CN110498932B - 酪蛋白-果胶-原儿茶酸三元复合物、其制备方法及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种酪蛋白‑果胶‑原儿茶酸三元复合物、其制备方法及应用。所述酪蛋白‑果胶‑原儿茶酸三元复合物的制备方法包括:使酪蛋白水解形成酪蛋白水解物;使包含酪蛋白水解物、果胶的混合体系进行共价接枝反应,形成水解酪蛋白‑果胶接枝物;采用原儿茶酸对其进行改性处理,获得所述酪蛋白‑果胶‑原儿茶酸三元复合物。采用高压均质和微射流技术,使酪蛋白‑果胶‑原儿茶酸三元复合物的水相溶液与油相组分均匀混合,获得酪蛋白‑果胶‑原儿茶酸三元复合物纳米乳液。本发明制备的纳米乳液具有显著提高的抗环境应力稳定性和优异抗氧化活性,具有较小尺寸的液滴,在营养物质的递送、药物的控释、生物活性物质的稳定等领域具有广泛用途。
Description
技术领域
本发明涉及一种酪蛋白-果胶-原儿茶酸三元复合物的制备,尤其涉及一种水解酪蛋白-果 胶-原儿茶酸三元复合物及其制备方法,以及该三元复合物制备的酪蛋白-果胶-原儿茶酸三元 复合物纳米乳液及其制备方法与应用,属于蛋白深加工技术领域。
背景技术
纳米乳液是一种包含极小颗粒的普通乳状液,粒径在50~500nm之间,也被称为微小乳 液、超细乳液等。其优点包括:粒径小,具有较高的动力学稳定性;液滴粒径小于入射光波 长,散射光较弱,在合适的粒径及油水相组成时,能够获得具有一定光学透性的产品;乳化 后界面面积增大,利于消化液作用,改善功能活性成分的生物利用度。纳米乳液可应用于荷 载、包封和保护疏水性活性物质,为其提供了运输载体,提高其水溶性和生物利用率,同时 对食品质构和感官特性影响较小。
乳状液是热力学不稳定体系。因此,要形成稳定的乳状液,必须降低混合体系的自由能。 常用的方法是加入乳化剂(表面活性剂)。在乳状液中,乳化剂分子在水、油两相的界面定向 排列,极性基团指向水,非极性基团指向油,从而降低界面张力,增强乳状液的稳定性。此 外,乳化剂分子紧密地定向排列在液滴液界面上,形成一层保护膜,阻止了液滴的自动聚集, 使乳状液趋于稳定。
因此如何制备稳定有效的稳定剂以用于制备稳定的纳米乳液成为研究的热点课题,也是 目前业界研发人员亟待解决的问题。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种酪蛋白-果胶-原儿茶酸三元复合物及其制备方法,以克 服现有技术的不足。
本发明的另一主要目的在于提供基于前述酪蛋白-果胶-原儿茶酸三元复合物制备的酪蛋 白-果胶-原儿茶酸三元复合物纳米乳液及其制备方法。
本发明的另一主要目的在于提供前述酪蛋白-果胶-原儿茶酸三元复合物纳米乳液的应 用。
为实现前述发明目的,本发明采用的技术方案包括:
本发明实施例提供了一种酪蛋白-果胶-原儿茶酸三元复合物的制备方法,其包括:
提供酪蛋白,并进行水解处理形成酪蛋白水解物;
使包含酪蛋白水解物、果胶的混合体系于40~50℃进行共价接枝反应18~24h,形成水解 酪蛋白-果胶接枝物;以及,
采用原儿茶酸对所述水解酪蛋白-果胶接枝物进行改性处理,获得酪蛋白-果胶-原儿茶酸 三元复合物。
在一些实施例中,所述制备方法包括:将酪蛋白水解物、果胶分散于水中,之后向所述 混合液中加入漆酶混合均匀,形成所述的混合体系,在温度为40~50℃下,使酪蛋白水解物 中的酪氨酸与果胶中的阿魏酸通过漆酶诱导进行共价接枝反应18~24h,形成水解酪蛋白-果胶 接枝物。
在一些实施例中,所述制备方法包括:
将水解酪蛋白-果胶接枝物与水混合,形成水解酪蛋白-果胶接枝物溶液,并调节pH值为 8.5~9.5;
将原儿茶酸与乙醇混合,形成原儿茶酸溶液;
使所述水解酪蛋白-果胶接枝物溶液、原儿茶酸溶液混合并于20~25℃进行改性处理 20~24h,获得所述酪蛋白-果胶-原儿茶酸三元复合物。
本发明实施例还提供了由前述方法制备的酪蛋白-果胶-原儿茶酸三元复合物。
本发明实施例还提供了一种酪蛋白-果胶-原儿茶酸三元复合物纳米乳液的制备方法,其 包括:
按照前述方法制备酪蛋白-果胶-原儿茶酸三元复合物;
采用高压均质和微射流技术,使所述酪蛋白-果胶-原儿茶酸三元复合物的水相溶液与油 相组分均匀混合,获得水包油型的酪蛋白-果胶-原儿茶酸三元复合物纳米乳液。
在一些实施例中,所述制备方法具体包括:采用高压均质技术,对所述油相组分和水相 溶液的混合液于15℃以下进行剪切2~5min,形成粗乳液,之后采用高压微射流技术,在 60~100MPa下将所述粗乳液进一步进行均化处理,获得酪蛋白-果胶-原儿茶酸三元复合物纳 米乳液,之后于2~6℃下储存。
进一步地,所述制备方法包括:使疏水性生物活性物质溶于油相溶剂中,并于50~60℃ 避光搅拌10~20min,之后于室温下搅拌1~2h,制得所述油相组分。
进一步地,所述制备方法包括:将所述酪蛋白-果胶-原儿茶酸三元复合物溶于磷酸盐缓 冲液中,并搅拌2~4h,使蛋白充分溶胀,形成所述的水相溶液。
本发明实施例还提供了由前述方法制备的酪蛋白-果胶-原儿茶酸三元复合物纳米乳液。
