CN111529495A - 一种高胃稳定性蛋白乳液微凝胶颗粒的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高胃稳定性蛋白乳液微凝胶颗粒的制备方法，属于靶向释放技术领域。本发明解决了现有乳液产品胃稳定性差导致所包埋生物活性物质有限的肠道释放率的缺点。本发明通过美拉德的反应使PPI与菊粉结合，改性提高PPI溶解度从而改善其乳化性，使得乳液粒径更小且分布更均一，通过改变油相体积分数和受控的剪切过程获得具有合适粒径的乳液微凝胶颗粒，相比于传统的乳液凝胶，乳液微凝胶颗粒具有更高的胃稳定性，并能实现脂溶性活性成分的肠道靶向控释。

Description

一种高胃稳定性蛋白乳液微凝胶颗粒的制备方法
技术领域
本发明涉及一种高胃稳定性蛋白乳液微凝胶颗粒的制备方法，属于靶向释放技术领域。
背景技术
传统口服给药制剂需要在肠道部位发挥药效时，现有技术往往给药物制剂包裹一种肠溶衣，依靠生理状态下胃部和倡导部位pH的差异，使包衣药物在胃部不溶而在肠道溶解发挥药效。但是肠道中生理pH值也不尽相同，如十二指肠pH为6.6左右，空肠pH为7.4左右，回肠pH为7.5左右，结肠pH为6.6左右。且在某些病理状态下，不同肠道部位的pH值有所改变，这就导致预定在某特定肠道部位溶解的包衣膜没有及时溶解，导致靶向定位释药效果欠佳。
现有技术中除了pH依赖型肠溶包衣外，传输活性成分的包衣载体主要还有脂质体、纳米颗粒、纳米胶束、乳状液和水凝胶等，但由于乳液产品存在胃稳定性差导致所包埋生物活性物质有限的肠道释放率的缺点。因此，提供一种高胃稳定性蛋白乳液微凝胶颗粒有效地实现亲脂性生物活性物质的肠道靶向控释是十分必要的。
发明内容
本发明为了解决现有乳液产品胃稳定性差导致所包埋生物活性物质有限的肠道释放率的缺点，提供一种高胃稳定性蛋白乳液微凝胶颗粒的制备方法。
本发明的技术方案：
一种高胃稳定性蛋白乳液微凝胶颗粒的制备方法，该方法包括以下步骤：
步骤一，将豌豆分离蛋白和菊粉混合加入磷酸盐缓冲液中，在室温下搅拌至完全溶解，在90℃水浴中反应1-3h，反应结束后冷却至室温，离心分离，取上清液在4℃条件下透析24h，然后冷却干燥处理获得PPI-菊粉结合物；
步骤二，将步骤一获得的PPI-菊粉结合物加入磷酸盐缓冲液中，在室温下搅拌24h，缓慢加入大豆油，高速分散处理形成粗乳液，粗乳液经高压均质处理后加入氯化钙溶液，搅拌均匀后在4℃条件下静置48h，获得乳液凝胶；
步骤三，将步骤二获得的乳液凝胶进行高压均质处理，处理完成后获得的颗粒使用超纯水进行稀释，并至少搅拌30min，获得乳液微凝胶颗粒。
进一步限定，步骤一中豌豆分离蛋白和菊粉的质量比为(1-5)：1。
进一步限定，步骤一中豌豆分离蛋白和菊粉的质量比为4:1，水浴反应时间为2h。
进一步限定，步骤一中豌豆分离蛋白和菊粉溶解在磷酸盐缓冲液后，豌豆分离蛋白的质量浓度为12mg/mL。
进一步限定，步骤一和步骤二中磷酸盐缓冲液浓度为0.01mol/L，pH为7.0。
进一步限定，步骤二中PPI-菊粉结合物溶于磷酸盐缓冲液后，PPI-菊粉结合物质量浓度为10mg/mL。
进一步限定，步骤二中加入大豆油的质量与PPI-菊粉结合物和磷酸盐缓冲液总质量的比例为9:1。
进一步限定，步骤二中高速分散处理条件为12000r/min，高压均质处理条件为45MPa，均质次数为1次。
