CN114134190A - 一种玉米蛋白活性肽载运钙离子纳米螯合物的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明解决了螯合钙的溶解性差、吸收利用率低，产品功能性不强及制备成本高等问题。本发明一种玉米蛋白活性肽载运钙离子纳米螯合物的制备方法按照如下步骤进行：1.将玉米醇溶蛋白进行酶水解获得玉米蛋白活性肽；2.分离筛选与钙离子鳌合效果好的特定分子量的玉米活性肽；3.以玉米肽为载体制备肽钙纳米螯合物。本发明的优点是：一、显著提高了钙元素的营养价值和生物利用度；二、粒度小，溶解性高，稳定性好；三、安全性高，应用前景广阔。是一种对钙离子鳌合效率高、控释性好及营养功能性强的玉米蛋白活性肽载运钙离子纳米螯合物的制备方法。
Description
技术领域：
本发明涉及一种玉米蛋白活性肽载运钙离子纳米螯合物的制备方法。
背景技术：
钙作为一种必需营养素，在人体中有着极为重要的作用。钙元素直接参与调节人体呼吸系统、内分泌系统、神经系统、免疫系统等众多生理活动，当人体钙摄入量不足或生物利用率低时，会使机体造成钙的缺乏，导致佝偻症、骨质疏松等疾病的发生。人体只能通过饮食来保持体内的钙平衡，正常成年人每天所需的钙含量为800～1000mg。据最新中国居民营养与健康状况监测数据显示，我国城乡居民人均日摄入钙366.1mg，不足推荐摄入量的50％，国民对补钙的健康需求较大。
目前国内的补钙制剂主要分为三代，第一代主要是以无机酸钙为主，由碳酸钙、磷酸氢钙、活性钙等组成，这类钙制剂因其生产成本较低且含钙量高，目前在市场中较为常见。但是，由于这类钙制剂溶解吸收差，需要人体胃液的参与容易造成便秘等肠胃疾病，存在一定的健康隐患。第二代补钙制剂主要是以有机酸钙为主，例如葡萄糖酸钙和乳酸钙等，这类钙制剂溶解性较好，对胃刺激小，但是钙含量较小，需要大量服用，且以有机酸为钙结合物存在着一些缺点，如葡萄糖酸钙对于糖尿病患者来说并不适合服用。第三代就是钙离子螯合物，氨基酸、多肽分子可与钙离子发生螯合反应，所形成的肽钙复合物结构稳定，在消化过程pH值变化时仍保持可溶且不易发生化学变化，抗干扰能力强，可在肠道内通过特定通道直接被吸收，吸收速度快且吸收量大，生物利用度高。
因此，小分子氨基酸、肽类螯合钙作为一种新型的功能型补钙制剂备受关注。如中国专利CN113004163A公布了“一种纳米氨基酸螯合钙的制备方法及其设备”，该方法包括以下步骤：选取并称取对应的钙化合物，并对其进行预先处理，将所得的处理物加入有机酸溶液，使其在离心设备中进行相应处理随后向其中加入调和剂，调整其pH值，加入氨基酸，将所制备的悬浮液泵入高压流体纳米磨中进行螯合反应得到清澈的溶液，干燥所述溶液得到纳米氨基酸螯合钙。该发明制备方法简单，不仅提高了氨基酸螯合钙的产品纯度，生产工艺成本较低，而且产品转化率高，可在工业上大批量生产氨基酸螯合钙制品。但与多肽螯合钙相比，存在钙离子鳌合率低、氨基酸的吸收具有耗能多、运输速度慢、易饱和等缺点。近年来，国内外学者已从多种食品蛋白中制备出金属离子螯合肽，研究表明，肽钙结合的效果与多肽中羧基含量呈线性相关，其结合位点可能是Glu、Asp上的羧基。再如中国专利为CN111165827A发明公布了“一种鳄鱼肽螯合钙及其制备方法和应用”，将鳄鱼肽粉加水溶解，配成0.1g/ml的浓度的溶液，再加入1/10肽粉质量的CaCl2，调节溶液pH为5.5，于60℃水浴锅中水浴100min，进行螯合反应，得到鳄鱼肽螯合钙溶液。向螯合钙溶液中加入8倍螯合钙溶液体积的无水乙醇使螯合钙沉淀，8000rpm转速下离心20min，收集沉淀并在60℃下烘6h，最后进行真空冷冻干燥，得到鳄鱼肽螯合钙粉末。该专利中的鳄鱼肽螯合钙的质量分数计，包含70％-85％鳄鱼肽，5％-10％钙。此项发明中的鳄鱼肽螯合钙更容易被吸收保留，而无机钙被排出体外。但由于动物蛋白多肽成本过高和特定人群对动物蛋白的排斥因素，植物多肽钙离子螯合物是新型补钙制剂的发展趋势。因此，寻找鳌合率高、吸收率用效果好和低成本的多肽材料来开发多肽螯合钙制剂具有十分重要的意义。
玉米蛋白粉是玉米加工的副产物之一，具有产量大、成本低等资源优势。从玉米蛋白中分离提取的玉米活性肽具有抗氧化性、缓解疲劳、降血压及醒酒保肝等多种生理活性，玉米肽的新功能和相关产品正逐渐被开发出来。因此，从玉米肽中分离筛选出与钙离子高效结合的生物活性肽，提高现有钙制剂的钙离子的载运吸收能力和生理活性，开发新型多功能性补钙制剂，对于提高钙离子的吸收利用和生物功能的发挥具有重要现实意义。
