CN115067519A - 一种利用大豆油体运载姜黄素的方法 - Google Patents
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Abstract
一种利用大豆油体运载姜黄素的方法，属于食品工业技术领域。为了解决油体的天然单层磷脂‑蛋白膜结构使得营养素较难进入其核心脂质区域进行递送应用的问题，本发明将油体分散液的pH调节至酸性条件，随后将姜黄素分散于水中，加入至酸化的油体乳液中，并通过粗均处理形成酸性姜黄素油体乳液，使得姜黄素进入油体脂质核心区域，最后将体系pH调至中性，封闭油体膜结构，成功制备了稳定的姜黄素油体。本发明所述的方法可用于包埋姜黄素，该方法简单，绿色健康，耗能少，可保护姜黄素免受外界环境影响而降解，进而提高其生物稳定性。
Description
技术领域
本发明属于食品工业技术领域，具体涉及一种利用大豆油体运载姜黄素的方法。
背景技术
姜黄素(Curcumin)是一种存在于姜黄根茎中的低分子量亲脂性多酚化合物。姜黄隶属于姜科，被东南亚等地用作香料、调味剂、着色剂、防腐剂和传统药物；姜黄素是姜黄中最具生物活性的成分，具有抗炎、抗氧化、抗菌、抗糖尿病、抗肿瘤和抗癌等活性；但水溶性差、化学不稳定、光降解、代谢降解率较高、生物利用度较低等缺点阻碍着姜黄素在食品中的应用。近年来，研究人员通过包埋，利用乳液、凝胶、脂质体、纳米晶体等递送体系稳定姜黄素，提高其生物利用度。
油体(oil body，OB)是植物种子细胞中储存脂质的细胞器，具有内核为三酰甘油、被单层磷脂和蛋白质包裹、直径为0.5～2.0μm的球形结构，蛋白质、磷脂、油脂含量分别为0.59～3.46％、0.59～1.57％和94.28～98.17％。由于其天然单层磷脂-蛋白膜结构，油体能均匀分散在水中，形成天然水包油(O/W)乳液且具有良好的稳定性。同时，油体的疏水内核可用于溶解油溶性维生素、多酚等非极性生物活性物质，为油体作为天然运载体提供了可能。但由于油体封闭结构使得该特性并未得到充分利用，如何在保持油体天然结构和稳定性的基础上，将姜黄素等活性物质装载到油体中成为其应用关键。
发明内容
为了解决油体的天然单层磷脂-蛋白膜结构使得营养素较难进入其核心脂质区域进行递送应用的问题，本发明提供了一种利用大豆油体运载姜黄素的方法，所述方法是将大豆油体分散在中性磷酸盐缓冲溶液中，搅拌后调节pH至1.0～6.0，得到酸性大豆油体乳液；然后将姜黄素粉末加入去离子水中以形成姜黄素分散液，并将姜黄素分散液加入到酸性大豆油体乳液中，分散后获得酸性姜黄素大豆油体，调节pH至7.0。
进一步地限定，所述大豆油体的制备方法包括如下步骤：
(1)大豆经清洗、浸泡、磨浆、过滤得到浆液；
(2)向浆液中添加蔗糖，调节pH至11.0，搅拌均匀，离心，收集上层乳状液；
(3)向步骤(2)获得的上层乳状液中添加蔗糖，调节pH至11.0，搅拌均匀，离心，收集上层乳状液，经去离子水洗涤后即得大豆油体。
进一步地限定，步骤(1)所述浸泡过程中大豆与水的料液比为1g:4mL～1g:6mL，浸泡温度为2℃～10℃，浸泡时间为16～24h。
进一步地限定，步骤(1)所述磨浆过程中大豆与水的料液比为1g:6mL～1g:10mL。
进一步地限定，步骤(2)所述蔗糖的添加量为浆液质量的20％；步骤(3)所述蔗糖的添加量为步骤(2)获得的上层乳状液质量的20％。
进一步地限定，步骤(2)和步骤(3)所述的离心条件为8000～15000rpm离心20～30min。
进一步地限定，所述磷酸盐缓冲溶液的浓度为10mmol/L。
进一步地限定，所述搅拌条件为20℃～25℃，搅拌20～30min。
进一步地限定，所述姜黄素分散液的浓度为8mg/mL。
进一步地限定，所述分散是于避光条件下，在4000～8000rpm转速下分散2～3min。
本发明的有益效果：
油体是植物种子细胞中储存脂质的细胞器，具有内核为三酰甘油、被单层磷脂和蛋白质包裹、直径为0.5～2μm的球形结构，其能均匀分散在水中，形成天然水包油(O/W)乳液且具有良好的稳定性。然而由于油体的天然单层磷脂-蛋白膜结构使得营养素较难进入其核心脂质区域进行递送应用。本发明将油体分散液的pH调节至酸性条件，酸性条件下油体膜结构打开，随后将姜黄素分散于水中，加入至酸化的油体乳液中，并通过粗均处理形成酸性姜黄素油体乳液，使得姜黄素进入油体脂质核心区域，最后将体系pH调至中性，封闭油体膜结构，成功制备了稳定的姜黄素油体。该方法简单，绿色健康，耗能少，采用pH转换处理大豆油体可实现姜黄素的绿色运载，以达到包埋姜黄素的目的，可保护姜黄素免受外界环境影响而降解、氧化，进而提高其生物稳定性。
附图说明
图1为本发明工艺流程图；
图2为不同pH姜黄素大豆油体的包封率；
图3为不同pH姜黄素大豆油体的粒径分布图；
图4为不同pH姜黄素大豆油体的微观结构图；其中，图4中的A为油脂微观结构图，图4中的B为蛋白质的微观结构图，图4中的O为A和B的叠加图；
图5为不同pH姜黄素大豆油体的蛋白的SDS-PAGE图；
图6为不同pH姜黄素大豆油体的氢过氧化物产物浓度图；
图7为不同pH姜黄素大豆油体的TBARS产物浓度图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合具体的实施方式及说明书附图对本发明进行进一步详细说明。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.