进一步限定，步骤二中加入氯化钙溶液的浓度为10mmol/L，加入氯化钙溶液与粗乳液体积比为1:99。
进一步限定，步骤三中高压均质处理条件为250bar压力下均质2次，加入超纯水的体积与颗粒体积比为2:1。
本发明具有以下有益效果：本发明通过美拉德的反应使PPI与菊粉结合，改性提高PPI溶解度从而改善其乳化性，使得乳液粒径更小且分布更均一，通过改变油相体积分数和受控的剪切过程获得具有合适粒径的乳液微凝胶颗粒。
(1)本发明提供一种蛋白基乳液微凝胶颗粒，乳液微凝胶颗粒具有乳液凝胶相似的聚合物化学性质，但它是一种球形小颗粒，比乳液凝胶块更适合于实际应用，颗粒的大小和物理化学性质可根据液滴尺寸和油相体积进行调节，且致密的凝胶网络结构实现了乳液微凝胶颗粒在胃内苛性环境下的高稳定性，可以有效地实现亲脂性生物活性物质的肠道靶向控释。
(2)本发明通过美拉德反应使豌豆分离蛋白与菊粉结合，改善了豌豆分离蛋白的乳化性，明显减小了乳液液滴尺寸，且解决了由于豌豆分离蛋白的溶解性差，导致的其乳化活性和凝胶性应用被限制的问题，且美拉德反应可显著提高蛋白质的乳化性、发泡性、溶解性及热稳定性等功能性质，该反应无需添加化学催化剂，仅通过加热的方式就能进行，蛋白质和多糖之间的结合源自席夫碱化合物的Amadori重排，席夫碱化合物是在MR的初期通过含羰基的部分与可用ε-氨基缩合而成。
(3)本发明采用菊粉作为与豌豆分离蛋白发生美拉德反应的多糖，菊粉是一种在胃肠道内都不消化的多糖，但它可在结肠内通过特定微生物发酵产生益生元效应，增加了产品的功能性。
(4)本发明采用氯化钙诱导乳液形成凝胶，通过受控剪切的方法制备乳液微凝胶颗粒，保护脂溶性生物活性物质免遭胃内苛性环境的破坏而降解，实现肠道靶向控释。
(5)本发明提供的方法绿色环保，工艺简单，稳定性好，有望成为脂溶性生物活性物质的有效递送系统。
附图说明
图1为乳液微凝胶颗粒的制备流程示意图；
图2为乳液微凝胶颗粒在胃环境下稳定性测试结果示意图。
具体实施方式
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明均为常规方法。所用材料、试剂、方法和仪器，未经特殊说明，均为本领域常规材料、试剂、方法和仪器，本领域技术人员均可通过商业渠道获得。
实施例1：
如图1所示，将豌豆分离蛋白(PPI)和菊粉以4:1的质量比溶于磷酸盐缓冲液(0.01mol/L pH7.0)中，在室温下磁力搅拌(500rpm)直至完全溶解，其中蛋白质质量浓度为12mg/mL，置于90℃水浴中分别反应1h，反应结束后迅速冷却至室温，离心分离取上清液于4℃下透析24h，冷冻干燥后即得PPI-菊粉结合物。
将PPI-菊粉结合物分散于磷酸盐缓冲液(0.01mol/L pH7.0)中，在室温下磁力搅拌(500rpm)24h，充分溶解后得到质量浓度为10mg/mL的PPI-菊粉溶液，将大豆油缓慢加入溶液中，在12000r/min下高速分散2min，形成粗乳液(粗乳液中大豆油体积分数为10％)，再高压均质(45MPa，一次通过)得最终乳液，加入10mmol/L氯化钙溶液，其与乳液的体积比为1:99，搅拌后置于4℃下48h后形成乳液凝胶。
