基化反应程度的影响,如图3所示,花生球蛋白的接枝度在微波功率为300W时达到最大,然后接枝度随着微波功率的增加而降低,可能是可逆水解逐渐增强,不利于接枝反应的进行,因此选择200~500W的反应功率。
1.1.5质量比对微波辅助湿法糖基化反应的影响
蛋白质浓度为2mg/mL,配制不同羧甲基壳聚糖与蛋白质量比(1:3、1:2、2:3、1:1和2:1),溶解在一定量的磷酸缓冲溶液中(0.2mol/L,pH 8.0),磁力搅拌充分混匀后放入微波催化合成仪,设置反应功率为300W,反应温度90℃,反应时间为20min,温度恒定模式进行微波合成,通过接枝度大小来研究在不同反应时间下微波加热对蛋白质糖基化反应程度的影响,质量比对接枝度的影响,如图4所示。
1.1.6不同美拉德反应方式对接枝度的影响
(1)花生球蛋白与羧甲基壳聚糖混合体系的制备:
将羧甲基壳聚糖与花生球蛋白按2:1的质量比,溶解在磷酸缓冲溶液中(0.2mol/L,pH 8.0),控制蛋白质浓度为2mg/mL,磁力搅拌均匀后冷冻干燥即得到蛋白多糖混合样品。
(2)湿法制备花生球蛋白-羧甲基壳聚糖共聚物:
将羧甲基壳聚糖与花生球蛋白按2:1的质量比,溶解在磷酸缓冲溶液中(0.2mol/L,pH 8.0),控制蛋白质浓度为2mg/mL,磁力搅拌充分混匀后放入微波催化合成仪,设置反应功率为300W,反应温度60℃,反应时间为10min,设定温度恒定模式进行微波合成,收集样品并冷冻干燥则得到初级湿法糖基化产物。
(3)花生球蛋白-羧甲基壳聚糖干法共聚物的制备:
将羧甲基壳聚糖与花生球蛋白按2:1的质量比,控制蛋白质浓度为2mg/mL,溶解在磷酸缓冲溶液中(0.2mol/L,pH 8.0),磁力搅拌充分混匀后进行冷冻干燥,接着将冷冻干燥好的样品研磨成均匀的粉末颗粒,并平铺于玻璃培养皿表面,同时将此玻璃皿置于含有饱和溴化钾的干燥器内(相对湿度为79%),在60℃环境下进行反应。反应时间为6d,达到反应时间后停止并冷却样品,真空干燥24h,即可得到干法后的糖基化产物。
(4)微波辅助湿干法联用制备最终糖基化产物
将步骤(2)制备得到的湿法糖基化产物溶液(蛋白质浓度:2mg/mL)进行24h磁力搅拌透析(截留分子量为10KD),隔12h换透析液,然后收集样品拿去冷冻干燥,将冷冻干燥好的样品研磨成均匀的粉末颗粒,并平铺于玻璃培养皿表面,同时将此玻璃皿置于含有饱和溴化钾的干燥器内(相对湿度为79%),在60℃的环境下进行反应,反应时间为6d,达到反应时间后停止反应并冷却样品,真空干燥24h,即可得到最终糖基化产物。如图5所示,可见微波辅助湿干法联用相比单一的微波湿法和干法,能够明显提高羧甲基壳聚糖对花生球蛋白的接枝效果。
1.1.9不同糖基化产物的平均粒径、PDI和zeta电位分析
将制备好的糖基化产物溶解在pH 8.0的5mmol/L的磷酸缓冲液中,蛋白质浓度为2mg/mL,用磁力搅拌充分混匀后过滤取上清液,用马尔文粒度仪测定糖基化产物的平均粒径、PDI和Zeta电位,设定折光率为1.339,吸收率为0.001,测定温度25℃,保温3min,测量次数3次。使用软件0ffice 2016Excel处理数据,试验结果重复三次取平均值,并计算标准偏差(S.D.)。使用软件Origin 8.1绘图。如图6所示,可以发现随着接枝度的递增,糖基化产物的平均粒径也随之依次增加,PDI逐渐降低,经过微波湿法改性后,Zeta电位增加,整体溶液趋向于中性。
1.1.10热重TGA分析
