CN114868907B - 双包埋β-胡萝卜素的淀粉基纳米颗粒及其制法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双包埋β‑胡萝卜素的淀粉基纳米颗粒及其制法与应用。所述制法包括：对淀粉进行酶解处理、沉淀分级处理，制得糊精；采用丁酸酐对糊精进行酰化处理，制得丁酰化糊精；采用共沉淀法，使所述丁酰化糊精与β‑胡萝卜素进行包埋处理，制得丁酰化糊精/β‑胡萝卜素包合复合物；对麦醇溶蛋白进行超声改性处理，制得超声改性麦醇溶蛋白；使包含所述丁酰化糊精/β‑胡萝卜素包合复合物、超声改性麦醇溶蛋白与β‑胡萝卜素的碱性混合体系发生自组装，制得双包埋β‑胡萝卜素的淀粉基纳米颗粒。本发明制备的双包埋淀粉基纳米颗粒有相对较高的包合率和较高的抗环境应力稳定性，在生物活性物质或乳液领域中有广泛的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于乳化技术领域，具体涉及一种双包埋β-胡萝卜素的淀粉基纳米颗粒及其制法与应用。
背景技术
淀粉作为一种多糖，是地球上最丰富的可再生生物聚合物之一，因其具有生物相容性、生物降解性、廉价易改性等重要优势而受到广泛关注。糊精是淀粉衍生物的一种，由淀粉经脱支处理而得，其分子量比淀粉低。糊精衍生物之一的酰基化糊精是一种易合成、无毒、生物相容性好的两亲性生物聚合物。同时，糊精的疏水空腔可以与β-胡萝卜素的疏水烃链作用包埋β-胡萝卜素，形成包合物。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种双包埋β-胡萝卜素的淀粉基纳米颗粒及其制法与应用，以克服现有技术的不足。
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双包埋β-胡萝卜素的淀粉基纳米颗粒的制备方法，其包括：
对淀粉进行酶解处理、沉淀分级处理，制得糊精；
采用丁酸酐对糊精进行酰化处理，制得丁酰化糊精；
采用共沉淀法，使所述丁酰化糊精与β-胡萝卜素进行包埋处理，制得丁酰化糊精/β-胡萝卜素包合复合物；
对麦醇溶蛋白进行超声改性处理，制得超声改性麦醇溶蛋白；
使包含所述丁酰化糊精/β-胡萝卜素包合复合物、超声改性麦醇溶蛋白与β-胡萝卜素的碱性混合体系的pH值调节为7.5并发生自组装，制得双包埋β-胡萝卜素的淀粉基纳米颗粒，其中所述碱性混合体系的pH值为12。
本发明实施例还提供了前述方法制备的双包埋β-胡萝卜素的淀粉基纳米颗粒。
本发明实施例还提供了前述的双包埋β-胡萝卜素的淀粉基纳米颗粒于制备生物活性物质中的用途。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明提供的双包埋β-胡萝卜素的淀粉基纳米颗粒的制备原料无毒、来源广泛、生物可降解、包封的β-胡萝卜素要高于单包埋β-胡萝卜素的颗粒，且制备工艺简单、安全、高效、经济，同时制备的双包埋淀粉基纳米颗粒有相对较高的包合率和较高的抗环境应力稳定性，在生物活性物质或乳液领域中有广泛的应用前景。
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是本发明实施例1-3中制备的丁酰化糊精的酰化度变化图；
图2是本发明实施例1-3中制备的丁酰化糊精的得率变化图；
图3是本发明实施例1-3和对比例1-4中制备的淀粉基纳米颗粒的粒径变化图；
图4是本发明实施例1-3和对比例1-4中制备的淀粉基纳米颗粒的电位变化图；
图5是本发明实施例1-3和对比例1-4中制备的淀粉基纳米颗粒在500mMNaCl条件下的粒径变化图。
具体实施方式
