CN110420178B - 一种胭脂萝卜硫苷水凝胶的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种胭脂萝卜硫苷水凝胶的制备方法，包括如下步骤：步骤S1：海藻酸钠溶于超纯水中，放置在超声清洗机里搅拌，加速溶解均匀，得到海藻酸钠溶液；步骤S2：向步骤S1中海藻酸钠溶液依次加入引发剂、交联剂，一段时间后用蒸馏水洗净，室温下风干，得到干水凝胶；步骤S3：配制胭脂萝卜硫苷溶液备用，将步骤S2中干水凝胶置于硫苷溶液中，放置一段时间后，取出用滤纸擦干备用。本发明通过将胭脂萝卜硫苷制成水凝胶，利用水凝胶的保护作用，将胭脂萝卜硫苷包裹在水凝胶中，避免其受光照、高温、低酸环境的影响；同时，水凝胶具有缓释效果，能够延长硫苷的作用时间，提高硫代葡萄糖苷的生物利用率，从而实现更好更优的生物功能。

Description

一种胭脂萝卜硫苷水凝胶的制备方法

技术领域

本发明涉及食品副产物加工领域，具体涉及一种胭脂萝卜硫苷水凝胶的制备方法。

背景技术

胭脂萝卜中含有硫代葡萄糖苷（Glucosinolates，GS），简称硫苷，是十字花科植物中一种重要的次生代谢产物，广泛存在于萝卜、西兰花、甘蓝、花椰菜、芥菜等十字花科芸苔属蔬菜的根、茎、叶和种子中。迄今为止，研究人员己发现了120多种不同种类的硫苷，它们都会在葡萄糖硫苷酶（简称芥子酶，Glucosinase Thioglucosidase Myrosinase）存在的条件下发生酶解反应，或高温高压条件下发生非酶降解反应，生成异硫氰酸盐、硫氰酸盐和腈类等降解产物。硫苷及其降解产物会表现出一系列的生物活性，特别是它的抗肿瘤、抗氧化、抗菌活性已经受到了国内外学者的广泛关注和证实。因此，硫苷及其降解产物有开发成抗癌药或保健品的价值, 具有广阔的市场前景。

硫苷容易受到外界环境因素影响失去活性、生物利用度低，而国内目前对胭脂萝卜硫苷的研究主要是提取、纯化、影响因素、抑菌特性等方面，有关提高胭脂萝卜硫苷的稳定性和缓释性的研究较少，特别是采用水凝胶方式提高胭脂萝卜硫苷的稳定性和缓释性的研究，国内外文献目前尚未有该方面的报道。因此，如何解决胭脂萝卜硫苷易受外界环境因素影响而失去活性，同时如何提升其生物利用率，将其制备成具有缓释效果的结构，以扩大其应用范围是所属领域技术人员有待解决的技术问题。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于解决胭脂萝卜硫苷易受外界环境因素影响而失去活性的问题，同时又能提高硫苷的稳定性，增加硫苷的生物可利用度，延长生物功能发挥的时间。本发明提供了一种胭脂萝卜硫苷水凝胶的制备方法，通过本发明制备得到的胭脂萝卜硫苷水凝胶能将胭脂萝卜硫苷包裹在水凝胶中，避免其受光、温度、酸性条件的影响；同时，还具有缓释效果，能够做成靶向缓慢释放胭脂萝卜硫苷，延长其发挥生理功能的时间，提高硫代葡萄糖苷的生物利用度，从而实现更好更优的抗氧化、抗菌、抗癌等生理功能。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种胭脂萝卜硫苷水凝胶的制备方法，包括如下步骤：

步骤S1：称取一定量的海藻酸钠，溶于相应容量的超纯水中，放置在超声清洗机里搅拌，加速溶解均匀，得到海藻酸钠溶液，所述海藻酸钠溶液的浓度为0.1~0.6g/mL；

步骤S2：向步骤S1中所述海藻酸钠溶液依次加入引发剂搅拌均匀，缓慢滴加交联剂，形成乳白色透明水凝胶，待其7~10h后用蒸馏水洗净未反应完全的物质，于室温下风干45~50h，得到干水凝胶；

步骤S3：配制从胭脂萝卜中提取的硫苷溶液备用，将步骤S2中所述干水凝胶置于所述硫苷溶液中，放置20~30h使水凝胶达到溶胀平衡和吸附平衡后，取出水凝胶用滤纸擦干备用。

通过将从胭脂萝卜中提取的硫苷制成水凝胶，利用水凝胶的隔离保存作用，将胭脂萝卜提取物硫苷包裹在水凝胶中，避免其受光、温度、酸性条件的影响；同时，水凝胶具有缓释效果，能够延长硫苷的发挥生物活性有效期，提高硫代葡萄糖苷的生物利用率，从而实现更好更优的抗癌作用。