取3-8mg不同蛋白质、多糖和各糖基化反应产物于铝制深坩埚中,利用131Evo型DSC进行热重分析。操作条件:起止温度:25-600℃;升温程序:20℃/min。氮气流速为20mL/min试验结果至少重复三次取平均值,并计算标准偏差(S.D.)。实验结果如图7所示,经过糖基化改性尤其是微波湿法干法联用改性的蛋白其热稳定性更好。
1.1.11差示扫描量热法DSC分析
取3-8mg不同蛋白质、多糖和各糖基化反应产物于铝制深坩埚中,以空铝盒为空白对照,氮气流速为50mL/min,升温速率为10℃/min,扫描起始温度为30℃,升温至280℃,得DSC扫描图谱。试验结果至少重复三次取平均值,并计算标准偏差(S.D.)。实验结果如图8所示,可以发现湿干法联用改性相比其他几种糖基化,可以更好提高花生球蛋白的热稳定性。
由图1-8可以得出花生球蛋白-羧甲基壳聚糖共聚物制备方法的最佳条件,最佳条件见表1和表2。
表1
表2
二、负载EGCG糖基化蛋白复合物的制备
2.1步骤
2.1.1 pH对负载EGCG复合物平均粒径和PDI的影响
将糖基化产物溶解在磷酸缓冲液中,磁力搅拌混合均匀,蛋白质浓度为2mg/mL,并调节不同的pH值(pH 6.0、6.5、7.0、7.5、8.0),过滤后从上清液中分别取6mL置于10mL的样品瓶,然后分别往6mL溶液里平行添加1mg的EGCG,充N2密封储存,25℃下避光充分混匀。以平均粒径和PDI为指标研究pH对复合物形成的影响如图9所示。
2.1.2 EGCG添加量对糖基化复合物平均粒径和PDI的影响
将糖基化产物溶解pH6.8、5mmol/L的磷酸缓冲液中,蛋白质浓度为2mg/mL,磁力搅拌混合均匀后调节pH至6.8,过滤从上清液中分别取6mL置于10mL的样品瓶,往溶液中平行添加不同质量的EGCG(1.0、1.8、3.6、9.0、18mg),充N2密封储存,25℃下避光充分混匀。以平均粒径和PDI为指标研究EGCG添加量对复合物形成的影响如图10所示。
2.1.3 EGCG添加量对糖基化复合物的包封率和装载量的影响
将糖基化产物溶解在pH 6.8、5mmol/L的磷酸缓冲液中,蛋白质浓度为2mg/mL,磁力搅拌混合均匀后调节pH至6.8,过滤从上清液中分别取6mL置于10mL的样品瓶,往溶液中平行添加不同质量的EGCG(1.0、1.8、3.6、9.0、18mg),复合纳米粒制备好后立即用15ml的超滤管(美国Millipore公司,截留分子量10KD)进行离心,离心转速为4000rpm,4℃下离心10min,然后取超滤管底液用水系针头过滤器(孔径0.45μm)过滤进样,最终用HPLC测定游离EGCG含量即可计算出包封滤和载药量。如表3所示。由表可知:花生球蛋白复合物包埋率随着EGCG的添加量先缓慢增加,在6mL蛋白溶液中EGCG添加量为3.6mg时,包埋率达到大,在添加量为18mg时迅速下降,可能是因为对EGCG装载量接近饱和,游离EGCG增加。观察糖基化蛋白对EGCG的装载量发现,花生球蛋白复合物的装载量先较低之后逐渐增加,可能原因是在高EGCG添加量的情况下,花生球蛋白复合纳米粒的包埋率和负载稳定性较高,装载量续稳定增长。整体而言,负载EGCG的糖基化花生球蛋白包埋效率高,装载稳定,但装载量接近饱和时,继续添加EGCG不利于整体蛋白复合溶液的稳定性。
HPLC检测条件:流动相A为0.2%的乙酸,流动相B相为100%乙腈;梯度洗脱条件:0~7min,A:6.5%→15%,7~15min:15%→6.5%;色谱柱InertSustain C18(5μm,4.6mm×250mm),柱温40℃,检测波长280nm,进样量10μL。