鉴于现有技术的缺陷，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，本发明通过使用普鲁兰酶酶解玉米淀粉制备聚合度均一的糊精，并使用丁酸酐进行丁酰化反应制备两亲性聚合物丁酰化糊精；此外，使用共沉淀的方法将β-胡萝卜素包埋在丁酰化糊精的疏水空腔中制备丁酰化糊精/β-胡萝卜素包合复合物。同时，麦醇溶蛋白在碱性条件下的解离作用使其溶解，使用超声对麦醇溶蛋白溶液进行超声处理，通过空化效应增加其非极性基团和疏水侧链以增强疏水相互作用。进而，通过pH驱动法使用2%的植酸溶液将丁酰化糊精/β-胡萝卜素包合复合物、超声改性麦醇溶蛋白、β-胡萝卜素的混合碱性体系从pH12调到pH7.5，丁酰化糊精/β-胡萝卜素包合复合物、超声改性麦醇溶蛋白、β-胡萝卜素在酸化的过程中通过疏水相互作用和氢键自组装形成双包埋β-胡萝卜素的淀粉基纳米颗粒。同时，植酸作为一种天然酸性物质，植酸分子有12个羟基，使用植酸作为酸化剂能够通过氢键使混合体系形成结构更为致密的纳米颗粒。其中，丁酰化糊精/β-胡萝卜素包合复合物的疏水端嵌入到麦醇溶蛋白的疏水空腔中、亲水端涂覆在麦醇溶蛋白颗粒的表面，同时β-胡萝卜素被包埋在麦醇溶蛋白的疏水空腔中形成一种双包埋β-胡萝卜素的淀粉基纳米颗粒。
下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
具体的，作为本发明技术方案的一个方面，其所涉及的一种双包埋β-胡萝卜素的淀粉基纳米颗粒的制备方法包括：
对淀粉进行酶解处理、沉淀分级处理，制得糊精；
采用丁酸酐对糊精进行酰化处理，制得丁酰化糊精；
采用共沉淀法，使所述丁酰化糊精与β-胡萝卜素进行包埋处理，制得丁酰化糊精/β-胡萝卜素包合复合物；
对麦醇溶蛋白进行超声改性处理，制得超声改性麦醇溶蛋白；
使包含所述丁酰化糊精/β-胡萝卜素包合复合物、超声改性麦醇溶蛋白与β-胡萝卜素的碱性混合体系的pH值调节为7.5并发生自组装，制得双包埋β-胡萝卜素的淀粉基纳米颗粒，其中所述碱性混合体系的pH值为12。
在一些优选实施方案中，所述制备方法包括：使包含脱支酶、淀粉的酶解反应体系于40～55℃酶解处理22～24h，再经离心、冷冻干燥处理，制得粗糊精，其中所述酶解反应体系的pH值为5～6；
以及，利用乙醇对所述粗糊精进行逐步沉淀分级处理，再经离心、冷冻干燥处理，制得聚合度均一的糊精。
进一步地，依次利用乙醇浓度梯度为：1:1，1:2(乙醇:去离子水，v/v)对所述粗糊精进行逐步沉淀分级处理。
进一步地，所述脱支酶与淀粉的用量比为100～150U/g。
进一步地，所述脱支酶包括普鲁兰酶，且不限于此。
进一步地，所述淀粉包括玉米淀粉，且不限于此。
在一些优选实施方案中，所述制备方法包括：将糊精分散于水中形成糊精悬浮液，之后加入丁酸酐形成第一混合反应体系并于40~50℃酰化处理4~6h，再经沉淀、离心、洗涤、干燥处理，制得所述丁酰化糊精，其中所述第一混合反应体系的pH值为5～6。
进一步地，所述丁酰化糊精的酰化度为0.165～0.173。
进一步地，所述丁酸酐与糊精的质量比为30:100～40:100。
在一些优选实施方案中，所述制备方法包括：使包含丁酰化糊精的丁酰化糊精悬浮液进行糊化处理，再于50℃加入包含β-胡萝卜素的乙醇溶液混合搅拌，之后于4℃下静置12h使丁酰化糊精的疏水空腔对β-胡萝卜素进行包埋，制得丁酰化糊精/β-胡萝卜素包合复合物。
进一步地，所述β-胡萝卜素与丁酰化糊精的质量比为1:4~1:6。
进一步地，所述搅拌的时间为2.5~3.5h。
在一些优选实施方案中，所述制备方法包括：将麦醇溶蛋白分散于水中并调节pH值为12，形成麦醇溶蛋白溶液，再于超声功率为200~300W的条件下对所述麦醇溶蛋白溶液超声处理30~50min，制得所述超声改性麦醇溶蛋白。
在一些优选实施方案中，所述制备方法包括：