本发明所述利用大豆油体运载姜黄素的方法的工艺流程如见图1。
实施例1：
将一定重量的新鲜大豆清洗，在4℃下与蒸馏水以1g：5mL的料液比浸泡20h，随后将大豆与水按照1g：8mL的料液比进行混合、磨浆、过滤；向浆液中加入蔗糖至蔗糖质量浓度为浆液的20％，调节pH至11.0，搅拌均匀，12000rpm离心25min，收集上层乳状物；向收集到的上层乳状物中加入蔗糖至蔗糖质量浓度为上层乳状物的20％，调节pH至11.0，搅拌均匀，12000rpm离心25min，收集上层乳状物，获得大豆油体富集物，最后用去离子水清洗大豆油体富集物即得大豆油体。将大豆油体分散在pH为7.0，10mmol/L磷酸盐缓冲溶液中，在22℃条件下搅拌25min，使用4mol/L HCl溶液调节pH至1.0，得到酸性大豆油体乳液；取适量姜黄素粉末分散于去离子水中，放置于搅拌器上搅拌至分散均匀。将分散液缓慢加入酸性大豆油体乳液中，在避光条件下，6000rpm转速下分散2min，获得酸性姜黄素大豆油体乳液；将酸性姜黄素大豆油体乳液pH用4mol/LNaOH溶液调至7.0，搅拌均匀，形成姜黄素大豆油体。
实施例2：
将一定重量的新鲜大豆清洗，在4℃下与蒸馏水以1g：5mL的料液比浸泡20h，随后将大豆与水按照1g：8mL的料液比进行混合、磨浆、过滤；向浆液中加入蔗糖至蔗糖质量浓度为浆液的20％，调节pH至11.0，搅拌均匀，12000rpm离心25min，收集上层乳状物；向收集到的上层乳状物中加入蔗糖至蔗糖质量浓度为上层乳状物的20％，调节pH至11.0，搅拌均匀，12000rpm离心25min，收集上层乳状物，获得大豆油体富集物，最后用去离子水清洗大豆油体富集物即得大豆油体。将大豆油体分散在pH为7.0，10mmol/L磷酸盐缓冲溶液中，在22℃条件下搅拌25min，使用4mol/L HCl溶液调节pH至2.0，得到酸性大豆油体乳液；取适量姜黄素粉末分散于去离子水中，放置于搅拌器上搅拌至分散均匀。将分散液缓慢加入酸性大豆油体乳液中，在避光条件下，6000rpm转速下分散2min，获得酸性姜黄素大豆油体乳液；将酸性姜黄素大豆油体乳液pH用4mol/LNaOH溶液调至7.0，搅拌均匀，形成姜黄素大豆油体。
实施例3：
将一定重量的新鲜大豆清洗，在4℃下与蒸馏水以1g：5mL的料液比浸泡20h，随后将大豆与水按照1g：8mL的料液比进行混合、磨浆、过滤；向浆液中加入蔗糖至蔗糖质量浓度为浆液的20％，调节pH至11.0，搅拌均匀，12000rpm离心25min，收集上层乳状物；向收集到的上层乳状物中加入蔗糖至蔗糖质量浓度为上层乳状物的20％，调节pH至11.0，搅拌均匀，12000rpm离心25min，收集上层乳状物，获得大豆油体富集物，最后用去离子水清洗大豆油体富集物即得大豆油体。将大豆油体分散在pH为7.0，10mmol/L磷酸盐缓冲溶液中，在22℃条件下搅拌25min，使用4mol/L HCl溶液调节pH至3.0，得到酸性大豆油体乳液；取适量姜黄素粉末分散于去离子水中，放置于搅拌器上搅拌至分散均匀。将分散液缓慢加入酸性大豆油体乳液中，在避光条件下，6000rpm转速下分散2min，获得酸性姜黄素大豆油体乳液；将酸性姜黄素大豆油体乳液pH用4mol/LNaOH溶液调至7.0，搅拌均匀，形成姜黄素大豆油体。
实施例4：