进一步地,所述酪蛋白-果胶-原儿茶酸三元复合物纳米乳液的颗粒形态结构为球形,乳 液中液滴粒径为77.39~213.32nm。
本发明实施例还提供了前述的酪蛋白-果胶-原儿茶酸三元复合物纳米乳液于营养物质的 递送、药物的控释或生物活性物质的稳定等领域中的用途。
与现有技术相比,本发明的优点包括:
1)本发明以酪蛋白为原料,廉价易得,扩大了蛋白的应用范围;
2)本发明使用胰蛋白酶限制性水解酪蛋白,其功能基团暴露,具有更好的溶解度、乳化 特性;
3)本发明的酪蛋白水解物中酪氨酸与低甲氧基果胶中阿魏酸通过漆酶诱导反应,是一种 无毒、安全的方法;
4)本发明加入原儿茶酸与水解酪蛋白-果胶接枝物反应,赋予其优异的抗氧化活性;
5)本发明所得的酪蛋白-果胶-原儿茶酸三元复合物纳米乳液具有显著提高的抗环境应力 (pH、离子强度)稳定性和优异的抗氧化活性,具有较小尺寸的液滴允许高效递送,可作为 新型的递送载体,提高疏水性生物活性物质吸收效率,在营养物质的递送、药物的控释、生 物活性物质的稳定等领域具有广泛用途,以扩大蛋白质在科学研究和食品工业中的应用;
5)本发明为新型的、具有较优抗氧化活性、抗环境应力稳定性、可食用的纳米乳液的制 备提供了新的方法,且制备方法新颖,制备过程简单,易于实现工业化生产,应用于食品行 业。
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中记 载的一些实施例,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是本发明典型实施方案中具有不同水解度(2%,4%,6%)的酪蛋白水解物在pH 值为2-8的溶解度示意图。
图2是本发明典型实施方案中具有不同水解度(2%,4%,6%)的酪蛋白水解物的乳化 特性示意图。
图3A和3B分别是本发明典型实施方案中不同pH条件下纳米乳液的粒径、电位的变化 图。
图4A和图4B分别是本发明典型实施方案中不同离子浓度条件下纳米乳液的粒径、电位 的变化图。
图5A和图5B分别是本发明典型实施方案中储存14天过程中纳米乳液的氢过氧化物值、 硫代巴比妥酸值的变化图。
具体实施方式
鉴于现有技术存在的技术问题,本案发明人经长期研究和大量实践,得以提出本发明的 技术方案。
酪蛋白是哺乳动物乳汁中主要的蛋白质,是一种大型、致密、坚硬、极难消化分解的凝 乳。作为乳蛋白质中一类含磷钙的蛋白,它是一种异质性蛋白质,约占乳蛋白总量的75%。 酪蛋白是一种全价蛋白质,含有人体必需的八种氨基酸。其作为乳化剂具有高的生物相容性、 生物降解性、生物安全性等特性。酪蛋白为非结晶、非吸潮性物质,溶解度较低。经限制性 水解后,其功能基团更好地暴露出来,溶解性、乳化性等性质明显改善。
多糖经常与蛋白配合使用以提高乳液的稳定性。蛋白质与多糖之间的相互作用对乳液体 系的稳定性会产生重要影响。通过酶诱导蛋白质与多糖的共价结合提供了无毒、特定功能和 安全的方法,漆酶已成功地用于蛋白质和多糖的交联,并改善其功能特性。因此,酪蛋白水 解物经漆酶诱导与果胶反应得到接枝物,以此为乳化剂制备纳米乳液作为生物活性物质载体, 有一定的研究意义。
天然存在的酚酸具有多种生物活性,包括抗氧化、抗菌、抗糖尿病、抗炎、抗癌和免疫 调节活性等。其可与多肽的氨基和巯基侧链反应,形成C-N和C-S键。原儿茶酸(PCA)是一种简单的酚酸,其针对不同的分子靶点具有多种多样的生物活性。此外,原儿茶酸具有潜在的化学防护作用,能够抑制体外的化学致癌物质以及在不同方面产生促凋亡和抗增殖的作 用。原儿茶酸在体外降低过氧化氢所诱导的细胞生存率,防止氧化性损伤,在体内能够减轻 氧化性应激,它的保护作用是通过抗过氧化物酶的活性,以及抑制自由基的生成促成的。将 原儿茶酸与蛋白质共价连接,可赋予蛋白质生物活性。
综上,本发明的设计原理主要以胰蛋白酶法限制性水解所得酪蛋白水解物、低甲氧基果 胶为原料,采用漆酶催化制备水解酪蛋白-果胶接枝物,通过原儿茶酸改性接枝物,制得水解 酪蛋白-果胶-原儿茶酸三元复合物。以该三元复合物为乳化剂制备水相,与玉米油混合并进 行高剪切和高压微射流处理,制备水解酪蛋白-果胶-原儿茶酸三元复合物稳定的水包油型纳 米乳液载体系统。目标纳米乳液具有纳米级粒径,易转运吸收,提高疏水性生物活性物质吸 收效率,兼具较高的抗氧化活性、抗环境应力(pH、离子强度)稳定性等优点。
如下将对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。
本发明实施例的一个方面提供的一种酪蛋白-果胶-原儿茶酸三元复合物的制备方法,其 包括:
提供酪蛋白,并进行水解处理形成酪蛋白水解物;
使包含酪蛋白水解物、果胶的混合体系于40~50℃进行共价接枝反应18~24h,形成水解 酪蛋白-果胶接枝物;以及,
采用原儿茶酸对所述水解酪蛋白-果胶接枝物进行改性处理,获得酪蛋白-果胶-原儿茶酸 三元复合物。
在一些实施例中,所述制备方法包括:采用胰蛋白酶对酪蛋白进行所述水解处理。
进一步地,所述胰蛋白酶的添加量为20~60U/g酪蛋白。
进一步地,所述水解处理的时间为10~15min。
进一步地,所述酪蛋白水解物的水解度为2%~8%。