将丁酰化糊精/β-胡萝卜素包合复合物分散于水中，并于100℃糊化20min，再调节所获溶液的pH值为12，形成丁酰化糊精/β-胡萝卜素包合复合物溶液；
以及，将所述丁酰化糊精/β-胡萝卜素包合复合物溶液与超声改性麦醇溶蛋白混合，再加入与β-胡萝卜素搅拌混合形成所述碱性混合体系，之后采用植酸调节所述碱性混合体系的pH值为7.5，最后经离心处理，制得所述双包埋β-胡萝卜素的淀粉基纳米颗粒。
进一步地，所述β-胡萝卜素与所述丁酰化糊精/β-胡萝卜素包合复合物溶液和超声改性麦醇溶蛋白形成的混合液的质量体积比为0.8%～1.2%(w/v)。
进一步地，所述丁酰化糊精/β-胡萝卜素包合复合物与超声改性麦醇溶蛋白的质量比为2:1～1:2。
在一些更为具体地实施方案中，所述双包埋β-胡萝卜素的淀粉基纳米颗粒的制备方法包括：
（1）以普鲁兰酶对玉米淀粉进行酶解处理制备粗糊精，之后利用乙醇逐步沉淀分级粗糊精获得糊精。
（2）以丁酸酐对糊精进行酰化处理制备丁酰化糊精。
（3）采用共沉淀法，利用丁酰化糊精的疏水空腔包埋β-胡萝卜素制备丁酰化糊精/β-胡萝卜素包合复合物。
（4）对麦醇溶蛋白进行超声处理制备超声改性麦醇溶蛋白；
（5）丁酰化糊精/β-胡萝卜素包合复合物、超声改性麦醇溶蛋白和β-胡萝卜素的碱性混合体系（pH值为12）调为pH值为7.5，自组装形成双包埋β-胡萝卜素的淀粉基纳米颗粒。
在一些实施方式中，步骤（1）包括：采用pH为5～6的0.01mol/L的磷酸氢二钠-磷酸二氢钠缓冲液将玉米淀粉配置为质量分数为5%的淀粉悬浮液，然后置于沸水浴中搅拌1h至淀粉完全糊化。糊化淀粉冷却至40～55℃后添加普鲁兰酶进行水解反应，时间为22～24h，水解反应体系的pH值为5.0～6.0，其中普鲁兰酶的添加量为100～150U/g（以淀粉干基计）；在所述的水解处理完成后，对产物离心处理（4500g，20min），将上清液55℃旋蒸并冻干，获得粗糊精；
使用乙醇和去离子水的体积比为1:1的乙醇溶液配制浓度为5%的粗糊精悬浮液，在60℃水浴中搅拌4h，然后4500g离心20min得到沉淀，在沉淀中加入乙醇和去离子水的体积比为1:2的乙醇溶液（所用体积为加入的梯度为1:1的乙醇溶液的体积）；在所述处理完成后，对产物离心处理（4500g，20min），将上清液55℃旋蒸并冻干，获得聚合度均一的糊精。
在一些实施方式中，步骤（2）包括：使用去离子水配制浓度为10%的糊精悬浮液，其中，反应体系的pH值为8～9，丁酸酐的添加量为糊精质量的30%～40%，反应时间为4～6h，反应温度为40～50℃；在所述处理完成后，使用乙醇沉淀出丁酰化糊精并离心，沉淀物用乙醇清洗3次，离心后的沉淀在烘箱中干燥获得丁酰化糊精。
进一步的，反应溶液与乙醇溶液的体积比为1:7，离心条件为4500g、20min，干燥条件为45℃、24h。
在一些实施方式中，步骤（3）包括：采用共沉淀法制备丁酰化糊精/β-胡萝卜素包合复合物，将丁酰化糊精悬浮液沸水浴糊化并冷却至50℃，然后加入β-胡萝卜素的乙醇溶液；将混合物在50℃条件下搅拌，随后在4℃下静置12h；并离心、干燥沉淀获得丁酰化糊精/β-胡萝卜素包合复合物。
进一步地，所述β-胡萝卜素与丁酰化糊精的质量比为1:4，1:5，1:6；混合物的搅拌时间为2.5、3、3.5h；离心条件为4500g、20min，干燥条件为40℃、24h。
在一些实施方式中，步骤（4）包括：将麦醇溶蛋白分散在去离子水中并使用2M的NaOH调节pH为12制备麦醇溶蛋白溶液；将麦醇溶蛋白碱性溶液进行超声处理，超声功率为200～300W，超声时间为30～50min（设置超声开5s，关5s）。
在一些实施方式中，步骤（5）包括：将所述丁酰化糊精/β-胡萝卜素包合复合物分散在去离子水中，100℃水中糊化20min后，调节其pH为12制备碱性丁酰化糊精/β-胡萝卜素包合复合物溶液。
