CN114874460A - 一种高效光防护螺旋藻基高内相凝胶乳液的制备及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种高效光防护螺旋藻基高内相凝胶乳液的制备及应用。使用反溶剂法将螺旋藻蛋白制备成螺旋藻蛋白纳米颗粒，所制备的螺旋藻基高内相乳液使用的是全天然生物基粒子；同时，制备的螺旋藻基高内相乳液可用于负载对光敏感的β‑胡萝卜素，且高内相乳液中螺旋藻蛋白纳米粒子的浓度越高，光防护效果越好。本发明优选螺旋藻蛋白溶液中螺旋藻蛋白浓度为32mg/mL，无水乙醇与螺旋藻蛋白水溶液的体积比为3：1，结合螺旋藻蛋白纳米颗粒分散在去离子水中使浓度为0.5～9％(w/v)，加入3～5.67体积的异十六烷，控制pH为1.5～9.5，各工艺条件共同作用，制得的螺旋藻基高内相乳液具有优越的储存稳定性以及光防护性，是具有潜力的光敏生物活性物的递送系统。
Description
技术领域
本发明属于化妆品加工应用技术领域，具体涉及一种高效光防护螺旋藻基高内相凝胶乳液的制备及应用。
背景技术
胶体颗粒稳定的乳液被称为Pickering乳液，其拥有稳定性高、生物相容性好、乳化过程发泡少和对环境无污染等诸多优点。目前，各种无机颗粒(如二氧化硅、粘土矿物、二氧化钛)和生物颗粒(如纤维素、壳聚糖、木质素、淀粉、脂质纳米颗粒和蛋白质纳米颗粒)被用于稳定乳液。生物颗粒具有较高的生物相容性和生物降解性，对食品级和化妆品级乳液具有更大的吸引力。
将蛋白质制备成纳米颗粒稳定剂的方法主要有酶交联法，热诱导法，酸诱导法，反溶剂法等。酶交联法使用的交联剂多为戊二醛，其残留可能会对生物体产生有害影响。热诱导法和酸诱导法制备的纳米颗粒可能使蛋白产生难以预料的变性，相比之下，利用反溶剂法制备纳米颗粒更加具有优势。
由于螺旋藻蛋白具有一定的光吸收性，因此可以保护光敏活性物免受外界光的刺激。同时，高内相乳液一般具有凝胶状网络结构，将螺旋藻蛋白制成纳米颗粒并以此粒子为稳定剂制备高内相乳液，也可以有效保护光敏活性物，例如β-胡萝卜素。总之，螺旋藻蛋白纳米粒子基高内相凝胶乳液是一个有潜力的光敏生物活性物的递送系统。
发明内容
本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
鉴于上述及现有技术中存在的问题，提出了本发明。
因此，本发明的目的在于提供一种高效光防护螺旋藻基高内相凝胶乳液的制备及应用。
为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，本发明提供了如下技术方案：一种高效光防护螺旋藻基高内相凝胶乳液的制备，包括，
将螺旋藻蛋白纳米颗粒分散在去离子水中得到螺旋藻蛋白纳米粒子的分散液，调节pH，加入油相，均质机高速剪切，制得高内相乳液。
作为本发明所述高效光防护螺旋藻基高内相凝胶乳液的制备的一种优选方案，其中：所述螺旋藻蛋白纳米颗粒，其制备方法为，
将螺旋藻蛋白粉溶于去离子水中，设置浓度为32mg/mL，调节pH至9，搅拌水合0.5h,制得螺旋藻蛋白溶液；通过注射泵将所述螺旋藻蛋白溶液加入3体积无水乙醇中，边加边搅拌，25℃水浴，3.5h后将悬浊液离心，取下层沉淀加去离子水分散，冷冻干燥，即获得所述螺旋藻蛋白纳米颗粒。
作为本发明所述高效光防护螺旋藻基高内相凝胶乳液的制备的一种优选方案，其中：所述螺旋藻蛋白纳米粒子的分散液，浓度为0.5～9％w/v。
作为本发明所述高效光防护螺旋藻基高内相凝胶乳液的制备的一种优选方案，其中：所述调节pH为调节至为1.5～9.5。
作为本发明所述高效光防护螺旋藻基高内相凝胶乳液的制备的一种优选方案，其中：所述油相，包括但不限于异十六烷。
作为本发明所述高效光防护螺旋藻基高内相凝胶乳液的制备的一种优选方案，其中：所述油相用量为3～5.67体积。
作为本发明所述高效光防护螺旋藻基高内相凝胶乳液的制备的一种优选方案，其中：所述均质机高速剪切，剪切转速为10000～15000rpm，剪切时间1～5min。