进一步地,在一些更为优选的实施方案中,所述酪蛋白水解物的制备方法具体包括:利 用胰蛋白酶对酪蛋白进行限制水解处理,控制加酶量(20~60U/g酪蛋白)和反应时间(10~15 min),将离心后得到的上层清液冷冻干燥,得到水解度为2%~8%酪蛋白水解物。本发明使用 胰蛋白酶限制性水解酪蛋白,得到水解度为2%~8%的酪蛋白水解物,蛋白分子的大小、构象 及分子间/内作用力发生改变,其功能基团暴露,具有更好的溶解度、乳化特性。
在一些实施例中,所述制备方法包括:将酪蛋白水解物、果胶分散于水中,之后向所述 混合液中加入漆酶混合均匀,形成所述的混合体系,在温度为40~50℃下,使酪蛋白水解物 中的酪氨酸与果胶中的阿魏酸通过漆酶诱导进行共价接枝反应18~24h,形成水解酪蛋白-果胶 接枝物。
进一步地,所述酪蛋白水解物与果胶的质量比为1:1~1:4。
进一步地,所述混合液中酪蛋白水解物与果胶的浓度为1~2w/v%。
进一步地,所述果胶优选为低甲氧基果胶,所述低甲氧基果胶的酯化度为8~20%(即 DE=8~20%),具有良好的溶解度,利于接枝反应的进行。
进一步地,所述漆酶的添加量为200~400U/g酪蛋白水解物。
进一步地,所述制备方法还包括:在所述共价接枝反应完成后,将所述反应体系于90~100℃加热10~15min,之后冷冻干燥。
进一步地,在一些更为优选的实施方案中,所述水解酪蛋白-果胶接枝物的制备方法具体 包括:
将前述得到的酪蛋白水解物与低甲氧基果胶(DE=8~20%)按1:1~1:4的质量比混合 后分散于蒸馏水中,制得浓度为1~2%(w/v)的水解酪蛋白与果胶混合物溶液。在40~50℃ 水浴中30min至温度恒定,向体系中加入漆酶(200~400U/g水解酪蛋白),振荡摇匀,放入 40~50℃水浴锅中,反应18~24h。反应结束后,将样品于90~100℃水浴锅中加热5~10min, 使漆酶失活,停止反应。而后冷冻干燥,得到粉末状样品,避光干燥保存,备用。
在一些实施例中,所述制备方法包括:
将水解酪蛋白-果胶接枝物与水混合,形成水解酪蛋白-果胶接枝物溶液,并调节pH值为 8.5~9.5;
将原儿茶酸与乙醇混合,形成原儿茶酸溶液;
使所述水解酪蛋白-果胶接枝物溶液、原儿茶酸溶液混合并于20~25℃进行改性处理 20~24h,获得所述酪蛋白-果胶-原儿茶酸三元复合物。
进一步地,所述原儿茶酸溶液中原儿茶酸的浓度为0.01~0.04g/mL。
进一步地,所述制备方法还包括:在所述改性处理完成后,将反应体系透析20~24h,之 后冷冻干燥。
进一步地,在一些更为优选的实施方案中,所述酪蛋白-果胶-原儿茶酸三元复合物的制 备方法具体包括:
将10g前述所得的水解酪蛋白-果胶接枝物溶于90mL超纯水中,溶液体系调至pH8.5~9.5。原儿茶酸以0.01~0.04g/mL的浓度溶于乙醇中。将10mL原儿茶酸溶液与90mL接枝 物溶液混合,于20~25℃下持续搅拌反应20~24h。反应结束后,将样品透析20~24h,而后冷 冻干燥,得到水解酪蛋白-果胶-原儿茶酸三元复合物,避光干燥保存,备用。
本发明实施例的另一个方面还提供了由前述方法制备的酪蛋白-果胶-原儿茶酸三元复合 物。
本发明实施例的另一个方面还提供了一种酪蛋白-果胶-原儿茶酸三元复合物纳米乳液的 制备方法,其包括:
按照前述方法制备酪蛋白-果胶-原儿茶酸三元复合物;
采用高压均质和微射流技术,使所述酪蛋白-果胶-原儿茶酸三元复合物的水相溶液与油 相组分均匀混合,获得水包油型的、具有显著改善抗氧化性、抗环境应力稳定性的酪蛋白- 果胶-原儿茶酸三元复合物纳米乳液。
在一些实施例中,所述制备方法具体包括:采用高压均质技术,对所述油相组分和水相 溶液的混合液于15℃以下进行剪切2~5min,形成粗乳液,之后采用高压微射流技术,在 60~100MPa下将所述粗乳液进一步进行均化处理,获得酪蛋白-果胶-原儿茶酸三元复合物纳 米乳液,之后于2~6℃下储存。
进一步地,所述油相组分与水相溶液的质量比为1:9~2:8。
进一步地,所述剪切采用的转速为10000~20000rpm。
在一些更为优选的实施案例之中,所述酪蛋白-果胶-原儿茶酸三元复合物纳米乳液的制 备方法具体可包括:
油相组分与水相溶液按1:9~2:8的质量比通过高剪切(10000~20000rpm)处理2~5min 形成粗乳液,而后通过高压微射流仪在60~100MPa下将粗乳液进一步均质数次,均质化期间 使用碎冰保持温度低于15℃,样品储存于2~6℃条件下。其中,本发明中制得的目标纳米乳 液颗粒形态为球形,乳液中液滴粒径分布为77.39~213.32nm。
进一步地,所述制备方法包括:使疏水性生物活性物质溶于油相溶剂中,并于50~60℃ 避光磁力低速搅拌10~20min,随后在室温下搅拌1~2小时以确保完全溶解,制得所述油相组 分。
进一步地,所述油相溶剂包括玉米油,但不限于此。
进一步地,所述制备方法包括:将所述酪蛋白-果胶-原儿茶酸三元复合物(1%~2%,w/w) 溶于磷酸盐缓冲液(pH值为7.0,10mmol/L)中,并磁力搅拌2~4h,充分搅拌,使蛋白充分 溶胀,形成所述的水相溶液。