将所述碱性丁酰化糊精/β-胡萝卜素包合复合物溶液与碱性超声改性麦醇溶蛋白碱性溶液混合形成混合溶液，并在混合溶液中加入β-胡萝卜素（0.8%～1.2%，w/v），以300rmp的速度搅拌1h使其均匀混合，之后，使用2wt%的植酸溶液将混合体系的pH从12调为7.5制备双包埋β-胡萝卜素的淀粉基纳米颗粒，700g离心10min去除未包封的β-胡萝卜素。
进一步地，所述丁酰化糊精/β-胡萝卜素包合复合物与超声改性麦醇溶蛋白的质量比为2:1～1:2。
本发明使用共沉淀的方法将β-胡萝卜素包埋在丁酰化糊精的疏水空腔中制备丁酰化糊精/β-胡萝卜素包合复合物；通过超声改性的方法通过空化效应增加麦醇溶蛋白非极性基团和疏水侧链以增强疏水相互作用。同时，使用pH驱动法使丁酰化糊精/β-胡萝卜素包合复合物、超声改性的麦醇溶蛋白和β-胡萝卜素通过疏水相互作用和氢键形成双包埋β-胡萝卜素的淀粉基复合纳米颗粒，并使用2%的植酸溶液作为酸化剂。植酸作为一种天然酸性物质，植酸分子有12个羟基，使用植酸作为酸化剂能够通过氢键使丁酰化糊精/β-胡萝卜素包合复合物和麦醇溶蛋白形成结构更为致密的复合颗粒。其中，β-胡萝卜素包埋在麦醇溶蛋白的疏水空腔中，丁酰化糊精/β-胡萝卜素包合复合物的疏水端嵌入到麦醇溶蛋白的疏水空腔中、亲水端涂覆在麦醇溶蛋白颗粒的表面形成一种双包埋的淀粉基纳米颗粒。外部的丁酰化糊精/β-胡萝卜素包合复合物侧链可以为复合颗粒提供更大的空间位阻，增强颗粒的稳定性。
本发明实施例的另一个方面还提供了前述方法制备的双包埋β-胡萝卜素的淀粉基纳米颗粒。
本发明实施例的另一个方面还提供了前述的双包埋β-胡萝卜素的淀粉基纳米颗粒于制备生物活性物质中的用途。
下面结合若干优选实施例及附图对本发明的技术方案做进一步详细说明，本实施例在以发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
下面所用的实施例中所采用的实验材料，如无特殊说明，均可由常规的生化试剂公司购买得到。
实施例1
（1）玉米糊精的制备
采用pH为5的0.01mol/L的磷酸氢二钠-磷酸二氢钠缓冲液将玉米淀粉配置为质量分数为5%的淀粉悬浮液，然后置于沸水浴中搅拌1h至淀粉完全糊化。糊化淀粉冷却至45℃后添加普鲁兰酶进行水解反应，时间为22h，水解反应体系的pH值为5，其中普鲁兰酶的添加量为100U/g（以淀粉干基计）；在所述的水解处理完成后，对产物离心处理（4500g，20min），将上清液55℃旋蒸并冻干，获得粗糊精。
使用乙醇和去离子水的体积比为1:1的乙醇溶液配制浓度为5%的粗糊精悬浮液，在60℃水浴中搅拌4h，然后4500g离心20min得到沉淀，在沉淀中加入乙醇和去离子水的体积比为1:2的乙醇溶液（所用体积为加入的梯度为1:1的乙醇溶液的体积）；在所述处理完成后，对产物离心处理（4500g，20min），将上清液55℃旋蒸并冻干，获得聚合度均一的糊精。
（2）丁酰化糊精的制备
使用去离子水配制浓度为10%的糊精悬浮液，其中，反应体系的pH值为8，丁酸酐的添加量为糊精质量的30%，反应时间为4h，反应温度为40℃；在所述处理完成后，使用乙醇沉淀出丁酰化糊精并离心，沉淀物用乙醇清洗3次，离心后的沉淀在烘箱中干燥获得丁酰化糊精。
其中，反应溶液与乙醇溶液的体积比为1:7，离心条件为4500g、20min，干燥条件为45℃、24h。
（3）丁酰化糊精/β-胡萝卜素包合复合物的制备
将丁酰化糊精悬浮液沸水浴糊化并冷却至50℃，然后加入β-胡萝卜素的乙醇溶液；将混合物在50℃条件下搅拌，随后在4℃下静置12h，并离心、干燥沉淀获得丁酰化糊精/β-胡萝卜素包合复合物。
所述处理方法的β-胡萝卜素与丁酰化糊精的质量比为1:4；混合物的搅拌时间为2.5h；离心条件为4500g、20min，干燥条件为40℃、24h。