作为本发明所述高效光防护螺旋藻基高内相凝胶乳液的应用的一种优选方案，其中：所述应用，包括，
使用螺旋藻基高内相凝胶乳液保护光敏活性物，应用于食品、化妆品、医疗保健药品等领域。
作为本发明所述高效光防护螺旋藻基高内相凝胶乳液的应用的一种优选方案，其中：还包括，
如权利要求1所述制备螺旋藻基高内相凝胶乳液的过程中，将光敏活性物溶于油相中避光搅拌，再加入螺旋藻蛋白纳米粒子分散液，均质机高速剪切，即得到负载光敏活性物的高内相乳液。
作为本发明所述高效光防护螺旋藻基高内相凝胶乳液的应用的一种优选方案，其中：所述光敏活性物包括但不限于β-胡萝卜素；所述光敏活性物在油相中的浓度为0.1～0.5mg/mL；所述油相与螺旋藻蛋白纳米粒子分散液的体积比为1～9：1。
本发明的有益效果：
本发明使用反溶剂法将螺旋藻蛋白制备成螺旋藻蛋白纳米颗粒，所制备的螺旋藻基高内相乳液使用的是全天然生物基粒子，十分安全。同时，探究了不同条件对螺旋藻蛋白纳米颗粒乳化的高内相乳液的影响。
本发明制备的螺旋藻基高内相乳液可用于负载对光敏感的β-胡萝卜素，且高内相乳液中螺旋藻蛋白纳米粒子的浓度越高，光防护效果越好。
本发明提供一种高效光防护螺旋藻基高内相凝胶乳液的制备及应用，将螺旋藻蛋白粉溶于去离子水中，设置浓度为32mg/mL，调节pH至9，搅拌水合0.5h,制得螺旋藻蛋白溶液。通过注射泵将所述螺旋藻蛋白溶液加入3体积无水乙醇中，边加边搅拌，25℃水浴，3.5h后将悬浊液离心，取下层沉淀加去离子水分散，冷冻干燥，即获得所述螺旋藻蛋白纳米颗粒。将螺旋藻蛋白纳米颗粒分散在去离子水中使浓度为0.5～9％(w/v)，使用盐酸与氢氧化钠调节螺旋藻蛋白纳米粒子分散液的pH为1.5～9.5，加入3～5.67体积异十六烷，均质机在13000rpm下高速剪切2min，即可得到高内相乳液。将β-胡萝卜素溶于异十六烷中避光搅拌8h，使其终浓度为0.5mg/mL，再加入1/3体积浓度为4％(w/v)螺旋藻蛋白纳米粒子的分散液，均质机在13000rpm下高速剪切2min，即得到负载β-胡萝卜素的高内相乳液。发明人优选螺旋藻蛋白溶液中螺旋藻蛋白浓度为32mg/mL，无水乙醇与螺旋藻蛋白水溶液的体积比为3：1，结合螺旋藻蛋白纳米颗粒分散在去离子水中使浓度为0.5～9％(w/v)，加入3～5.67体积的异十六烷，控制pH为1.5～9.5，各工艺条件共同作用，制得的螺旋藻基高内相乳液可以负载并保护β-胡萝卜素。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例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性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
图1为本发明实施中螺旋藻蛋白纳米颗粒表征电镜扫描图。
图2为本发明实施中螺旋藻蛋白纳米颗粒的粒度分布图。
图3为本发明实施中螺旋藻蛋白纳米颗粒在不同pH条件下ζ电位图。
图4为本发明实施中1mg/mL的螺旋藻蛋白(SPI)、螺旋藻蛋白纳米粒子(SPI NPs)、海藻酸钠、瓜尔胶、壳聚糖、可溶性淀粉在190～800nm的波长扫描图。
图5为本发明实施中0.5％(w/v)SPI NPs稳定75％、80％(v/v)的异十六烷的显微镜图片(a1～a3，经稀释)以及粒径分布图。
图6为本发明实施中4％(w/v)SPI NPs稳定75％、80％、85％(v/v)的异十六烷的显微镜图片(b1～b3，经稀释)以及粒径分布图。
图7为本发明实施中9％(w/v)SPI NPs稳定75％、80％、85％(v/v)的异十六烷的显微镜图片(c1～c3，经稀释)以及粒径分布图。
图8为本发明实施中不同pH(1.5、3.3、5.5、7.5、9.5)下4％(w/v)SPI NPs稳定75％(v/v)异十六烷的显微镜图片以及粒径分布图。