发明内容：
本发明的目的是提供一种对钙离子载运鳌合性能好、颗粒度小、溶解性高、体内吸收利用率高的玉米蛋白活性肽载运钙离子纳米螯合物的制备方法。
本发明的制备工艺包括以下步骤：
本发明的一种玉米蛋白活性肽载运钙离子纳米螯合物的制备方法包括以下步骤：
1、一种玉米蛋白活性肽载运钙离子纳米螯合物的制备方法，其特征是：该方法包括下列步骤：
(1)玉米蛋白肽的酶解制备
将玉米蛋白粉分散到10～20倍体积的去离子水中，调节pH3.0，加入蛋白粉质量1.0％～3.0％的蛋白酶，在40～60℃条件下酶解60～120min。酶反应后在95℃条件下蒸煮5min灭酶。离心后取上清液，获得玉米蛋白肽酶解液。
(2)玉米活性肽的分离筛选
将上述玉米蛋白肽酶解液在4000r/min下离心20min，然后分别采用不同分子量的超滤膜进行分离筛选，获得不同分子量大小的玉米肽溶液，然后经真空浓缩和冷冻干燥后，得到玉米蛋白水解多肽粉末。
(3)玉米活性肽螯合钙的制备
精确称取上述步骤制备的玉米肽将其溶于去离子水中，超声处理5min，调整玉米肽溶液浓度4.0g/mL，将玉米肽溶液pH调节为5.0～8.0，加入不同比例的无水氯化钙，在压力为20～40MPa下均质5～10min，置于50～60℃水浴1～3h，冷却至室温后，加入3倍体积的无水乙醇，置于4℃冷藏沉淀5h，取出后4000r/min离心5min，弃上层清液无水乙醇后洗涤沉淀三次，随后旋转蒸发制备得到玉米肽螯合钙，测得玉米肽的钙离子鳌合率，得到钙离子鳌合率高达85％以上的钙离子纳米螯合物。经粒度分析仪测得玉米肽螯合钙的粒径300～500nm，傅里叶红外光谱分析玉米肽上面的羧基、羟基等肽链上的主要位点与钙离子形成了肽钙螯合物。
附图说明：
图1.玉米活性肽-钙离子纳米螯合物的粒径分布图
图2.玉米活性肽-钙离子纳米螯合物的傅里叶红外光谱图
本发明和现有的技术相比具有以下优点：
一、显著提高了钙元素的营养价值和生物利用度
本发明主要通过筛选制备与钙离子结合率高的玉米蛋白活性肽，然后与无水氯化钙进行螯合反应，再经醇沉、离心、旋转蒸发等步骤制备得到玉米活性肽螯合钙，科学引入了玉米肽自身的抗氧化、缓解疲劳、降血压及醒酒等生理活性，通过螯合使得钙制剂可以同时兼备玉米肽的生理活性与补充钙的药用作用，两者的协同效果，使得玉米肽钙纳米螯合物营养价值和吸收利用率更高。
二、粒度小、溶解性高，稳定性好。
所制备的玉米肽螯合钙粒径为300～500nm，粒径分布范围较窄、分布区域比较均匀，由玉米肽作为钙离子载体能够形成均一稳定的结构，纳米级的小分子螯合钙分散性好、溶解度高，且所制备的载运肽在胃液中不易被分解，有助于钙离子在肠道吸收。玉米肽上面的多羧基、羟基等肽链上的主要位点与钙离子形成了稳定的肽钙螯合物，钙离子鳌合率高、生物利用度好。
三、安全性高，应用前景广阔
本发明制备的玉米活性肽载运钙离子纳米螯合物不使用非食用材料，可作用为食品和保健品直接食用，避免了传统纳米载体材料中有害化合物残留，安全性高。与现有有机钙与无机钙相比，玉米肽螯合钙的毒副作用较小，不易产生过敏反应以及适应人群广泛。制备工艺简单，适合大规模生产，可带来较大的经济效益。
具体实施方式：
具体实施方式一：一种玉米蛋白活性肽载运钙离子纳米螯合物的制备方法通过以下步骤实现：
1、一种玉米蛋白活性肽载运钙离子纳米螯合物的制备方法，其特征是：该方法包括下列步骤：
(1)玉米蛋白肽的酶解制备
将玉米蛋白粉分散到10～20倍体积的去离子水中，调节pH 3.0,加入蛋白粉质量0.5％～3.0％的蛋白酶，在40～60℃条件下酶解1～6h。酶反应后在95℃条件下蒸煮5min灭酶。离心后取上清液，获得玉米蛋白肽酶解液。
(2)玉米活性肽的分离筛选
将上述玉米蛋白肽酶解液在4000r/min下离心20min，然后分别采用不同分子量的超滤膜进行分离筛选，获得不同分子量大小的玉米肽溶液，然后经真空浓缩和冷冻干燥后，得到玉米蛋白水解多肽粉末。
(3)玉米活性肽螯合钙的制备