（4）超声改性麦醇溶蛋白的制备
将麦醇溶蛋白分散在去离子水中并使用2M的NaOH调节pH为12制备麦醇溶蛋白溶液；将麦醇溶蛋白碱性溶液进行超声处理，超声功率为200W，超声时间为30min（设置超声开5s，关5s）。
（5）双包埋淀粉基纳米颗粒的制备。
将所述丁酰化糊精/β-胡萝卜素包合复合物分散在去离子水中，100℃水中糊化20min后，调节其pH为12制备碱性丁酰化糊精/β-胡萝卜素包合复合物溶液。
将所述碱性丁酰化糊精/β-胡萝卜素包合复合物溶液与碱性超声改性麦醇溶蛋白碱性溶液混合形成混合溶液，并在混合溶液中加入β-胡萝卜素（0.8%，w/v），以300rmp的速度搅拌1h使其均匀混合，之后，使用2%的植酸溶液将混合体系的pH从12调为7.5制备双包埋β-胡萝卜素的淀粉基纳米颗粒，700g离心10min去除未包封的β-胡萝卜素，制得双包埋β-胡萝卜素的淀粉基纳米颗粒，其中所述丁酰化糊精/β-胡萝卜素包合复合物与超声改性麦醇溶蛋白的质量比为2:1。
实施例2
（1）玉米糊精的制备
采用pH为5.5的0.01mol/L的磷酸氢二钠-磷酸二氢钠缓冲液将玉米淀粉配置为质量分数为5%的淀粉悬浮液，然后置于沸水浴中搅拌1h至淀粉完全糊化。糊化淀粉冷却至50℃后添加普鲁兰酶进行水解反应，时间为23h，水解反应体系的pH值为5.5，其中普鲁兰酶的添加量为125U/g（以淀粉干基计）；在所述的水解处理完成后，对产物离心处理（4500g，20min），将上清液55℃旋蒸并冻干，获得粗糊精。
使用乙醇和去离子水的体积比为1:1的乙醇溶液配制浓度为5%的粗糊精悬浮液，在60℃水浴中搅拌4h，然后4500g离心20min得到沉淀，在沉淀中加入乙醇和去离子水的体积比为1:2的乙醇溶液（所用体积为加入的梯度为1:1的乙醇溶液的体积）；在所述处理完成后，对产物离心处理（4500g，20min），将上清液55℃旋蒸并冻干，获得聚合度均一的糊精。
（2）丁酰化糊精的制备
使用去离子水配制浓度为10%的糊精悬浮液，其中，反应体系的pH值为8.5，丁酸酐的添加量为糊精质量的35%，反应时间为6h，反应温度为45℃；在所述处理完成后，使用乙醇沉淀出丁酰化糊精并离心，沉淀物用乙醇清洗3次，离心后的沉淀在烘箱中干燥获得丁酰化糊精。
其中，反应溶液与乙醇溶液的体积比为1:7，离心条件为4500g、20min，干燥条件为45℃、24h。
（3）丁酰化糊精/β-胡萝卜素包合复合物的制备
将丁酰化糊精悬浮液沸水浴糊化并冷却至50℃，然后加入β-胡萝卜素的乙醇溶液；将混合物在50℃条件下搅拌，随后在4℃下静置12h，并离心、干燥沉淀获得丁酰化糊精/β-胡萝卜素包合复合物。
所述处理方法的β-胡萝卜素与丁酰化糊精的质量比为1:5；混合物的搅拌时间为3h；离心条件为4500g、20min，干燥条件为40℃、24h。
（4）超声改性麦醇溶蛋白的制备
将麦醇溶蛋白分散在去离子水中并使用2M的NaOH调节pH为12制备麦醇溶蛋白溶液；将麦醇溶蛋白碱性溶液进行超声处理，超声功率为250W，超声时间为40min（设置超声开5s，关5s）。
（5）双包埋淀粉基纳米颗粒的制备。
将所述丁酰化糊精/β-胡萝卜素包合复合物分散在去离子水中，100℃水中糊化20min后，调节其pH为12制备碱性丁酰化糊精/β-胡萝卜素包合复合物溶液。
将所述碱性丁酰化糊精/β-胡萝卜素包合复合物溶液与碱性超声改性麦醇溶蛋白碱性溶液混合形成混合溶液，并在混合溶液中加入β-胡萝卜素（1%，w/v），以300rmp的速度搅拌1h使其均匀混合，之后，使用2%的植酸溶液将混合体系的pH从12调为7.5制备双包埋β-胡萝卜素的淀粉基纳米颗粒，700g离心10min去除未包封的β-胡萝卜素，制得双包埋β-胡萝卜素的淀粉基纳米颗粒，其中所述丁酰化糊精/β-胡萝卜素包合复合物与超声改性麦醇溶蛋白的质量比为1:1。
