CN113508909A - 一种pH响应缓释的大豆蛋白纤维亚铁复合物的制备方法及其复合物 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种pH响应缓释的大豆蛋白纤维亚铁复合物的制备方法及其复合物，通过大豆蛋白纤维溶液、亚铁溶液以及水溶性抗坏血酸进行制备，其中，大豆纤维形成的空间网络结构，对亚铁具有良好的黏附性，减少无机铁强化剂中亚铁易被氧化的问题，使亚铁缓慢释放出来，同时蛋白纤维隔离保护亚铁营养素，降低亚铁对胃部的刺激，作为载体用于亚铁营养素缓释，实现最优输送，提高其生物利用率，由于该制备方法中的材料及过程均未使用有毒有害物质，未引入有毒有害的化学物质，这对于亚铁大豆蛋白复合物后续的推广应用，安全可靠性强。所述复合物，采用上述方法制备获得，具有pH敏感性，而且具有稳定性好，释放速度缓慢以及高生物利用率等优点。
Description
技术领域
本发明公开涉及铁强化营养食品的技术领域，尤其涉及一种pH响应缓释的大豆蛋白纤维亚铁复合物的制备方法及其复合物。
背景技术
铁，是人体中含量最高的微量元素，参与氧的运输和储存，维持造血功能，增强免疫功能，参与新陈代谢。食物中的铁主要以三价铁的形式存在，不易被机体吸收。缺铁营养至今仍是全球关注的卫生问题，铁缺乏以妇女、孕妇及儿童为高发人群，缺铁表现为：1.贫血；2.影响儿童生长发育：儿童铁缺乏时常有体格发育迟缓，健康水平降低；3.影响运动能力发展：铁缺乏症患儿肌肉软弱、运动能力下降、易疲劳；4.影响免疫功能，铁缺乏症患儿易感性增加。
铁强化食品是预防高危人群铁缺乏和缺铁性贫血行之有效的措施。在营养强化剂中，常见的有无机铁强化剂、有机铁强化剂、纳米铁强化剂。
无机铁强化剂成本低廉且易获得，但因其浓烈的铁锈味道和亚铁离子极易被氧化，有胃肠刺激性，吸收率不高，对食品的感官特性影响显著，在食品加工过程及储藏过程中很容易受化学物质、光、氧、热等作用而高度不稳定，限制了其在强化食品中的广泛普及。
有机铁强化剂生物利用率较高，但其在环境中不稳定、易于解离成无机铁盐，而降低其生物利用率。而且有研究认为其与无机补铁剂相比并未表现出明显的优势，在治疗胃切除病人缺铁性贫血时，由于胃部的强酸性环境，使得螯合态矿物质在胃肠道中全部或部分解离为无机态，降低了机体对其吸收能力，如甘氨酸鳌合铁并不比硫酸亚铁有更好的效果，其生物利用率没有得到改善。
纳米铁强化剂是借助物理、化学及生物学的手段，将铁作为芯材，用天然或合成的高分子物质作为壁材制备微胶囊，将亚铁包裹起来，达到增加铁剂稳定性和缓释的效果。但纳米铁强化剂的纳米胶囊制作复杂，芯材的扩散速率受壁材厚度的影响。薄壁材的纳米亚铁崩解迅速，扩散速率快，易造成亚铁突然释放出现铁浓度的“峰～谷”现象，缓释及肠溶等特性较差；多层壁材纳米亚铁难以控制可释放的有限厚度，壁材中很大一部分不属于食品添加剂范围。而且，微胶囊采用喷雾干燥工艺流程中的高温环节会加速亚铁离子的氧化速度，降低其营养价值。
因此，如何研发一种新型的缓释亚铁复合物，以应用在铁强化食品中，成为人们亟待解决的问题。
发明内容
鉴于此，本发明提供了一种pH响应缓释的大豆蛋白纤维亚铁复合物的制备方法及其复合物，以解决以往的铁强化剂存在稳定性差、不易吸收以及释放速度快等问题，无法很好的应用在铁强化食品中。
一方面，本发明提供了一种pH响应缓释的大豆蛋白纤维亚铁复合物的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
1)制备质量浓度为1～2％的大豆蛋白纤维溶液，备用；
2)配制浓度为0.5～1mol/L的亚铁溶液，备用；
3)在所述大豆蛋白纤维溶液中，加入备用的亚铁溶液，在避光、氮气保护条件下，室温用磁力搅拌器搅拌2～4h后，冷冻干燥，得到pH响应缓释的大豆蛋白纤维亚铁复合物。
优选，步骤1)中制备大豆蛋白纤维溶液，具体为：
1.1)将大豆分离蛋白溶解于蒸馏水中，室温搅拌后，在0～4℃冷藏条件水化过夜；