乳液凝胶2次通过实验室规模的两级阀高压均质器，压力为250bar。将所得颗粒收集在烧杯中，并立即用2倍体积的超纯水稀释，并在150rpm下搅拌30min以限制颗粒聚集，得到乳液微凝胶颗粒。
该方法制备的乳液微凝胶颗粒可有效保护脂溶性生物活性物质免遭胃内苛性环境的破坏而降解，实现肠道靶向控释。
实施例2：
将豌豆分离蛋白(PPI)和菊粉以4:1的质量比溶于磷酸盐缓冲液(0.01mol/LpH7.0)中，在室温下磁力搅拌(500rpm)直至完全溶解，其中蛋白质质量浓度为12mg/mL，置于90℃水浴中分别反应2h，反应结束后迅速冷却至室温，离心分离取上清液于4℃下透析24h，冷冻干燥后即得PPI-菊粉结合物。
将PPI-菊粉结合物分散于磷酸盐缓冲液(0.01mol/L pH7.0)中，在室温下磁力搅拌(500rpm)24h，充分溶解后得到质量浓度为10mg/mL的PPI-菊粉溶液，将大豆油缓慢加入溶液中，在12000r/min下高速分散2min，形成粗乳液(粗乳液中大豆油体积分数为10％)，再高压均质(45MPa，一次通过)得最终乳液，加入10mmol/L氯化钙溶液，其与乳液的体积比为1:99，搅拌后置于4℃下48h后形成乳液凝胶。
乳液凝胶2次通过实验室规模的两级阀高压均质器，压力为250bar。将所得颗粒收集在烧杯中，并立即用2倍体积的超纯水稀释，并在150rpm下搅拌30min以限制颗粒聚集，得到乳液微凝胶颗粒。
该方法制备的乳液微凝胶颗粒可有效保护脂溶性生物活性物质免遭胃内苛性环境的破坏而降解，实现肠道靶向控释。
实施例3：
将豌豆分离蛋白(PPI)和菊粉以4:1的质量比溶于磷酸盐缓冲液(0.01mol/LpH7.0)中，在室温下磁力搅拌(500rpm)直至完全溶解，其中蛋白质质量浓度为12mg/mL，置于90℃水浴中分别反应3h，反应结束后迅速冷却至室温，离心分离取上清液于4℃下透析24h，冷冻干燥后即得PPI-菊粉结合物。
将PPI-菊粉结合物分散于磷酸盐缓冲液(0.01mol/L pH7.0)中，在室温下磁力搅拌(500rpm)24h，充分溶解后得到质量浓度为10mg/mL的PPI-菊粉溶液，将大豆油缓慢加入溶液中，在12000r/min下高速分散2min，形成粗乳液(粗乳液中大豆油体积分数为10％)，再高压均质(45MPa，一次通过)得最终乳液，加入10mmol/L氯化钙溶液，其与乳液的体积比为1:99，搅拌后置于4℃下48h后形成乳液凝胶。
乳液凝胶2次通过实验室规模的两级阀高压均质器，压力为250bar。将所得颗粒收集在烧杯中，并立即用2倍体积的超纯水稀释，并在150rpm下搅拌30min以限制颗粒聚集，得到乳液微凝胶颗粒。
该方法制备的乳液微凝胶颗粒可有效保护脂溶性生物活性物质免遭胃内苛性环境的破坏而降解，实现肠道靶向控释。
实施例4：
将豌豆分离蛋白(PPI)和菊粉以4:1的质量比溶于磷酸盐缓冲液(0.01mol/LpH7.0)中，在室温下磁力搅拌(500rpm)直至完全溶解，其中蛋白质质量浓度为12mg/mL，置于90℃水浴中分别反应2h，反应结束后迅速冷却至室温，离心分离取上清液于4℃下透析24h，冷冻干燥后即得PPI-菊粉结合物。
将PPI-菊粉结合物分散于磷酸盐缓冲液(0.01mol/L pH7.0)中，在室温下磁力搅拌(500rpm)24h，充分溶解后得到质量浓度为10mg/mL的PPI-菊粉溶液，将大豆油缓慢加入溶液中，在12000r/min下高速分散2min，形成粗乳液(粗乳液中大豆油体积分数为15％)，再高压均质(45MPa，一次通过)得最终乳液，加入10mmol/L氯化钙溶液，其与乳液的体积比为1:99，搅拌后置于4℃下48h后形成乳液凝胶。