进一步地,所述水相溶液中酪蛋白-果胶-原儿茶酸三元复合物的含量为1~2wt%。
其中,作为本发明的一更为优选的实施案例之一,所述制备具体还可以包括以下步骤:
1)、酪蛋白水解物的制备
准确称取1g的酪蛋白,用25mL的磷酸盐缓冲液(pH值7.0)于室温下充分搅拌溶解,调节溶液pH值为7.0,置于50℃水浴锅中加热至温度恒定。加入一定量的胰蛋白酶(20~60U/g 酪蛋白)搅拌混匀,在50℃水浴条件下进行10~15min水解获得水解度为2%~8%的酪蛋白水 解物。水解结束时,将溶液移入沸水浴中加热5min进行灭酶。向水解液中滴加1.0mol/L的 HCl调节溶液pH值至酪蛋白等电点(pH值4.6),通过等电点沉淀除去未水解的酪蛋白。将 溶液于4000g离心10min,保留上清液,冷冻干燥后得到粉末状酪蛋白水解物,避光干燥保 存。
2)、水解酪蛋白-果胶接枝物的制备
将步骤1)所得的酪蛋白水解物与低甲氧基果胶(DE=8~20%)粉末样品按1:1~1:4 的质量比混合后分散于蒸馏水中,制得浓度为1.0~2.0%(w/v)的混合物溶液。在40~50℃水 浴中加热至温度不变后,向其中按240U/g酪蛋白水解物加入漆酶,振荡摇匀,于40~50℃水 浴锅中反应18~24h。此过程中应不停振荡,防止粉末样品与漆酶沉淀。反应结束后,将样品 于90~100℃水浴锅中加热5~10min,使漆酶失活,停止反应。而后冷冻干燥,得到粉末状水 解酪蛋白-果胶接枝物样品,避光干燥保存,备用。
3)、水解酪蛋白-果胶-原儿茶酸三元复合物的制备
将10g步骤(2)所得的水解酪蛋白-果胶接枝物溶于90mL超纯水中,溶液体系调至pH 值为8.5~9.5。原儿茶酸以0.01~0.04g/mL的浓度溶于乙醇中。将10mL原儿茶酸溶液与90mL 接枝物溶液混合,于20~25℃下持续搅拌反应20~24h。反应结束后,将样品透析20~24h, 而后冷冻干燥,得到水解酪蛋白-果胶-原儿茶酸三元复合物,避光干燥保存,备用。
4)、油相组分制备:将疏水性生物活性物质溶于玉米油溶剂中,避光50~60℃磁力低速 搅拌10~20min,随后在室温下搅拌1~2h以确保完全溶解,制成油相组分。
5)、水相溶液制备:将水解酪蛋白-果胶-原儿茶酸三元复合物(1%~2%,w/w)溶于磷酸 盐缓冲液(pH值为7.0,10mmol/L)中,磁力搅拌2~4h,充分搅拌,制备水相溶液。
6)、水包油纳米乳液的制备:油相组分与水相溶液按1:9~2:8的质量比通过高剪切 (10000~20000rpm)处理2~5min形成粗乳液,而后通过高压微射流仪在60~100MPa下将 粗乳液进一步均质数次,得到粒径为77.39~213.32nm的纳米乳液,均质化期间使用碎冰保持 温度低于15℃,样品储存于2~6℃条件下。
本发明实施例的另一个方面还提供了由前述方法制备的酪蛋白-果胶-原儿茶酸三元复合 物纳米乳液。
进一步地,所述酪蛋白-果胶-原儿茶酸三元复合物纳米乳液的颗粒形态结构为球形,乳 液中液滴粒径分布为77.39~213.32nm。所得纳米乳液具有较小尺寸的液滴,以及显著提高的 抗氧化活性、抗环境应力(pH、离子强度)稳定性。
本发明实施例的另一个方面还提供了前述的酪蛋白-果胶-原儿茶酸三元复合物纳米乳液 于营养物质的递送、药物的控释、生物活性物质的稳定等领域中的用途。
综上所述,本发明评估了酪蛋白水解物溶解度、乳化性及乳化稳定性,通过zeta-电位仪 测定了水解酪蛋白-果胶-原儿茶酸三元复合物稳定的纳米乳液的粒径和电位。本发明在油水 质量比为1:9~2:8的条件下制备了水包油纳米乳液。由于酪蛋白水解物与果胶之间充分反 应,亲水基团和疏水基团之间达到了一个更好的平衡,使其能够牢牢地吸附在油-水界面,该 接枝物再与原儿茶酸反应,从而有效地稳定乳状液,显著提高其抗氧化活性、抗环境应力稳 定性。从而有效地稳定乳状液,显著提高其抗氧化活性、抗环境应力稳定性。同时,水解酪 蛋白-果胶-原儿茶酸三元复合物稳定的水包油纳米乳液的小液滴尺寸允许高效递送,提高疏 水性生物活性物质吸收效率,在营养物质的递送、药物的控释、生物活性物质的稳定等领域 具有广泛用途。
以下通过若干实施例及附图并进一步详细说明本发明的技术方案。然而,所选的实施例 仅用于说明本发明,而不限制本发明的范围。
实施例1
(1)酪蛋白水解物的制备
准确称取1g的酪蛋白,用20mL的磷酸盐缓冲液(pH值为7.0)于室温下充分搅拌溶解, 调节溶液pH值为7.0,置于50℃水浴锅中加热至温度恒定。以20U/g的添加量加入胰蛋白酶, 搅拌混匀,在50℃水浴条件下进行10min水解获得水解度为2%的酪蛋白水解物。水解结束 时,将溶液移入沸水浴中加热5min进行灭酶。向水解液中滴加1.0mol/L的HCl调节溶液pH 至酪蛋白等电点(pH 4.6),通过等电点沉淀除去未水解的酪蛋白。将溶液于4000g离心10min, 保留上清液,冷冻干燥后得到粉末状酪蛋白水解物,避光干燥保存。
(2)水解酪蛋白-果胶接枝物的制备