精确称取上述步骤制备的玉米肽将其溶于去离子水中，超声处理5min，调整玉米肽溶液浓度4.0g/mL，将玉米肽溶液pH调节为5.0～8.0，按照肽钙质量比20～40:1加入无水氯化钙，在压力为20～40MPa下均质5～10min，然后置于50～60℃水浴1～3h，冷却至室温后，加入3倍体积的无水乙醇，置于4℃冷藏沉淀5h，取出后4000r/min离心5min，弃上层清液无水乙醇后洗涤沉淀三次，随后旋转蒸发制备得到玉米肽螯合钙，测得玉米肽的钙离子鳌合率，经过真空冷冻干燥得到钙离子鳌合率最高的钙离子纳米螯合物。经粒度分析仪测得玉米肽螯合钙的粒径300～500nm，傅里叶红外光谱分析玉米肽上面的羧基、羟基等肽链上的主要位点与钙离子形成了肽钙螯合物。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一的不同点在于步骤(1)将纯度大于95％的玉米醇溶蛋白粉分散到10～20倍体积的去离子水中，加入蛋白粉质量1.0％～2.0％的胃蛋白酶，在50～55℃条件下酶解3～4h。其它步骤与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一的不同点在于步骤(1)中分别采用截留分子量8000Da和1000Da的超滤膜过滤获得分子量大小1000～8000Da的玉米肽溶液。其它步骤与具体实施方式一相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一的不同点在于步骤(3)中玉米肽溶液pH调节为5.0～7.0，按照肽钙质量比30～40:1加入无水氯化钙。其它步骤与具体实施方式一相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一的不同点在于步骤(3)中均质压力为20～30MPa下均质5～8min。其它步骤与具体实施方式一相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一的不同点在于步骤(3)中在温度为40～45℃下旋转蒸发制备得到玉米肽螯合钙溶液，其它步骤与具体实施方式一相同。
Claims (4)
1.一种玉米蛋白活性肽载运钙离子纳米螯合物的制备方法，其特征是：该方法包括下列步骤：
(1)玉米蛋白肽的酶解制备
将玉米蛋白粉分散到10～20倍体积的去离子水中，调节pH3.0，加入蛋白粉质量1.0％～3.0％的蛋白酶，在40～60℃条件下酶解60～120min。酶反应后在95℃条件下蒸煮5min灭酶。离心后取上清液，获得玉米蛋白肽酶解液；
(2)玉米活性肽的分离筛选
将上述玉米蛋白肽酶解液在4000r/min下离心20min，然后分别采用不同分子量的超滤膜进行分离筛选，获得不同分子量大小的玉米肽溶液，然后经真空浓缩和冷冻干燥后，得到玉米蛋白水解多肽粉末；
(3)玉米活性肽螯合钙的制备
精确称取上述步骤制备的玉米肽将其溶于去离子水中，超声处理5min，调整玉米肽溶液浓度4.0g/mL，将玉米肽溶液pH调节为5.0～8.0，加入不同比例的无水氯化钙，在压力为20～40MPa下均质5～10min，置于50～60℃水浴1～3h，冷却至室温后，加入3倍体积的无水乙醇，置于4℃冷藏沉淀5h，取出后4000r/min离心5min，弃上层清液无水乙醇后洗涤沉淀三次，随后旋转蒸发制备得到玉米肽螯合钙，测得玉米肽的钙离子鳌合率，得到钙离子鳌合率最高的钙离子纳米螯合物。经粒度分析仪测得玉米肽螯合钙的粒径300～500nm，傅里叶红外光谱分析玉米肽上面的羧基、羟基等肽链上的主要位点与钙离子形成了肽钙螯合物。
2.根据权利要求1所述的一种玉米蛋白活性肽载运钙离子纳米螯合物的制备方法，其特征是：在所述的玉米蛋白肽的酶解制备步骤中，加入蛋白酶为蛋白粉质量1.0％～2.0％的胃蛋白酶，在50～55℃条件下酶解3～4h。
3.根据权利要求1所述的一种玉米蛋白活性肽载运钙离子纳米螯合物的制备方法，其特征是：在所述的玉米活性肽的分离筛选步骤中，分别采用截留分子量8000Da和1000Da的超滤膜过滤获得特定分子量1000～8000Da的玉米肽溶液。
4.根据权利要求1所述的一种玉米蛋白活性肽载运钙离子纳米螯合物的制备方法，其特征是：玉米活性肽螯合钙的制备步骤中，玉米肽溶液pH调节为5.0～7.0，按照肽钙质量比30～40:1加入无水氯化钙，然后在均质压力为20～30MPa条件下均质5～8min。
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