进一步，所述步骤S1中超声温度设置为25~35℃，超声功率为100~200W，超声波处理10~30min。参见附图1，当pH一定时，超声温度对水凝胶载药量有一定的影响，随着超声温度逐渐升高会使得水凝胶的溶胀度也随之增大，随后开始降低。当温度升高为30℃时，水凝胶的载药量达到最大，之后会开始有所降低，因此超声的最佳温度为30℃。

进一步，所述步骤S1中海藻酸钠溶液的浓度为0.3~0.5g/mL。参见附图2，当pH一定，海藻酸钠溶液浓度逐渐上升到0.4g/mL时，水凝胶的溶胀率最大，随后开始降低，这是因为海藻酸钠中的碳酸根离子不足以破坏凝胶网络亲水/疏水平衡达到溶胀度的最大值，而之后在逐渐加大浓度，海藻酸钠中的碳酸根离子逐渐与溶液中的H⁺反应，导致凝胶网络的收缩，溶胀度减小。因此，海藻酸钠溶液最佳浓度为0.4g/mL。

进一步，所述步骤S2中引发剂为过硫酸钾、过硫酸钠或过硫酸铵中的一种或多种，所述引发剂浓度为0.06~1g/mL。参见附图3，当pH一定，过硫酸钾溶液浓度逐渐增加为0.08g/mL时，水凝胶的溶胀率也增加到最大，随后开始降低，这是因为随着引发剂过硫酸钾量的增加，海藻酸钠中活化点增加，和氨基发生反应的结合位点增多，从而使所产生凝胶的交联程度增大，交联程度的增加意味着容纳自由水的空间增大，溶胀率升高，随着过硫酸钾量的进一步增加，海藻酸钠分子链段的运动型受到限制，羧基反应受阻，溶胀率下降。因此，引发剂优选过硫酸钾，最佳浓度为0.08g/mL。

进一步，所述步骤S2中交联剂为氯化钙、氯化铝或氧化锌中的一种或多种，所述交联剂浓度为0.02~0.08g/mL。参见附图4，当pH一定，氯化钙溶液浓度逐渐增加到0.06g/mL时，水凝胶的溶胀率也增加到最大，随后开始降低，水凝胶的溶胀率也增加到最大，随后开始降低，这是因为与Ca²⁺反应交联有关，交联剂的使用能使分子链之间的网格数目增多，便于水分子向内渗透，其溶胀率增加，但是Ca²⁺增加到了一定程度时，由于交联密度的增加，分子链之间的网格减小，影响水分子的向内渗透，从而使水凝胶的溶胀率降低。交联剂优选为氯化钙，最佳浓度为0.06g/mL。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、本发明通过离子交联法制备海藻酸钠水凝胶，将海藻酸钠溶液与交联剂溶液混合，形成乳白色、透明的水凝胶，创造性的将胭脂萝卜提取物硫苷包裹在水凝胶中，能有效提升胭脂萝卜硫苷的稳定性和肠溶性，实现胭脂萝卜硫苷的缓释性，避免其受环境因素影响而出现失活的情况，使其能有更广泛的应用前景。

2、本发明通过水凝胶将胭脂萝卜提取物硫苷融入其中，利用海藻酸钠对酸的敏感性，可制作成pH响应型水凝胶，提供给需要人群食用，同时海藻酸钠水凝胶还具有很好的生物相容性和缓释性，做成能够靶向缓慢释放的胭脂萝卜硫苷，能够控制相应条件使其应用于药物释放提高其利用率，延长其发挥生理功能的时间，提高硫代葡萄糖苷的生物利用度，从而实现更好更优的抗氧化、抗菌、抗癌等生理功能；还可适当改变成胶条件，使其能够应用于农业杀虫，具有很好的便利性和实用性。

附图说明

图1为本发明中超声温度对水凝胶载药量的影响效果图。

图2为本发明中海藻酸钠溶液浓度对水凝胶载药量的影响效果图。

图3为本发明中过硫酸钾浓度对水凝胶载药量的影响效果图。

图4为本发明中氯化钙浓度对水凝胶载药量的影响效果图。

图5为本发明萝卜硫苷水凝胶在人工肠液里的载药量示意图。

具体实施方式

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

实施例1：

本实施例中制备胭脂萝卜硫苷水凝胶的步骤如下：

步骤S1：称取一定量的海藻酸钠，溶于相应容量的超纯水中，放置在超声清洗机里搅拌，加速溶解均匀，得到海藻酸钠溶液，所述海藻酸钠溶液的浓度为0.3~0.5g/mL，所述超声温度设置为25~35℃，超声功率为50~250W，超声波处理时间为10~30min；