图9为本发明实施中4％(w/v)SPI NPs稳定75％(v/v)异十六烷的外观图，其中图(a)储存时间为0天，图(b)储存时间为60天。
图10为本发明实施中0.5％、4％、9％(w/v)SPI NPs稳定75％(v/v)含0.5mg/mLβ-胡萝卜素的异十六烷在紫外照射后β-胡萝卜素的保留率。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合具体实施例对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
本发明实施例中所用化学试剂，若无特殊说明，均为普通市售分析纯；所使用螺旋藻粉购于上海光语生物科技有限公司。
实施例中所使用螺旋藻蛋白纳米颗粒的制备方法如下：
将螺旋藻粉按料液比1：30g/mL加入去离子水，使用水浴在40℃下磁力搅拌1h制成悬浊液。冻融10次后超声10min，离心取上清液。上清液过滤后冷冻干燥即得螺旋藻蛋白粉；
螺旋藻蛋白粉的蛋白质、糖类、脂肪、灰分的含量，见表1。
表1
将螺旋藻蛋白粉溶于去离子水中，设置浓度为32mg/mL，调节pH至9，搅拌水合0.5h,制得螺旋藻蛋白溶液；
通过注射泵将所述螺旋藻蛋白溶液加入3体积无水乙醇中，边加边搅拌，25℃水浴，3.5h后将悬浊液离心，取下层沉淀加去离子水分散，冷冻干燥，即获得所述螺旋藻蛋白纳米颗粒。
实施例1：
将螺旋藻蛋白纳米颗粒分散在去离子水中使浓度为0.5％(w/v)，调节螺旋藻蛋白纳米粒子分散液的pH为9，加入3体积异十六烷，均质机在13000rpm下高速剪切2min，即可得到高内相乳液-1。
实施例2：
将螺旋藻蛋白纳米颗粒分散在去离子水中使浓度为4％(w/v)，调节螺旋藻蛋白纳米粒子分散液的pH为9，加入3体积异十六烷，均质机在13000rpm下高速剪切2min，即可得到高内相乳液-2。
实施例3：
将螺旋藻蛋白纳米颗粒分散在去离子水中使浓度为9％(w/v)，调节螺旋藻蛋白纳米粒子分散液的pH为9，加入3体积异十六烷，均质机在13000rpm下高速剪切2min，即可得到高内相乳液-3。
实施例4：
将螺旋藻蛋白纳米颗粒分散在去离子水中使浓度为0.5％(w/v)，调节螺旋藻蛋白纳米粒子分散液的pH为9，加入4体积异十六烷，均质机在13000rpm下高速剪切2min，即可得到高内相乳液-4。
实施例5：
将螺旋藻蛋白纳米颗粒分散在去离子水中使浓度为4％(w/v)，调节螺旋藻蛋白纳米粒子分散液的pH为9，加入4体积异十六烷，均质机在13000rpm下高速剪切2min，即可得到高内相乳液-5。
实施例6：
将螺旋藻蛋白纳米颗粒分散在去离子水中使浓度为9％(w/v)，调节螺旋藻蛋白纳米粒子分散液的pH为9，加入4体积异十六烷，均质机在13000rpm下高速剪切2min，即可得到高内相乳液-6。
实施例7：
将螺旋藻蛋白纳米颗粒分散在去离子水中使浓度为0.5％(w/v)，调节螺旋藻蛋白纳米粒子分散液的pH为9，加入5.67体积异十六烷，均质机在13000rpm下高速剪切2min，无法获得高内相乳液。
实施例8：
将螺旋藻蛋白纳米颗粒分散在去离子水中使浓度为4％(w/v)，调节螺旋藻蛋白纳米粒子分散液的pH为9，加入5.67体积异十六烷，均质机在13000rpm下高速剪切2min，即可得到高内相乳液-8。
实施例9：
将螺旋藻蛋白纳米颗粒分散在去离子水中使浓度为9％(w/v)，调节螺旋藻蛋白纳米粒子分散液的pH为9，加入5.67体积异十六烷，均质机在13000rpm下高速剪切2min，即可得到高内相乳液-9。
实施例10：
将螺旋藻蛋白纳米颗粒分散在去离子水中使浓度为4％(w/v)，调节螺旋藻蛋白纳米粒子分散液的pH为9，加入9体积异十六烷，均质机在13000rpm下高速剪切2min，无法获得高内相乳液。
实施例11：