实施例3
（1）玉米糊精的制备
采用pH为6的0.01mol/L的磷酸氢二钠-磷酸二氢钠缓冲液将玉米淀粉配置为质量分数为5%的淀粉悬浮液，然后置于沸水浴中搅拌1h至淀粉完全糊化。糊化淀粉冷却至55℃后添加普鲁兰酶进行水解反应，时间为24h，水解反应体系的pH值为6，其中普鲁兰酶的添加量为150U/g（以淀粉干基计）；在所述的水解处理完成后，对产物离心处理（4500g，20min），将上清液55℃旋蒸并冻干，获得粗糊精。
使用乙醇和去离子水的体积比为1:1的乙醇溶液配制浓度为5%的粗糊精悬浮液，在60℃水浴中搅拌4h，然后4500g离心20min得到沉淀，在沉淀中加入乙醇和去离子水的体积比为1:2的乙醇溶液（所用体积为加入的梯度为1:1的乙醇溶液的体积）；在所述处理完成后，对产物离心处理（4500g，20min），将上清液55℃旋蒸并冻干，获得聚合度均一的糊精。
（2）丁酰化糊精的制备
使用去离子水配制浓度为10%的糊精悬浮液，其中，反应体系的pH值为9，丁酸酐的添加量为糊精质量的40%，反应时间为6h，反应温度为50℃；在所述处理完成后，使用乙醇沉淀出丁酰化糊精并离心，沉淀物用乙醇清洗3次，离心后的沉淀在烘箱中干燥获得丁酰化糊精。
其中，反应溶液与乙醇溶液的体积比为1:7，离心条件为4500g、20min，干燥条件为45℃、24h。
（3）丁酰化糊精/β-胡萝卜素包合复合物的制备
将丁酰化糊精悬浮液沸水浴糊化并冷却至50℃，然后加入β-胡萝卜素的乙醇溶液；将混合物在50℃条件下搅拌，随后在4℃下静置12h，并离心、干燥沉淀获得丁酰化糊精/β-胡萝卜素包合复合物。
所述处理方法的β-胡萝卜素与丁酰化糊精的质量比为1:6；混合物的搅拌时间为3.5h；离心条件为4500g、20min，干燥条件为40℃、24h。
（3）超声改性麦醇溶蛋白的制备
将麦醇溶蛋白分散在去离子水中并使用2M的NaOH调节pH为12制备麦醇溶蛋白溶液；将麦醇溶蛋白碱性溶液进行超声处理，超声功率为300W，超声时间为50min（设置超声开5s，关5s）。
（5）双包埋淀粉基纳米颗粒的制备。
将所述丁酰化糊精/β-胡萝卜素包合复合物分散在去离子水中，100℃水中糊化20min后，调节其pH为12制备碱性丁酰化糊精/β-胡萝卜素包合复合物溶液。
将所述碱性丁酰化糊精/β-胡萝卜素包合复合物溶液与碱性超声改性麦醇溶蛋白碱性溶液混合形成混合溶液，并在混合溶液中加入β-胡萝卜素（1.2%，w/v），以300rmp的速度搅拌1h使其均匀混合，之后，使用2%的植酸溶液将混合体系的pH从12调为7.5制备双包埋β-胡萝卜素的淀粉基纳米颗粒，700g离心10min去除未包封的β-胡萝卜素，制得双包埋β-胡萝卜素的淀粉基纳米颗粒，其中所述丁酰化糊精/β-胡萝卜素包合复合物与超声改性麦醇溶蛋白的质量比为1:2。
对比例1：
该对比例1提供的一种双包埋β-胡萝卜素的淀粉基纳米颗粒的制备方法与实施例2基本相同，区别在于：步骤（4）中麦醇溶蛋白未进行超声改性处理。
对比例2：
该对比例2提供的一种淀粉基纳米颗粒的制备方法与实施例2基本相同，区别在于：步骤（5）中未使用2%的植酸溶液调节pH，而是使用1M的HCL溶液调节溶液。
对比例3：
该对比例3提供的一种双包埋β-胡萝卜素的淀粉基纳米颗粒的制备方法与实施例2基本相同，区别在于：步骤（3）中丁酰化糊精未包埋β-胡萝卜素。
对比例4：
该对比例4提供的一种淀粉基纳米颗粒的制备方法与实施例2基本相同，区别在于：步骤（5）中未包埋β-胡萝卜素。
性能表征：
本发明实施例1-3制备的双包埋β-胡萝卜素的淀粉基纳米颗粒以及对比例1-4中制备的淀粉基纳米颗粒中β-胡萝卜素的包封率如表1所示：
表1 实施例1-3以及对比例1-4中淀粉基纳米颗粒中β-胡萝卜素的包封率