步骤S2：向步骤S1中所述海藻酸钠溶液依次加入浓度为0.06~1g/mL引发剂过硫酸钾搅拌均匀，缓慢滴加浓度为0.02~0.08g/mL的交联剂氯化钙，形成乳白色透明水凝胶，待其8h后用蒸馏水洗净未反应完全的物质，于室温下风干48h，得到干水凝胶；

步骤S3：配制从胭脂萝卜中提取的硫苷溶液1mg/mL备用，将步骤S2中所述干水凝胶置于所述硫苷溶液中，放置24h使水凝胶达到溶胀平衡和吸附平衡后，取出水凝胶用滤纸擦干备用。

其中，所述胭脂萝卜硫苷的提取方法和配制溶液均为现有技术，例如可以采用如下方法提出胭脂萝卜硫苷，并配制成溶液；但是，本发明并不限于该提取方法。

将胭脂萝卜干燥、粉碎、过80目筛后，称取一定量的胭脂萝卜粉于圆底烧瓶中，按照料液比1：11的比例，加入75%甲醇，然后采用旋转蒸发的方式，将滤液中的溶剂挥去。在滤液中加入胭脂萝卜粉10倍的量AB-8大孔树脂，振摇脱色10min。再在滤液中加入0.5 mol/L，1.25mL的醋酸铅溶液和醋酸锌溶液沉淀蛋白质，静置30min，在3000r/min离心15min，取上清液，即为硫苷粗提液。

载药量的测定：

将干燥水凝胶在硫苷粗提液里吸附溶胀，达到溶胀平衡后用滤纸擦拭干净后，风干48h，载药量按下式进行计算。

水凝胶载药量=（吸药后的水凝胶质量-空白水凝胶的质量）/空白水凝胶的质量（空白水凝胶的质量即指没有吸附硫苷粗提液的水凝胶质量）

实施例2~4与实施例1的区别主要在于相关比例参数不同，具体见表1，其他操作均相同。

表1 实施例1~4主要区别及测试结果

由此可以看出，胭脂萝卜硫苷水凝胶具有很好的载药性能，而且，在海藻酸钠浓度为0.30g/mL，过硫酸钾溶液浓度0.08g/mL，氯化钙浓度0.04g/mL，超声温度为30℃的条件下制备的水凝胶载药量最大。

缓释性测试：将十组载有胭脂萝卜硫苷的水凝胶放置于人工肠液中，控制外部温度、光等因素尽量相同，每隔一小时测试一组水凝胶的载药量。

采用称重法测试胭脂萝卜硫苷水凝胶的缓释性能，绘制水凝胶的缓释曲线，结果如附图5所示：随着时间的增加，硫苷含量释放先缓慢后快速再缓慢，在人工肠液中具有一定的缓释性。在1-4h时，硫苷载药量减少较慢，后在4-7h时，硫苷含量减少最快，7-9h后硫苷含量的减少变慢，9h以后基本不减少了。胭脂萝卜硫苷水凝胶在人工肠液中释放硫苷需要10h以上。由此可以看出，该水凝胶产品在人工肠液中具有良好的缓释性。

最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (3)

1.一种胭脂萝卜硫苷水凝胶的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1：称取一定量的海藻酸钠，溶于相应容量的超纯水中，放置在超声清洗机里搅拌，加速溶解均匀，得到海藻酸钠溶液；

步骤S2：向步骤S1中所述海藻酸钠溶液依次加入引发剂搅拌均匀，缓慢滴加交联剂，形成乳白色透明水凝胶，待其7~10h后用蒸馏水洗净未反应完全的物质，于室温下风干，得到干水凝胶；

步骤S3：配制从胭脂萝卜中提取的硫苷溶液1mg/mL备用，将步骤S2中所述干水凝胶置于所述硫苷溶液中，使水凝胶达到溶胀平衡和吸附平衡后，取出水凝胶用滤纸擦干备用；

所述步骤S1中超声温度设置为25~35℃，超声功率为50~250W，超声波处理10~30min；

所述步骤S1中海藻酸钠溶液的浓度为0.3~0.5g/mL；

所述步骤S2中引发剂为过硫酸钾，所述引发剂浓度为0.06~1g/mL；

所述步骤S2中交联剂为氯化钙，所述交联剂浓度为0.02~0.08g/mL。

2.根据权利要求1所述胭脂萝卜硫苷水凝胶的制备方法，其特征在于，在步骤S2中，于室温下风干45~50h。

3.根据权利要求1所述胭脂萝卜硫苷水凝胶的制备方法，其特征在于，在步骤S3中，将所述干水凝胶置于所述硫苷溶液中放置20~30h。

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