乳液凝胶2次通过实验室规模的两级阀高压均质器，压力为250bar。将所得颗粒收集在烧杯中，并立即用2倍体积的超纯水稀释，并在150rpm下搅拌30min以限制颗粒聚集，得到乳液微凝胶颗粒。
该方法制备的乳液微凝胶颗粒可有效保护脂溶性生物活性物质免遭胃内苛性环境的破坏而降解，实现肠道靶向控释。
实施例5：
将豌豆分离蛋白(PPI)和菊粉以4:1的质量比溶于磷酸盐缓冲液(0.01mol/LpH7.0)中，在室温下磁力搅拌(500rpm)直至完全溶解，其中蛋白质质量浓度为12mg/mL，置于90℃水浴中分别反应2h，反应结束后迅速冷却至室温，离心分离取上清液于4℃下透析24h，冷冻干燥后即得PPI-菊粉结合物。
将PPI-菊粉结合物分散于磷酸盐缓冲液(0.01mol/L pH7.0)中，在室温下磁力搅拌(500rpm)24h，充分溶解后得到质量浓度为10mg/mL的PPI-菊粉溶液，将大豆油缓慢加入溶液中，在12000r/min下高速分散2min，形成粗乳液(粗乳液中大豆油体积分数为20％)，再高压均质(45MPa，一次通过)得最终乳液，加入10mmol/L氯化钙溶液，其与乳液的体积比为1:99，搅拌后置于4℃下48h后形成乳液凝胶。
乳液凝胶2次通过实验室规模的两级阀高压均质器，压力为250bar。将所得颗粒收集在烧杯中，并立即用2倍体积的超纯水稀释，并在150rpm下搅拌30min以限制颗粒聚集，得到乳液微凝胶颗粒。
该方法制备的乳液微凝胶颗粒可有效保护脂溶性生物活性物质免遭胃内苛性环境的破坏而降解，实现肠道靶向控释。
实施例6：本实施例为效果实施例，具体验证了乳液微凝胶颗粒的性能及胃环境稳定性。
对上述实施例1、实施例2和实施例3获得的乳液微凝胶颗粒的PPI-菊粉结合率、乳液平均粒径、乳液zeta电位、乳化活性和乳化稳定性进行检测，测试结果如下表：
Figure BDA0002506698660000061
由上表可知，随着水浴加热时间的延长，PPI和菊粉的结合率逐渐增加，因为随着美拉德反应的进行，PPI的ε-氨基基团不断暴露并与菊粉的还原性羰基发生反应，导致产物结合率增加，乳化活性和乳化稳定性却随着结合率的增加而呈现出先提高后降低的趋势，乳化性的这种变化归因于美拉德反应引入了多糖链中的亲水基团，使PPI更有效地吸附到油-水界面上，界面张力的下降提高了蛋白质的乳化活性，随着反应的继续进行，结合率不断增加，更多亲水基团的引入会对油-水界面的平衡造成破坏，从而降低乳化活性；由于体系中多糖的存在增加了油-水乳化体系中水相的黏度和PPI界面膜厚度，体系乳化稳定性提高，但由于过度的加热使蛋白质大分子发生交联，原有的亲水亲油平衡遭到破坏导致乳化稳定性降低，乳液平均粒径和zeta电位结果与乳化性结果一致，从上表可得出通过美拉德反应使PPI与菊粉结合，改善了PPI乳化性，获得了更小乳液粒径。
对上述实施例2、实施例4和实施例5的胃环境稳定性进行检测。
测试方法为动态光散射。