将水解度为2%的酪蛋白水解物与低甲氧基果胶(DE=8%)粉末样品按1:2的质量比混 合后分散于蒸馏水中,制得浓度为2.0%(w/v)的混合物溶液。在40℃水浴中加热至温度不 变后,向其中按300U/g酪蛋白水解物加入漆酶,振荡摇匀,于40℃水浴锅中反应20h。此过 程中应不停振荡,防止粉末样品与漆酶沉淀。反应结束后,将样品于100℃水浴锅中加热5min, 使漆酶失活,停止反应。而后冷冻干燥,得到粉末状水解酪蛋白-果胶接枝物样品,避光干燥 保存,备用。
(3)水解酪蛋白-果胶-原儿茶酸三元复合物的制备
将10g步骤(2)所得的水解酪蛋白-果胶接枝物溶于90mL超纯水中,溶液体系调至pH 值为9.0。原儿茶酸以0.03g/mL的浓度溶于乙醇中。将10mL原儿茶酸溶液与90mL接枝物溶液混合,于25℃下持续搅拌反应24h。反应结束后,将样品透析20h,而后冷冻干燥,得 到水解酪蛋白-果胶-原儿茶酸三元复合物,避光干燥保存,备用。
(4)油相组分制备:将姜黄素溶于玉米油溶剂中(0.2%,w/w),避光60℃磁力低速搅 拌10min,随后在室温下搅拌1h以确保完全溶解,制成油相。
(5)水相溶液制备:将水解酪蛋白-果胶接枝物(1.5%,w/w)溶于磷酸盐缓冲液(pH值为7.0,10mmol/L)中,磁力搅拌2h,充分搅拌,制备水相溶液。
(6)水包油纳米乳液的制备:油相组分与水相溶液按1:9的质量比通过高剪切处理(15000rpm,5min)形成粗乳液,而后通过高压微射流仪在100MPa下将粗乳液进一步均质 3次,得到粒径为77.39-99.21nm的纳米乳液,均质化期间使用碎冰保持温度低于15℃,样 品储存于2-6℃条件下。
与仅由酪蛋白稳定的纳米乳液相比,具有更小的液滴尺寸,更好的乳化特性,同时提高 了物理稳定性,是一种功能特性良好的生物活性物质载体。
请参与图1所示,为具有不同水解度(2%,4%,6%)的酪蛋白水解物在pH值为2-8的溶解度。从图1中可以看出,本实施例中酪蛋白水解物较之原蛋白,溶解度显著增加,且随着水解度的增加而增加,由于经胰蛋白酶水解,酪蛋白分子量降低,结构趋于松散,导致分子间作用力降低,其溶解度有所提高。同时,在pH值为4.0时,所有样品的溶解度都达到最低(等电点均在pH值为4.0附近)。
请参与图2所示,为具有不同水解度(2%,4%,6%)的酪蛋白水解物的乳化特性。从 图2中可以看出,酪蛋白水解物较之原酪蛋白(即图2中的C和d),乳化性和乳化稳定性有显著性的提高,在一定范围内随着水解度的升高乳化性和乳化稳定性有所提高,水解度约 为4%的水解物其乳化性和乳化稳定性最优。
图3A和3B分别是不同pH条件下纳米乳液的粒径、电位的变化图。从图3A和3B中可以看出,随着pH的降低,粒径均有显著性增大,其中酪蛋白水解物和果胶质量比为1:2时,粒径增加程度最小,说明该样品制得的乳液在不同pH环境下最为稳定。
图4A和图4B分别是不同离子浓度条件下纳米乳液的粒径、电位的变化。从图4A和图 4B中可以看出,随着盐离子浓度的升高,粒径均有显著性增大,其中酪蛋白水解物和果胶质 量比为1:2时,粒径增加程度最小,说明该样品制得的乳液在不同盐离子浓度下最为稳定。
图5A和图5B分别是本发明典型实施方案中储存14天过程中纳米乳液的氢过氧化物值、 硫代巴比妥酸值的变化图。
实施例2
(1)酪蛋白水解物的制备
准确称取1g的酪蛋白,用25mL的磷酸盐缓冲液(pH值为7.0)于室温下充分搅拌溶解, 调节溶液pH值为7.0,置于50℃水浴锅中加热至温度恒定。以60U/g的添加量加入胰蛋白酶, 搅拌混匀,在50℃水浴条件下进行12min水解获得水解度为6%的酪蛋白水解物。水解结束 时,将溶液移入沸水浴中加热5min进行灭酶。向水解液中滴加1.0mol/L的HCl调节溶液pH 值至酪蛋白等电点(pH值为4.6),通过等电点沉淀除去未水解的酪蛋白。将溶液于4000g 离心10min,保留上清液,冷冻干燥后得到粉末状酪蛋白水解物,避光干燥保存。
(2)水解酪蛋白-果胶接枝物的制备
将水解度为2%的酪蛋白水解物与低甲氧基果胶(DE=14%)粉末样品按1:4的质量比 混合后分散于蒸馏水中,制得浓度为1.5%(w/v)的混合物溶液。在40℃水浴中加热至温度 不变后,向其中按200U/g酪蛋白水解物加入漆酶,振荡摇匀,于40℃水浴锅中反应22h。此 过程中应不停振荡,防止粉末样品与漆酶沉淀。反应结束后,将样品于95℃水浴锅中加热 8min,使漆酶失活,停止反应。而后冷冻干燥,得到粉末状水解酪蛋白-果胶接枝物样品,避 光干燥保存,备用。
(3)水解酪蛋白-果胶-原儿茶酸三元复合物的制备
将10g步骤(2)所得的水解酪蛋白-果胶接枝物溶于90mL超纯水中,溶液体系调至pH 值为8.5。原儿茶酸以0.01g/mL的浓度溶于乙醇中。将10mL原儿茶酸溶液与90mL接枝物溶液混合,于25℃下持续搅拌反应22h。反应结束后,将样品透析23h,而后冷冻干燥,得 到水解酪蛋白-果胶-原儿茶酸三元复合物,避光干燥保存,备用。
(4)油相组分制备:将姜黄素溶于玉米油溶剂中(0.2%,w/w),避光50℃磁力低速搅 拌12min,随后在室温下搅拌1.2h以确保完全溶解,制成油相。