EGCG含量在100ug/mL~1ug/mL范围内标准曲线为Y=13020.29X-23049.30,R2=0.9988;在1ug/mL~0ug/mL范围内为Y=10542X-138.67,R2=0.9979,其中X为峰面积,Y为EGCG浓度(μg/mL)。
2.2负载EGCG糖基化复合物的性能研究
2.2.1 EGCG添加量和储藏时间对负载EGCG复合物抗氧化的影响
将糖基化产物和EGCG分别溶解在pH 6.8、5mmol/L的磷酸缓冲液中,蛋白质浓度为2mg/mL,EGCG浓度为0.167mg/mL,调节pH至6.8后磁力搅拌混合均匀,糖基化产物溶液过滤后取上清液,分别从中取5组6mL溶液置于10mL的样品瓶中,往其溶液中平行添加不同质量的EGCG(1.0、1.8、3.6、9.0、18mg),充N2密封,25℃下避光混匀储存,分别经过不同储藏时间(0、24、72、168、360h)后进行DPPH测定,如图11所示。由图可见,糖基化纳米粒壁材存在少量抗氧化能力,相比未保护的EGCG,经过包封的EGCG糖基化纳米粒能够有效延缓其抗氧化能力的下降。
2.2.2温度对负载EGCG复合物抗氧化的影响
将糖基化产物溶解在pH 6.8、5mmol/L的磷酸缓冲液中,蛋白质浓度为2mg/mL,调节pH至6.8后磁力搅拌混合均匀,糖基化产物溶液过滤后取上清液,从中各取6mL溶液置于10mL的样品瓶中,然后往花生球蛋白溶液中加1.8mgEGCG,充分反应分别放入不同温度的水浴锅加热(25、40、50、60、70、80℃),反应至3h和6h时取样冷却后进行DPPH测定。如图12所示,糖基化产物能够降低EGCG与外界接触反应几率,从而提高其热稳定性和抗氧化活性。
2.2.3 Turbiscan光谱学稳定性分析
将糖基化产物溶解在pH 6.8、5mmol/L的磷酸缓冲液中,蛋白质浓度为2mg/mL,调节pH至6.8后磁力搅拌混合均匀,从中各取5组20mL溶液置于样品瓶中,往各溶液中添加不同质量的EGCG(3.33、6、12、30、60mg),混合摇匀后,取样品于20mL的测量池内,将样品池放入稳定性分析测试仪内进行测量,测定参数:温度设为25℃,每6min扫描一次,扫描2h。试验结果至少重复三次取平均值,并计算标准偏差(S.D.)。试验结果如图13所示,EGCG的添加虽然局部会增强颗粒上浮和聚集现象,但整体通过交联作用能够提高糖基化蛋白乳液的均一性和稳定性,为乳液的储藏保存以及应用提供了一定的理论基础。
2.2.4负载EGCG模拟肠胃液稳定性分析
配制模拟胃液和模拟肠液。将制备好的糖基化纳米粒溶解在pH 6.8、5mmol/L的磷酸缓冲液中,蛋白质浓度为2mg/mL,磁力搅拌混合均匀后校准pH至6.8,然后过滤取上清液,从中取6mL溶液,并添加EGCG 0.3mg/mL,充分混匀后,分别与模拟肠液和胃液1:1体积混合于样品瓶中,在室内环境下保存,每隔一定时间取样并用水系针头过滤器(孔径0.45μm)过滤后测平均粒径和PDI,对照组模拟肠胃液用等体积的磷酸缓冲液代替。如图14所示。整体而言,负载EGCG的糖基化蛋白复合物在模拟胃液下的稳定性要强于在模拟肠液下。
2.2.5负载EGCG模拟肠胃液体外缓释研究