1.2)将水化过夜后的大豆分离蛋白溶液的pH值调节至1.5～2.4后，在0～4℃冷藏条件水化过夜后，离心，取上清液；
1.3)采用蒸馏水将所述上清液稀释至质量分数为1.5～2％后，透析除盐，滤膜过滤，得过滤后的上清液；
1.4)将所述上清液置于小瓶中密封，在60～80℃条件下，水浴加热20～48h后，冷却，得大豆蛋白纤维溶液。
进一步优选，步骤1.1)中，所述大豆分离蛋白与所述蒸馏水的质量比为1:9。
进一步优选，步骤1.2)中，所述水化过夜后的大豆分离蛋白溶液通过加入稀盐酸或稀乙酸，将pH值调节至1.5～2.4。
进一步优选，步骤1.2)中，所述离心的速度为15000rpm/min，离心时间为15min。
进一步优选，步骤1.3)中，所述透析除盐具体为：采用6～8kDa透析袋透析2～4h。
进一步优选，步骤2)中，所述配制亚铁溶液，具体为：称取硫酸亚铁或氯化亚铁，研磨后溶解于蒸馏水中，配制成浓度为1mol/L溶液后，200～300W避光超声15～20min，待用。
进一步优选，步骤3)中，所述大豆蛋白纤维溶液与所述亚铁溶液的质量比为1:3～7。
进一步优选，步骤3)中，在所述大豆蛋白纤维溶液中加入备用的亚铁溶液的同时，加入质量浓度为1～2％水溶性抗坏血酸。
另一方面，本发明还提供了一种pH响应缓释的大豆蛋白纤维亚铁复合物，所述大豆蛋白纤维亚铁复合物是采用权利要求1～8中的任意一种制备方法制备获得。
本发明提供的pH响应缓释的大豆蛋白纤维亚铁复合物的制备方法，通过大豆蛋白纤维溶液、亚铁溶液以及水溶性抗坏血酸，进行大豆蛋白纤维亚铁复合物的制备，其中，大豆纤维形成的空间网络结构，对亚铁具有良好的黏附性，减少无机铁强化剂中亚铁易被氧化的问题，使亚铁缓慢释放出来，避免因亚铁突然释放，浓度出现波峰波谷的现象，同时蛋白纤维隔离保护亚铁营养素，降低亚铁对胃部的刺激，作为载体用于亚铁营养素缓释，蛋白纤维亚铁复合物在胃内稳定，实现最优输送，提高其生物利用率。由于该制备方法中的材料及过程均未使用有毒有害物质，未引入有毒有害的化学物质，这对于亚铁大豆蛋白复合物后续的推广应用，尤其是婴幼儿铁强化食品将会更加安全可靠。
本发明提供的pH响应缓释的大豆蛋白纤维亚铁复合物，采用上述方法制备获得，由于制备体系物质单一，具有pH敏感性，而且具有稳定性好，释放速度缓慢以及高生物利用率等优点。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明的公开。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
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，对于本领域普通技术人员而言，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为大豆蛋白纤维中亚铁复合物的电镜图片；
图2为大豆蛋白纤维亚铁复合物随着pH值变化的比较照片；
图3为大豆蛋白纤维亚铁复合物随着pH值变化的亚铁保留率柱状图；
图4为大豆蛋白纤维亚铁复合物在胃液中的亚铁保留率柱状图；
图5为大豆蛋白纤维亚铁复合物在肠液中的亚铁保留率柱状图；
图6为大豆蛋白纤维亚铁复合物在4～90℃环境中的热稳定性比较照片；
图7为大豆蛋白纤维亚铁复合物在4～90℃环境中的亚铁保留率柱状图。
具体实施方式
下面结合实施方案对本发明进行进一步的解释说明，但是并不用于限制本发明的保护范围。
为了提供一种适于应用在铁强化食品中营养强化剂，考虑到蛋白纤维在生物体内可降解，活性物质会从凝胶内部缓慢释放出来，本实施方案尝试以大豆蛋白纤维作为亚铁离子的载体，以实现其缓释等目的，提供了一种pH响应缓释的大豆蛋白纤维亚铁复合物的制备方法，具体的制备步骤如下：