(5)水相溶液制备:将水解酪蛋白-果胶-原儿茶酸三元复合物(1.5%,w/w)溶于磷酸 盐缓冲液(pH值为7.0,10mmol/L)中,磁力搅拌4h,充分搅拌,制备水相溶液。
(6)水包油纳米乳液的制备:油相组分与水相溶液按1:9的质量比通过高剪切处理(10000rpm,3min)形成粗乳液,而后通过高压微射流仪在60MPa下将粗乳液进一步均质 3次,得到粒径为103.25-119.71nm的纳米乳液,均质化期间使用碎冰保持温度低于15℃, 样品储存于2-6℃条件下。
与仅由酪蛋白稳定的纳米乳液相比,具有更小的液滴尺寸,更好的乳化特性,同时提高 了物理稳定性,是一种功能特性良好的生物活性物质载体。
请参阅图1所示,为具有不同水解度的大豆分离蛋白水解物在pH值为7的溶解度。从 图1中可以看出,本实施例中大豆分离蛋白水解物(3%)较之原蛋白,溶解度显著增加,且 随着水解度的增加而增加,由于经木瓜蛋白酶水解,大豆分离蛋白分子量降低,结构趋于松 散,导致分子间作用力降低,其溶解度有所提高。
请参阅图2所示,为具有不同水解度的大豆分离蛋白水解物的乳化特性。从图2中可以 看出,大豆分离蛋白水解物(3%,即图2中的C和c)较之原蛋白(即图2中的D和b), 乳化性和乳化稳定性有显著性的提高,在一定范围内随着水解度的升高乳化性和乳化稳定性有所提高,大豆分离蛋白水解物约为1%的水解物其乳化性和乳化稳定性最优。
图3A和图3B分别是本实施例中不同pH条件下纳米乳液的粒径、电位的变化图。从图 3A和图3B中可以看出,随着pH的降低,粒径均有显著性增大,其中果胶-水解大豆分离蛋白接枝物(水解大豆分离蛋白和果胶质量比为1:4),粒径增加程度最小,说明该样品制得的乳液在不同pH环境下最为稳定。
图4A和图4B分别是本实施例中不同离子浓度条件下纳米乳液的粒径、电位的变化图。 从图4A和图4B中可以看出,随着盐离子浓度的升高,粒径均有显著性增大,其中酪蛋白水 解物和果胶质量比为1:2时,粒径增加程度最小,说明该样品制得的乳液在不同盐离子浓度 下最为稳定。
实施例3
(1)酪蛋白水解物的制备
准确称取1g的酪蛋白,用25mL的磷酸盐缓冲液(pH值为7.0)于室温下充分搅拌溶解,调节溶液pH值为7.0,置于50℃水浴锅中加热至温度恒定。以30U/g的添加量加入胰 蛋白酶,搅拌混匀,在50℃水浴条件下进行15min水解获得水解度为8%的酪蛋白水解物。 水解结束时,将溶液移入沸水浴中加热5min进行灭酶。向水解液中滴加1.0mol/L的HCl调 节溶液pH至酪蛋白等电点(pH值为4.6),通过等电点沉淀除去未水解的酪蛋白。将溶液于4000g离心10min,保留上清液,冷冻干燥后得到粉末状酪蛋白水解物,避光干燥保存。
(2)水解酪蛋白-果胶接枝物的制备
将水解度为2%的酪蛋白水解物与低甲氧基果胶(DE=20%)粉末样品按1:1的质量比 混合后分散于蒸馏水中,制得浓度为2.0%(w/v)的混合物溶液。在45℃水浴中加热至温度 不变后,向其中按300U/g酪蛋白水解物加入漆酶,振荡摇匀,于45℃水浴锅中反应20h。 此过程中应不停振荡,防止粉末样品与漆酶沉淀。反应结束后,将样品于90℃水浴锅中加热 10min,使漆酶失活,停止反应。而后冷冻干燥,得到粉末状水解酪蛋白-果胶接枝物样品, 避光干燥保存,备用。
(3)水解酪蛋白-果胶-原儿茶酸三元复合物的制备
将10g步骤(2)所得的水解酪蛋白-果胶接枝物溶于90mL超纯水中,溶液体系调至pH 值为9.5。原儿茶酸以0.04g/mL的浓度溶于乙醇中。将10mL原儿茶酸溶液与90mL接枝物溶液混合,于20℃下持续搅拌反应24h。反应结束后,将样品透析20h,而后冷冻干燥,得 到水解酪蛋白-果胶-原儿茶酸三元复合物,避光干燥保存,备用。
(4)油相组分制备:将姜黄素溶于玉米油溶剂中(0.2%,w/w),避光60℃磁力低速搅 拌15min,随后在室温下搅拌1.5h以确保完全溶解,制成油相。
(5)水相溶液制备:将水解酪蛋白-果胶-原儿茶酸三元复合物(2.0%,w/w)溶于磷酸 盐缓冲液(pH值为7.0,10mmol/L)中,磁力搅拌3h,充分搅拌,制备水相溶液。
(6)水包油纳米乳液的制备:油相组分与水相溶液按2:8的质量比通过高剪切处理(20000rpm,2min)形成粗乳液,而后通过高压微射流仪在60MPa下将粗乳液进一步均质 2次,得到粒径为131.22-149.58nm的纳米乳液,均质化期间使用碎冰保持温度低于15℃, 样品储存于2-6℃条件下。
与仅由酪蛋白稳定的纳米乳液相比,具有更小的液滴尺寸,更好的乳化特性,同时提高 了物理稳定性,是一种功能特性良好的生物活性物质载体。
实施例4
(1)酪蛋白水解物的制备
准确称取1g的酪蛋白,用25mL的磷酸盐缓冲液(pH值为7.0)于室温下充分搅拌溶解,调节溶液pH值为7.0,置于50℃水浴锅中加热至温度恒定。以20U/g的添加量加入胰 蛋白酶,搅拌混匀,在50℃水浴条件下进行10min水解获得水解度为4%的酪蛋白水解物。 水解结束时,将溶液移入沸水浴中加热5min进行灭酶。向水解液中滴加1.0mol/L的HCl调 节溶液pH至酪蛋白等电点(pH值为4.6),通过等电点沉淀除去未水解的酪蛋白。将溶液于4000g离心10min,保留上清液,冷冻干燥后得到粉末状酪蛋白水解物,避光干燥保存。