将螺旋藻蛋白纳米颗粒分散在去离子水中使浓度为9％(w/v)，调节螺旋藻蛋白纳米粒子分散液的pH为9，加入9体积异十六烷，均质机在13000rpm下高速剪切2min，无法获得高内相乳液。
从实施例1～11可以得出，0.5％(w/v)的螺旋藻蛋白纳米粒子可稳定4体积的异构十六烷但无法稳定5.67体积的异构十六烷，即可形成80％(v/v)的高内相乳液但无法形成85％(v/v)的高内相乳液。4％、9％(w/v)的螺旋藻蛋白纳米粒子可形成85％(v/v)的高内相乳液但无法稳定9体积的异构十六烷，即可形成85％(v/v)的高内相乳液但无法形成90％(v/v)的高内相乳液。如图5所示，随着螺旋藻蛋白纳米粒子浓度的增加，乳液粒径逐渐降低；随着内油相体积逐渐增加，乳液粒径逐渐增大。固体界面膜理论可用来解释这一现象，固体界面膜理论认为只要颗粒在界面形成连续的机械屏障，就可以实现液滴的长期稳定。当螺旋藻蛋白纳米粒子浓度较低时，粒子不足以在界面形成连续的界面膜，为了维持稳定，液滴往往会发生融合、聚并从而使液滴粒径增大甚至油水分层。当粒子浓度逐渐增加时，粒子会在界面形成单层甚至多层界面膜，这些界面膜是有弹性的，在液滴相互碰撞的过程中能有效减少液滴之间的聚并以及融合，因此粒径减小。粒子浓度为4％(w/v)时乳液的粒径在20μm左右，与9％相差不大(15μm)，从成本考虑，4％(w/v)为较优浓度。油相体积则优选75％～85％。
实施例12：
将螺旋藻蛋白纳米颗粒分散在去离子水中使浓度为4％(w/v)，调节螺旋藻蛋白纳米粒子分散液的pH为1.5～9.5，加入3体积异十六烷，均质机在13000rpm下高速剪切2min，即得到高内相乳液。如图7所示，在螺旋藻蛋白纳米粒子的等电点左右，乳液粒径越大；越偏离等电点，乳液粒径越小。这说明越偏离等电点，螺旋藻蛋白纳米粒子的乳化性能越好，稳定性越好。在等电点处，由于蛋白以内盐的形式存在，溶解度最低，因此粒径最大，形成的乳液也较大，稳定性较差。当pH为9.5时，乳液不再呈现凝胶状。因此优选pH＝5.5～7.5。如图7所示，储存两个月后，乳液外观并无任何变化，说明螺旋藻蛋白纳米粒子稳定的高内相凝胶乳液具有较高的稳定性。
实施例13：
将β-胡萝卜素溶于异十六烷中避光搅拌8h，使其终浓度为0.5mg/mL，再加入1/3体积的浓度为0.5％(w/v)螺旋藻蛋白纳米粒子的分散液，均质机在13000rpm下高速剪切2min，即得到负载β-胡萝卜素的高内相乳液。将乳液置于紫外光照下6h。
实施例14：
将β-胡萝卜素溶于异十六烷中避光搅拌8h，使其终浓度为0.5mg/mL，再加入1/3体积的浓度为4％(w/v)螺旋藻蛋白纳米粒子的分散液，均质机在13000rpm下高速剪切2min，即得到负载β-胡萝卜素的高内相乳液。将乳液置于紫外光照下6h。
实施例15：
将β-胡萝卜素溶于异十六烷中避光搅拌8h，使其终浓度为0.5mg/mL，再加入1/3体积的浓度为9％(w/v)螺旋藻蛋白纳米粒子的分散液，均质机在13000rpm下高速剪切2min，即得到负载β-胡萝卜素的高内相乳液。将乳液置于紫外光照下6h。
如图8所示，当高内相乳液中异十六烷含量固定为75％，螺旋藻蛋白纳米粒子浓度分别为0.5％、4％和9％(w/v，水相浓度)时，在UV照射6h后，β-胡萝卜素在三个体系中残余量分别是24％、46％和65％。相比之下，纯异十六烷中的β-胡萝卜素在UV照射6h后全部降解。这说明高内相乳液体系对β-胡萝卜素有一定的保护作用，并且螺旋藻蛋白纳米粒子浓度越高，保护效果越好。螺旋藻蛋白纳米粒子基高内相凝胶乳液对β-胡萝卜素具有保护作用这可能是由于含有β-胡萝卜素的油滴被高内相Pickering乳液的三维网络包裹，可防止β-胡萝卜素直接暴露于紫外线辐射中，此外，如图4所示，螺旋藻蛋白纳米粒子在280～400nm波段具有优异的光吸收性，在高螺旋藻蛋白纳米粒子浓度下，β-胡萝卜素的光降解速率要慢得多。从光防护角度考虑，优选浓度为9％的螺旋藻蛋白纳米粒子去稳定乳液。