1)大豆蛋白纤维溶液制备：当环境中pH远离等电点且离子强度很低时，蛋白分子表面的电荷量很大，分子之间产生很强的静电斥力，足以与分子间的疏水作用平衡，从而形成具有一定网络结构的亲水凝胶。将大豆分离蛋白溶解于蒸馏水中，按照大豆分离蛋白与蒸馏水的质量比为1：9进行，室温搅拌0.5～1h后，在4℃冷藏条件水化过夜。使用稀盐酸或乙酸的稀溶液将溶液的pH值调节至2.0，4℃水化过夜。蛋白溶液经过15000rpm/min离心15min，取上清。用蒸馏水(预调pH 2.0)将蛋白上清液稀释到质量浓度为1.5～2％备用，透析除盐(6～8kDa透析袋透析2～4h)，0.45微米滤膜过滤。将蛋白溶液置于带密封盖的小瓶中，于60～80℃水浴加热20～48h，加热后的蛋白溶液立即冷却到4℃以终止纤维化，并将其置于4℃保存待用。
2)亚铁溶液的配制：精确称取硫酸亚铁或氯化亚铁固体，研磨后溶解于蒸馏水中，配制成浓度为1mol/L溶液后，200～300W避光超声15～20min，现配现用
3)大豆蛋白纤维亚铁复合物的配制：调整蛋白纤维的蛋白溶液的质量浓度为1～2％，按质量比1:3～7加入硫酸亚铁或氯化亚铁，而后加入适量的质量浓度为0.01～0.1％的水溶性抗坏血酸，在避光、氮气保护条件下，室温用磁力搅拌器搅拌2～4h后，冷冻干燥，得到pH响应缓释的大豆蛋白纤维亚铁复合物。
其中，水溶性抗坏血酸的加入主要目的是防止硫酸亚铁或氯化亚铁中的亚铁离子发生氧化，并非作为核心成分，其具体的加入量可视情况而定，只要终产物中含量不超过国标要求，即可。
参见图1为大豆蛋白纤维中亚铁复合物的电镜图片。
实施例1
大豆蛋白纤维亚铁复合物的pH响应性检测
将上述实施方案中制备的大豆蛋白纤维亚铁复合物，在避光条件下，用0.1mol/LNaOH或HCl调节pH值至1.5、2、3、4、5、6、7、8和9，室温下反应30min后，用邻菲罗啉比色法测定样品中亚铁含量，计算亚铁保留率。
其中，
参见图2，图3，蛋白纤维亚铁复合物随着pH值增加，亚铁的保留率逐渐下降，pH值1.5时亚铁的保留率是92.99％，在pH值4时保留率降到70.55％，pH值7时保留率降低到17.32％，pH值9时保留率降低到10.09％。
实施例2
大豆蛋白纤维亚铁复合物体外消化稳定性
(1)模拟胃液中的稳定性。配制胃液(用100mL蒸馏水和23.4mL浓盐酸配成稀HCl溶液，取稀盐酸1.64mL加入80mL蒸馏水，混匀后称取1g胃蛋白酶，加蒸馏水，100mL容量瓶定容，此时溶液中pH值在2.0左右)。向模拟胃液中加入大豆蛋白纤维～亚铁复合物，使溶液中亚铁浓度为1mg/mL，消化2h(37℃、磁力搅拌)，每隔0.5h取一次透析液，计算复合物中亚铁保留率，具体结果见图4。
(2)模拟肠液中的稳定性。配制肠液(准确称量0.68g磷酸二氢钾溶于25mL水中，后加入0.2mol/L的氢氧化钠溶液7.7mL以及水50mL，再加入胰蛋白酶1.0g，搅拌使其溶解完全，最后用0.2mol/L NaHCO3调样品pH值至5.0并于100mL容量瓶中定容。)向模拟胃液中消化2h的大豆蛋白纤维亚铁复合物中加模拟肠液1mL，在37℃、磁力搅拌、避光条件下消化8h，每隔1h取一次透析液。将消化完成后的溶液转移入透析袋中，37℃下透析3h，计算复合物中亚铁保留率，具体结果见图5。
在模拟胃液消化时，亚铁保留率0.5h为92.35％，至2h为81.36％，复合物中亚铁的保留率随消化时间的延长下降趋势不显著；在模拟肠液消化时，复合物亚铁的保留率1h为82.35％，2h为74.72％，3h为69.21％，4h为51.36％，5h为43.96％，6h为35.84％，7h为28.45％，8h为15.51％，随肠液消化时间的延长，亚铁保留率逐渐下降。可见，蛋白纤维亚铁复合物在胃液中较稳定，在肠液中蛋白缓慢降解释放亚铁离子。
实施例3
大豆蛋白纤维亚铁复合物热稳定性
将大豆蛋白纤维亚铁复合物热在4—90℃温度范围内，进行热稳定性的检测，随着温度的升高，复合物中亚铁的保留率变化不显著(p>0.05)，在4—90℃温度范围内的亚铁保留率均在83％以上，具体参见图6、图7。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述的内容，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。