(2)水解酪蛋白-果胶接枝物的制备
将水解度为2%的酪蛋白水解物与低甲氧基果胶(DE=10%)粉末样品按1:3的质量比 混合后分散于蒸馏水中,制得浓度为1.0%(w/v)的混合物溶液。在50℃水浴中加热至温度 不变后,向其中按400U/g酪蛋白水解物加入漆酶,振荡摇匀,于50℃水浴锅中反应18h。 此过程中应不停振荡,防止粉末样品与漆酶沉淀。反应结束后,将样品于90℃水浴锅中加热 10min,使漆酶失活,停止反应。而后冷冻干燥,得到粉末状水解酪蛋白-果胶接枝物样品, 避光干燥保存,备用。
(3)水解酪蛋白-果胶-原儿茶酸三元复合物的制备
将10g步骤(2)所得的水解酪蛋白-果胶接枝物溶于90mL超纯水中,溶液体系调至pH 值为9.0。原儿茶酸以0.02g/mL的浓度溶于乙醇中。将10mL原儿茶酸溶液与90mL接枝物溶液混合,于22℃下持续搅拌反应20h。反应结束后,将样品透析24h,而后冷冻干燥,得 到水解酪蛋白-果胶-原儿茶酸三元复合物,避光干燥保存,备用。
(4)油相组分制备:将姜黄素溶于玉米油溶剂中(0.2%,w/w),避光55℃磁力低速搅 拌20min,随后在室温下搅拌2h以确保完全溶解,制成油相。
(5)水相溶液制备:将水解酪蛋白-果胶-原儿茶酸三元复合物(1.0%,w/w)溶于磷酸 盐缓冲液(pH值为7.0,10mmol/L)中,磁力搅拌4h,充分搅拌,制备水相溶液。
(6)水包油纳米乳液的制备:油相组分与水相溶液按2:8的质量比通过高剪切处理(18000rpm,5min)形成粗乳液,而后通过高压微射流仪在80MPa下将粗乳液进一步均质 1次,得到粒径为161.33-180.09nm的纳米乳液,均质化期间使用碎冰保持温度低于15℃, 样品储存于2-6℃条件下。
与仅由酪蛋白稳定的纳米乳液相比,具有更小的液滴尺寸,更好的乳化特性,同时提高 了物理稳定性,是一种功能特性良好的生物活性物质载体。
实施例5
(1)酪蛋白水解物的制备
准确称取1g的酪蛋白,用25mL的磷酸盐缓冲液(pH值为7.0)于室温下充分搅拌溶解,调节溶液pH值为7.0,置于50℃水浴锅中加热至温度恒定。以40U/g的添加量加入胰 蛋白酶,搅拌混匀,在50℃水浴条件下进行14min水解获得水解度为8%的酪蛋白水解物。 水解结束时,将溶液移入沸水浴中加热5min进行灭酶。向水解液中滴加1.0mol/L的HCl调 节溶液pH至酪蛋白等电点(pH值为4.6),通过等电点沉淀除去未水解的酪蛋白。将溶液于4000g离心10min,保留上清液,冷冻干燥后得到粉末状酪蛋白水解物,避光干燥保存。
(2)水解酪蛋白-果胶接枝物的制备
将水解度为2%的酪蛋白水解物与低甲氧基果胶(DE=16%)粉末样品按1:2的质量比 混合后分散于蒸馏水中,制得浓度为1.2%(w/v)的混合物溶液。在45℃水浴中加热至温度 不变后,向其中按200U/g酪蛋白水解物加入漆酶,振荡摇匀,于45℃水浴锅中反应24h。 此过程中应不停振荡,防止粉末样品与漆酶沉淀。反应结束后,将样品于100℃水浴锅中加 热10min,使漆酶失活,停止反应。而后冷冻干燥,得到粉末状水解酪蛋白-果胶接枝物样品, 避光干燥保存,备用。
(3)水解酪蛋白-果胶-原儿茶酸三元复合物的制备
将10g步骤(2)所得的水解酪蛋白-果胶接枝物溶于90mL超纯水中,溶液体系调至pH 值为9.0。原儿茶酸以0.04g/mL的浓度溶于乙醇中。将10mL原儿茶酸溶液与90mL接枝物溶液混合,于24℃下持续搅拌反应22h。反应结束后,将样品透析24h,而后冷冻干燥,得 到水解酪蛋白-果胶-原儿茶酸三元复合物,避光干燥保存,备用。
(4)油相组分制备:将姜黄素溶于玉米油溶剂中(0.2%,w/w),避光50℃磁力低速搅 拌15min,随后在室温下搅拌1.8h以确保完全溶解,制成油相。
(5)水相溶液制备:将水解酪蛋白-果胶-原儿茶酸三元复合物(1.0%,w/w)溶于磷酸 盐缓冲液(pH值为7.0,10mmol/L)中,磁力搅拌2h,充分搅拌,制备水相溶液。
(6)水包油纳米乳液的制备:油相组分与水相溶液按1:9的质量比通过高剪切处理(20000rpm,4min)形成粗乳液,而后通过高压微射流仪在70MPa下将粗乳液进一步均质 1次,得到粒径为190.77-213.32nm的纳米乳液,均质化期间使用碎冰保持温度低于15℃, 样品储存于2-6℃条件下。
与仅由酪蛋白稳定的纳米乳液相比,具有更小的液滴尺寸,更好的乳化特性,同时提高 了物理稳定性,是一种功能特性良好的生物活性物质载体。
综上所述,藉由本发明的上述技术方案获得的纳米乳液的小液滴尺寸允许高效递送,可 提高疏水性生物活性物质吸收效率,具有显著提高的抗环境应力稳定性和优异抗氧化活性, 在营养物质的递送、药物的控释、生物活性物质的稳定等领域具有广泛用途。
本发明的各方面、实施例、特征及实例应视为在所有方面为说明性的且不打算限制本发 明,本发明的范围仅由权利要求书界定。在不背离所主张的本发明的精神及范围的情况下, 所属领域的技术人员将明了其它实施例、修改及使用。