本发明提供一种高效光防护螺旋藻基高内相凝胶乳液的制备，包括，将螺旋藻蛋白粉溶于去离子水中，设置浓度为32mg/mL，调节pH至9，搅拌水合0.5h,制得螺旋藻蛋白溶液；通过注射泵将所述螺旋藻蛋白溶液加入3体积无水乙醇中，边加边搅拌，25℃水浴，3.5h后将悬浊液离心，取下层沉淀加去离子水分散，冷冻干燥，即获得所述螺旋藻蛋白纳米颗粒；将螺旋藻蛋白纳米颗粒分散在去离子水中使浓度为4％(w/v)，使用盐酸与氢氧化钠调节螺旋藻蛋白纳米粒子分散液的pH为1.5～9.5，加入3体积异十六烷，均质机在13000rpm下高速剪切2min，即可得到高内相乳液；将β-胡萝卜素溶于异十六烷中避光搅拌8h，使其终浓度为0.5mg/mL，再加入1/3体积浓度为4％(w/v)螺旋藻蛋白纳米粒子的分散液，均质机在13000rpm下高速剪切2min，即得到负载β-胡萝卜素的高内相乳液。将乳液置于紫外光照下6h。
本发明首次使用螺旋藻蛋白纳米粒子作为高内相Pickering凝胶乳液的稳定剂并包埋β-胡萝卜素。通过调节螺旋藻蛋白纳米粒子浓度、油相体积和水相pH，改变螺旋藻蛋白纳米粒子的光吸收性、乳液储存稳定性和紫外光防护性，使其对β-胡萝卜素进行包埋，得到负载β-胡萝卜素的高内相乳液。螺旋藻蛋白纳米粒子基高内相Pickering乳液具有优越的储存稳定性以及光防护性。因此，螺旋藻蛋白纳米粒子基高内相凝胶乳液是一个有潜力的光敏生物活性物的递送系统。
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种高效光防护螺旋藻基高内相凝胶乳液的制备，其特征在于：包括，
将螺旋藻蛋白纳米颗粒分散在去离子水中得到螺旋藻蛋白纳米粒子的分散液，调节pH，加入油相，均质机高速剪切，制得高内相乳液。
2.如权利要求1所述高效光防护螺旋藻基高内相凝胶乳液的制备，其特征在于：所述螺旋藻蛋白纳米颗粒，其制备方法为，
将螺旋藻蛋白粉溶于去离子水中，设置浓度为32mg/mL，调节pH至9，搅拌水合0.5h,制得螺旋藻蛋白溶液；通过注射泵将所述螺旋藻蛋白溶液加入3体积无水乙醇中，边加边搅拌，25℃水浴，3.5h后将悬浊液离心，取下层沉淀加去离子水分散，冷冻干燥，即获得所述螺旋藻蛋白纳米颗粒。
3.如权利要求1所述高效光防护螺旋藻基高内相凝胶乳液的制备，其特征在于：所述螺旋藻蛋白纳米粒子的分散液，浓度为0.5～9％w/v。
4.如权利要求1所述高效光防护螺旋藻基高内相凝胶乳液的制备，其特征在于：所述调节pH为调节至为1.5～9.5。
5.如权利要求1所述高效光防护螺旋藻基高内相凝胶乳液的制备，其特征在于：所述油相，包括但不限于异十六烷。
6.如权利要求1或5所述高效光防护螺旋藻基高内相凝胶乳液的制备，其特征在于：所述油相用量为3～5.67体积。
7.如权利要求1所述高效光防护螺旋藻基高内相凝胶乳液的制备，其特征在于：所述均质机高速剪切，剪切转速为10000～15000rpm，剪切时间1～5min。
8.如权利要求1～7任一项所述高效光防护螺旋藻基高内相凝胶乳液的应用，其特征在于：所述应用，包括，
使用螺旋藻基高内相凝胶乳液保护光敏活性物，应用于食品、化妆品、医疗保健药品等领域。
9.如权利要求8所述高效光防护螺旋藻基高内相凝胶乳液的应用，其特征在于：还包括，
如权利要求1所述制备螺旋藻基高内相凝胶乳液的过程中，将光敏活性物溶于油相中避光搅拌，再加入螺旋藻蛋白纳米粒子分散液，均质机高速剪切，即得到负载光敏活性物的高内相乳液。
10.如权利要求9所述高效光防护螺旋藻基高内相凝胶乳液的应用，其特征在于：所述光敏活性物包括但不限于β-胡萝卜素；所述光敏活性物在油相中的浓度为0.1～0.5mg/mL；所述油相与螺旋藻蛋白纳米粒子分散液的体积比为1～9：1。
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