Claims (10)
1.一种pH响应缓释的大豆蛋白纤维亚铁复合物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)制备质量浓度为1～2％的大豆蛋白纤维溶液，备用；
2)配制浓度为0.5～1mol/L的亚铁溶液，备用；
3)在所述大豆蛋白纤维溶液中，加入备用的亚铁溶液，在避光、氮气保护条件下，室温用磁力搅拌器搅拌2～4h后，冷冻干燥，得到pH响应缓释的大豆蛋白纤维亚铁复合物。
2.根据权利要求1所述pH响应缓释的大豆蛋白纤维亚铁复合物的制备方法，其特征在于，步骤1)中制备大豆蛋白纤维溶液，具体为：
1.1)将大豆分离蛋白溶解于蒸馏水中，室温搅拌后，在0～4℃冷藏条件水化过夜；
1.2)将水化过夜后的大豆分离蛋白溶液的pH值调节至1.5～2.4后，在0～4℃冷藏条件水化过夜后，离心，取上清液；
1.3)采用蒸馏水将所述上清液稀释至质量分数为1.5～2％后，透析除盐，滤膜过滤，得过滤后的上清液；
1.4)将所述上清液置于小瓶中密封，在60～80℃条件下，水浴加热20～48h后，冷却，得大豆蛋白纤维溶液。
3.根据权利要求2所述pH响应缓释的大豆蛋白纤维亚铁复合物的制备方法，其特征在于，步骤1.1)中，所述大豆分离蛋白与所述蒸馏水的质量比为1:9。
4.根据权利要求2所述pH响应缓释的大豆蛋白纤维亚铁复合物的制备方法，其特征在于，步骤1.2)中，所述水化过夜后的大豆分离蛋白溶液通过加入稀盐酸或稀乙酸，将pH值调节至1.5～2.4。
5.根据权利要求2所述pH响应缓释的大豆蛋白纤维亚铁复合物的制备方法，其特征在于，步骤1.2)中，所述离心的速度为15000rpm/min，离心时间为15min。
6.根据权利要求2所述pH响应缓释的大豆蛋白纤维亚铁复合物的制备方法，其特征在于，步骤1.3)中，所述透析除盐具体为：采用6～8kDa透析袋透析2～4h。
7.根据权利要求2所述pH响应缓释的大豆蛋白纤维亚铁复合物的制备方法，其特征在于，步骤2)中，所述配制亚铁溶液，具体为：称取硫酸亚铁或氯化亚铁，研磨后溶解于蒸馏水中，配制成浓度为0.5～1mol/L溶液后，200～300W避光超声15～20min，待用。
8.根据权利要求1所述pH响应缓释的大豆蛋白纤维亚铁复合物的制备方法，其特征在于，步骤3)中，所述大豆蛋白纤维溶液与所述亚铁溶液的质量比为1:3～7。
9.根据权利要求1所述pH响应缓释的大豆蛋白纤维亚铁复合物的制备方法，其特征在于，步骤3)中，在所述大豆蛋白纤维溶液中加入备用的亚铁溶液的同时，加入质量浓度为1～2％水溶性抗坏血酸。
10.一种pH响应缓释的大豆蛋白纤维亚铁复合物，其特征在于，所述大豆蛋白纤维亚铁复合物是采用权利要求1～8中的任意一种制备方法制备获得。
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|---|---|---|---|---|
| CN114304646A (zh) * | 2021-12-28 | 2022-04-12 | 华南理工大学 | 一种铁-蛋白纳米复合物及其制备方法与应用 |
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| CN109868302A (zh) * | 2017-12-03 | 2019-06-11 | 陈石良 | 一种大豆蛋白肽铁螯合物的制备方法 |
| CN111528482A (zh) * | 2020-06-09 | 2020-08-14 | 潍坊易北特健康食品有限公司 | 一种食品级活性蛋白铁补充剂及其制备方法 |
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