在本发明案中标题及章节的使用不意味着限制本发明;每一章节可应用于本发明的任何 方面、实施例或特征。
在本发明案通篇中,在将组合物描述为具有、包含或包括特定组份之处或者在将过程描 述为具有、包含或包括特定过程步骤之处,预期本发明教示的组合物也基本上由所叙述组份 组成或由所叙述组份组成,且本发明教示的过程也基本上由所叙述过程步骤组成或由所叙述 过程步骤组组成。
除非另外具体陈述,否则术语“包含(include、includes、including)”、“具有(have、has或 having)”的使用通常应理解为开放式的且不具限制性。
应理解,各步骤的次序或执行特定动作的次序并非十分重要,只要本发明教示保持可操 作即可。此外,可同时进行两个或两个以上步骤或动作。
此外,本案发明人还参照前述实施例1-3,以本说明书述及的其它原料、工艺操作、工艺 条件进行了试验,并均获得了较为理想的结果。
尽管已参考说明性实施例描述了本发明,但所属领域的技术人员将理解,在不背离本发 明的精神及范围的情况下可做出各种其它改变、省略及/或添加且可用实质等效物替代所述 实施例的元件。另外,可在不背离本发明的范围的情况下做出许多修改以使特定情形或材料 适应本发明的教示。因此,本文并不打算将本发明限制于用于执行本发明的所揭示特定实施 例,而是打算使本发明将包含归属于所附权利要求书的范围内的所有实施例。此外,除非具 体陈述,否则术语第一、第二等的任何使用不表示任何次序或重要性,而是使用术语第一、 第二等来区分一个元素与另一元素。
Claims (10)
1.一种酪蛋白-果胶-原儿茶酸三元复合物的制备方法,其特征在于包括:
采用胰蛋白酶对酪蛋白进行水解处理形成酪蛋白水解物,其中胰蛋白酶的添加量为20~60U/g酪蛋白,水解处理时间为10~15 min,酪蛋白水解物的水解度为2%~8%;
将酪蛋白水解物、果胶分散于水中形成混合液,并使所述混合液中酪蛋白水解物与果胶的浓度为1~2 w/v %,酪蛋白水解物与果胶的质量比为1:1~1:4,所述果胶为酯化度为8~20%的低甲氧基果胶,之后向所述混合液中加入漆酶混合均匀形成混合体系,其中漆酶的添加量为200~400U/g酪蛋白水解物,在温度为40~50℃下,使酪蛋白水解物中的酪氨酸与果胶中的阿魏酸通过漆酶诱导进行共价接枝反应18~24h,形成水解酪蛋白-果胶接枝物,并且在所述共价接枝反应完成后,将所述反应体系于90~100℃加热5~10min,之后冷冻干燥;
采用原儿茶酸对所述水解酪蛋白-果胶接枝物进行改性处理,所述改性处理包括:
将水解酪蛋白-果胶接枝物与水混合,形成水解酪蛋白-果胶接枝物溶液,并调节pH值为8.5~9.5;
将原儿茶酸与乙醇混合,形成原儿茶酸溶液;
使所述水解酪蛋白-果胶接枝物溶液、原儿茶酸溶液混合并于20~25℃进行改性处理20~24h,获得酪蛋白-果胶-原儿茶酸三元复合物。
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:所述原儿茶酸溶液中原儿茶酸的浓度为0.01~0.04g/mL。
3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于还包括:在所述改性处理完成后,将反应体系透析20~24h,之后冷冻干燥。
4.由权利要求1-3中任一项所述的制备方法制备的酪蛋白-果胶-原儿茶酸三元复合物。
5.一种酪蛋白-果胶-原儿茶酸三元复合物纳米乳液的制备方法,其特征在于包括:
按照权利要求1-3中任一项所述方法制备酪蛋白-果胶-原儿茶酸三元复合物;
使疏水性生物活性物质溶于油相溶剂中,并于50~60℃避光搅拌10~20min,之后于室温下搅拌1~2h,制得油相组分;
将所述酪蛋白-果胶-原儿茶酸三元复合物溶于磷酸盐缓冲液中,并搅拌2~4h,使蛋白充分溶胀,形成酪蛋白-果胶-原儿茶酸三元复合物的水相溶液,其中酪蛋白-果胶-原儿茶酸三元复合物的含量为1~2wt%;
采用高压均质和微射流技术,使所述酪蛋白-果胶-原儿茶酸三元复合物的水相溶液与油相组分均匀混合,其中油相组分与水相溶液的质量比为1:9~2:8,获得水包油型的酪蛋白-果胶-原儿茶酸三元复合物纳米乳液。
6.根据权利要求5所述的制备方法,其特征在于包括:采用高压均质技术,对所述油相组分和水相溶液的混合液于15℃以下进行剪切2~5min,形成粗乳液,之后采用高压微射流技术,在60~100MPa下将所述粗乳液进一步进行均化处理,获得酪蛋白-果胶-原儿茶酸三元复合物纳米乳液,之后于2~6℃下储存。
7.根据权利要求6所述的制备方法,其特征在于:所述剪切采用的转速为10000~20000rpm。
8.根据权利要求5所述的制备方法,其特征在于:所述油相溶剂包括玉米油。
9.由权利要求5-8中任一项所述的制备方法制备的酪蛋白-果胶-原儿茶酸三元复合物纳米乳液。
10.根据权利要求9所述的酪蛋白-果胶-原儿茶酸三元复合物纳米乳液,其特征在于:所述纳米乳液的颗粒形态结构为球形,乳液中液滴粒径分布为77.39~213.32nm。
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