| 名称 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 对比例1 | 对比例2 | 对比例3 | 对比例4 |
| 包封率(%) | 89.81±0.21 | 92.23±0.31 | 92.46±0.34 | 90.62±0.19 | 89.10±0.17 | 47.59±0.27 | 44.33±0.56 |
从表1可以看出：与实施例2相比，对比例1和2也进行了双包埋只是制备条件稍有不同，因此对比例1和2也具有相对较高的包封率；对比例3和对比例4与实施例2相比只进行了单包埋，而实施例2进行了双包埋具有较高包封率。
从图1可知所制备的三种丁酰化糊精的取代度为：0.165、0.168、0.173；从图2可知所制备的丁酰化糊精的得率随着丁酸酐添加量和反应时间的增加而增加。
从图3-5可知：实施例1-3所制备的淀粉基纳米颗粒具有较小的粒径和较高的电荷，使其能够在500mM的离子条件下保持稳定的状态；与实施例2相比，对比例1-2有着较大的粒径和较低的电荷，以及在500mM的离子条件下较不稳定，这主要是因为对比例1和2没有对蛋白进行超声处理以增加其疏水性、没有使用植酸溶液制备纳米颗粒使其由于植酸与其它分子间产生更强的氢键作用而结构疏松；对比例3-4与实施例2的差别不大，这主要是因为它们的制备方法相同，只是单包埋、双包埋的区别。
本发明以上实施例评估了丁酰化糊精的酰化度、得率，通过zeta-电位仪测定了双包埋淀粉基纳米颗粒的粒径和电位，评估了双包埋淀粉基纳米颗粒对β-胡萝卜素的负载效率。本发明利用丁酰化糊精的螺旋空腔，制备丁酰化糊精/β-胡萝卜素包合复合物。同时，由于麦醇溶蛋白在碱性条件下解离，在随后的酸化过程中又能自组装形成具有疏水空腔的纳米颗粒。因此，使用超声改性的方法通过空化效应增加麦醇溶蛋白非极性基团和疏水侧链以增强疏水相互作用。同时，使用pH驱动法使两亲性的丁酰化糊精/β-胡萝卜素包合复合物和超声改性的麦醇溶蛋白通过疏水相互作用和氢键形成淀粉基复合纳米颗粒，并将β胡萝卜素包埋在麦醇溶蛋白的疏水空腔中，制备双包埋的淀粉基纳米颗粒。其中，丁酰化糊精/β-胡萝卜素包合复合物的疏水端嵌入到麦醇溶蛋白的疏水空腔中、亲水端涂覆在麦醇溶蛋白颗粒的表面，β-胡萝卜素包埋在麦醇溶蛋白的疏水空腔中，形成一种淀粉基纳米颗粒。外部的丁酰化糊精/β-胡萝卜素包合复合物侧链可以为复合颗粒提供更大的空间位阻，增强颗粒的稳定性。
此外，本案发明人还参照前述实施例，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。
应当理解，本发明的技术方案不限于上述具体实施案例的限制，凡是在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，根据本发明的技术方案做出的技术变形，均落于本发明的保护范围之内。
Claims (12)
1.一种双包埋β-胡萝卜素的淀粉基纳米颗粒的制备方法，其特征在于包括：
对淀粉进行酶解处理、沉淀分级处理，制得糊精；
采用丁酸酐对糊精进行酰化处理，制得丁酰化糊精；
采用共沉淀法，使所述丁酰化糊精与β-胡萝卜素进行包埋处理，制得丁酰化糊精/β-胡萝卜素包合复合物；
将麦醇溶蛋白分散于水中并调节pH值为12，形成麦醇溶蛋白溶液，之后对所述麦醇溶蛋白溶液进行超声改性处理，制得超声改性麦醇溶蛋白；
将所述丁酰化糊精/β-胡萝卜素包合复合物与超声改性麦醇溶蛋白混合，再加入与β-胡萝卜素搅拌混合形成碱性混合体系，之后采用植酸调节所述碱性混合体系的pH值为7.5并发生自组装，制得双包埋β-胡萝卜素的淀粉基纳米颗粒，其中所述碱性混合体系的pH值为12；所述双包埋β-胡萝卜素的淀粉基纳米颗粒不用于食品。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于包括：