将制备好的糖基化纳米粒溶解在pH 6.8、5mmol/L的磷酸缓冲液中,蛋白质浓度为2mg/mL,磁力搅拌混合均匀后校准pH至6.8,然后过滤取上清液,从中取6ml溶液,并添加EGCG 0.3mg/mL,充分混匀后,将复合溶液用15ml的超滤管(美国Millipore公司,截留分子量3KD)在4℃下离心10min,离心转速为4000rpm,取上液分别与模拟肠液和胃液1:1体积混合于透析袋中(截留分子量3KD),将透析袋浸没于含有50mL透析液的烧杯内,密封隔绝空气,在恒温摇床上振摇(37℃,100rpm),每隔一段时间取样并同时更换新的透析液,通过高效液相色谱法(HPLC)测定不同时间段EGCG的释放量。使用软件0ffice 2016Excel处理数据,试验结果至少重复三次取平均值,并计算标准偏差(S.D.)。如图15所示,糖基化蛋白纳米粒在模拟肠胃液中对酸碱性和酶解具有一定的稳定性,对EGCG具有较好的保留性和保护性,同时能够延缓释,保证EGCG生物持续供给和肠胃吸收。

Claims (10)

1.一种糖基化花生球蛋白-羧甲基壳聚糖共聚物的制备方法,其特征在于包括下述步骤:
(1)湿法制备花生球蛋白-羧甲基壳聚糖糖基化产物:
将花生球蛋白与羧甲基壳聚糖溶解在磷酸缓冲液中,充分混匀后,置于微波反应器中,在70-90℃温度下反应10-30min后得到初级糖基化产物;
(2)干法制备花生球蛋白-羧甲基壳聚糖共聚物:
将步骤(1)得到的初级糖基化产物冷冻干燥45-50h,置于含有饱和溴化钾的反应容器中,控制反应湿度在70-90%,反应温度为50-70℃;反应4-7天后冷却终止反应,即得糖基化花生球蛋白-羧甲基壳聚糖共聚物。
2.根据权利要求1所述的糖基化花生球蛋白-羧甲基壳聚糖共聚物的制备方法,其特征在于:步骤(1)中羧甲基壳聚糖与蛋白质量比(0.5-3):1。
3.根据权利要求1所述的糖基化花生球蛋白-羧甲基壳聚糖共聚物的制备方法,其特征在于:步骤(1)中所述磷酸缓冲溶液浓度为0.2mol/L,pH 8.0。
4.根据权利要求1所述的糖基化花生球蛋白-羧甲基壳聚糖共聚物的制备方法,其特征在于:步骤(1)中花生球蛋白溶解在磷酸缓冲液中,蛋白质浓度为1-3mg/mL。
5.根据权利要求2所述的糖基化花生球蛋白-羧甲基壳聚糖共聚物的制备方法,其特征在于:步骤(1)中羧甲基壳聚糖与蛋白质量比2:1。
6.根据权利要求1所述的糖基化花生球蛋白-羧甲基壳聚糖共聚物的制备方法,其特征在于:步骤(1)微波反应器功率为200-500W,优选为300W。
7.根据权利要求1所述的糖基化花生球蛋白-羧甲基壳聚糖共聚物的制备方法,其特征在于:步骤(2)置于含有饱和溴化钾的反应容器中并将反应湿度控制在76-82%,反应温度为55-65℃,反应时间为5-7天。
8.权利要求1所述的方法制备得到的糖基化花生球蛋白-羧甲基壳聚糖共聚物在食品添加剂微胶囊化的应用。
9.一种糖基化花生球蛋白-羧甲基壳聚糖共聚物在负载和包封EGCG中的应用,其特征在于:将糖基化花生球蛋白-羧甲基壳聚糖共聚物溶解在磷酸缓冲液中,磁力搅拌混合均匀,过滤取上清液,往溶液中添加EGCG(0.167-3mg/mL),20-30℃下避光混匀并充氮气得负载EGCG的蛋白复合物。
10.根据权利要求9所述的糖基化花生球蛋白-羧甲基壳聚糖共聚物在负载和包封EGCG中的应用,其特征在于;所述磷酸缓冲液浓度为4-6mmol/L,pH6-7,蛋白质浓度为1-3mg/mL,EGCG的添加量为0.167-3mg/mL。
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