测试结果如图2所示，由图2可知，实施例2中的乳液(对照)具有较小的平均粒径(在3μm左右)，实施例2、实施例4和实施例5中的乳液微凝胶颗粒的平均粒径均大于乳液，随着油相体积分数由10％增加到15％时，乳液微凝胶颗粒的平均粒径逐渐增大，从15％增加到20％时急剧增大，表明油相体积对乳液微凝胶颗粒尺寸的显著影响。经过体外模拟胃消化后，乳液的平均粒径急剧增大(约增大9倍)，表明其较差的胃稳定性，但此时的乳液微凝胶颗粒的平均粒径变化很小，表现出显著增强的胃稳定性，并且可得出油相体积分数为10％时的乳液微凝胶颗粒胃稳定性最佳，因为颗粒的平均粒径越小说明被凝胶网络包裹的乳液液滴越少，即凝胶外壳对液滴的保护更好，最后可得出乳液微凝胶颗粒具有较好的胃环境稳定性。

Claims (10)

1.一种高胃稳定性蛋白乳液微凝胶颗粒的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一，将豌豆分离蛋白和菊粉混合加入磷酸盐缓冲液中，在室温下搅拌至完全溶解，在90℃水浴中反应1-3h，反应结束后冷却至室温，离心分离，取上清液在4℃条件下透析24h，然后冷却干燥处理获得PPI-菊粉结合物；
步骤二，将步骤一获得的PPI-菊粉结合物加入磷酸盐缓冲液中，在室温下搅拌24h，缓慢加入大豆油，高速分散处理形成粗乳液，粗乳液经高压均质处理后加入氯化钙溶液，搅拌均匀后在4℃条件下静置48h，获得乳液凝胶；
步骤三，将步骤二获得的乳液凝胶进行高压均质处理，处理完成后获得的颗粒使用超纯水进行稀释，并至少搅拌30min，获得乳液微凝胶颗粒。
2.根据权利要求1所述的一种高胃稳定性蛋白乳液微凝胶颗粒的制备方法，其特征在于，所述的步骤一中豌豆分离蛋白和菊粉的质量比为(1-5)：1。
3.根据权利要求1或2所述的一种高胃稳定性蛋白乳液微凝胶颗粒的制备方法，其特征在于，所述的步骤一中豌豆分离蛋白和菊粉的质量比为4:1，水浴反应时间为2h。
4.根据权利要求1所述的一种高胃稳定性蛋白乳液微凝胶颗粒的制备方法，其特征在于，所述的步骤一中豌豆分离蛋白和菊粉溶解在磷酸盐缓冲液后，豌豆分离蛋白的质量浓度为12mg/mL。
5.根据权利要求1所述的一种高胃稳定性蛋白乳液微凝胶颗粒的制备方法，其特征在于，所述的步骤一和步骤二中磷酸盐缓冲液浓度为0.01mol/L，pH为7.0。
6.根据权利要求1所述的一种高胃稳定性蛋白乳液微凝胶颗粒的制备方法，其特征在于，所述的步骤二中PPI-菊粉结合物溶于磷酸盐缓冲液后，PPI-菊粉结合物质量浓度为10mg/mL。
7.根据权利要求1所述的一种高胃稳定性蛋白乳液微凝胶颗粒的制备方法，其特征在于，所述的步骤二中粗乳液中大豆油体积分数为10-20％。
8.根据权利要求1所述的一种高胃稳定性蛋白乳液微凝胶颗粒的制备方法，其特征在于，所述的步骤二中高速分散处理条件为12000r/min，高压均质处理条件为45MPa，均质次数为1次。
9.根据权利要求1所述的一种高胃稳定性蛋白乳液微凝胶颗粒的制备方法，其特征在于，所述的步骤二中加入氯化钙溶液的浓度为10mmol/L，加入氯化钙溶液体积与粗乳液的体积比为1:99。
10.根据权利要求1所述的一种高胃稳定性蛋白乳液微凝胶颗粒的制备方法，其特征在于，所述的步骤三中高压均质处理条件为250bar压力下均质2次，加入超纯水体积与颗粒体积比为2:1。
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