使包含脱支酶、淀粉的酶解反应体系于40～55℃酶解处理22～24h，再经离心、冷冻干燥处理，制得粗糊精，其中所述酶解反应体系的pH值为5～6；
以及，利用乙醇对所述粗糊精进行逐步沉淀分级处理，再经离心、冷冻干燥处理，制得聚合度均一的糊精。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述脱支酶与淀粉的用量比为100～150U/g；所述脱支酶选自普鲁兰酶；所述淀粉选自玉米淀粉。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于包括：将糊精分散于水中形成糊精悬浮液，之后加入丁酸酐形成第一混合反应体系并于40~50℃酰化处理4~6h，再经沉淀、离心、洗涤、干燥处理，制得所述丁酰化糊精，其中所述第一混合反应体系的pH值为5～6。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述丁酰化糊精的酰化度为0.165～0.173；所述丁酸酐与糊精的质量比为30:100～40:100。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于包括：使包含丁酰化糊精的丁酰化糊精悬浮液进行糊化处理，再于50℃加入包含β-胡萝卜素的乙醇溶液混合搅拌，之后于4℃下静置12h使丁酰化糊精的疏水空腔对β-胡萝卜素进行包埋，制得丁酰化糊精/β-胡萝卜素包合复合物。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：所述β-胡萝卜素与丁酰化糊精的质量比为1:4~1:6；所述搅拌的时间为2.5~3.5h。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于包括：在超声功率为200~300W的条件下对所述麦醇溶蛋白溶液超声处理30~50min，制得所述超声改性麦醇溶蛋白。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于包括：将丁酰化糊精/β-胡萝卜素包合复合物分散于水中，并于100℃糊化20min，再调节所获溶液的pH值为12，形成丁酰化糊精/β-胡萝卜素包合复合物溶液；
以及，将所述丁酰化糊精/β-胡萝卜素包合复合物溶液与超声改性麦醇溶蛋白混合，再加入与β-胡萝卜素搅拌混合形成所述碱性混合体系，之后采用植酸调节所述碱性混合体系的pH值为7.5，最后经离心处理，制得所述双包埋β-胡萝卜素的淀粉基纳米颗粒。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于：所述β-胡萝卜素与所述丁酰化糊精/β-胡萝卜素包合复合物溶液和超声改性麦醇溶蛋白形成的混合液的质量体积比为0.8%～1.2%(w/v)；所述丁酰化糊精/β-胡萝卜素包合复合物与超声改性麦醇溶蛋白的质量比为2:1～1:2。
11.由权利要求1-10中任一项所述方法制备的双包埋β-胡萝卜素的淀粉基纳米颗粒，所述双包埋β-胡萝卜素的淀粉基纳米颗粒中β-胡萝卜素的包封率为89.81%~92.46%；所述双包埋β-胡萝卜素的淀粉基纳米颗粒不用于食品。
12.权利要求11所述的双包埋β-胡萝卜素的淀粉基纳米颗粒于制备生物活性物质中的用途；所述生物活性物质不用于食品。
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| 乳液静电喷雾制备普鲁兰多糖纳米颗粒;千佩玉;陈美春;;发酵科技通讯(02);第94-99页 * |
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