将一定重量的新鲜大豆清洗，在4℃下与蒸馏水以1g：5mL的料液比浸泡20h，随后将大豆与水按照1g：8mL的料液比进行混合、磨浆、过滤；向浆液中加入蔗糖至蔗糖质量浓度为浆液的20％，调节pH至11.0，搅拌均匀，12000rpm离心25min，收集上层乳状物；向收集到的上层乳状物中加入蔗糖至蔗糖质量浓度为上层乳状物的20％，调节pH至11.0，搅拌均匀，12000rpm离心25min，收集上层乳状物，获得大豆油体富集物，最后用去离子水清洗大豆油体富集物即得大豆油体。将大豆油体分散在pH为7.0，10mmol/L磷酸盐缓冲溶液中，在22℃条件下搅拌25min，使用4mol/L HCl溶液调节pH至4.0，得到酸性大豆油体乳液；取适量姜黄素粉末分散于去离子水中，放置于搅拌器上搅拌至分散均匀。将分散液缓慢加入酸性大豆油体乳液中，在避光条件下，6000rpm转速下分散2min，获得酸性姜黄素大豆油体乳液；将酸性姜黄素大豆油体乳液pH用4mol/LNaOH溶液调至7.0，搅拌均匀，形成姜黄素大豆油体。
实施例5：
将一定重量的新鲜大豆清洗，在4℃下与蒸馏水以1g：5mL的料液比浸泡20h，随后将大豆与水按照1g：8mL的料液比进行混合、磨浆、过滤；向浆液中加入蔗糖至蔗糖质量浓度为浆液的20％，调节pH至11.0，搅拌均匀，12000rpm离心25min，收集上层乳状物；向收集到的上层乳状物中加入蔗糖至蔗糖质量浓度为上层乳状物的20％，调节pH至11.0，搅拌均匀，12000rpm离心25min，收集上层乳状物，获得大豆油体富集物，最后用去离子水清洗大豆油体富集物即得大豆油体。将大豆油体分散在pH为7.0，10mmol/L磷酸盐缓冲溶液中，在22℃条件下搅拌25min，使用4mol/L HCl溶液调节pH至5.0，得到酸性大豆油体乳液；取适量姜黄素粉末分散于去离子水中，放置于搅拌器上搅拌至分散均匀。将分散液缓慢加入酸性大豆油体乳液中，在避光条件下，6000rpm转速下分散2min，获得酸性姜黄素大豆油体乳液；将酸性姜黄素大豆油体乳液pH用4mol/LNaOH溶液调至7.0，搅拌均匀，形成姜黄素大豆油体。
实施例6：
将一定重量的新鲜大豆清洗，在4℃下与蒸馏水以1g：5mL的料液比浸泡20h，随后将大豆与水按照1g：8mL的料液比进行混合、磨浆、过滤；向浆液中加入蔗糖至蔗糖质量浓度为浆液的20％，调节pH至11.0，搅拌均匀，12000rpm离心25min，收集上层乳状物；向收集到的上层乳状物中加入蔗糖至蔗糖质量浓度为上层乳状物的20％，调节pH至11.0，搅拌均匀，12000rpm离心25min，收集上层乳状物，获得大豆油体富集物，最后用去离子水清洗大豆油体富集物即得大豆油体。将大豆油体分散在pH为7.0，10mmol/L磷酸盐缓冲溶液中，在22℃条件下搅拌25min，使用4mol/L HCl溶液调节pH至6.0，得到酸性大豆油体乳液；取适量姜黄素粉末分散于去离子水中，放置于搅拌器上搅拌至分散均匀。将分散液缓慢加入酸性大豆油体乳液中，在避光条件下，6000rpm转速下分散2min，获得酸性姜黄素大豆油体乳液；将酸性姜黄素大豆油体乳液pH用4mol/LNaOH溶液调至7.0，搅拌均匀，形成姜黄素大豆油体。
实施例7：
将一定重量的新鲜大豆清洗，在2℃下与蒸馏水以1g：4mL的料液比浸泡16h，随后将大豆与水按照1g：6mL的料液比进行混合、磨浆、过滤；向浆液中加入蔗糖至蔗糖质量浓度为浆液的20％，调节pH至11.0，搅拌均匀，8000rpm离心20min，收集上层乳状物；向收集到的上层乳状物中加入蔗糖至蔗糖质量浓度为上层乳状物的20％，调节pH至11.0，搅拌均匀，8000rpm离心20min，收集上层乳状物，获得大豆油体富集物，最后用去离子水清洗大豆油体富集物即得大豆油体。将大豆油体分散在pH为7.0，10mmol/L磷酸盐缓冲溶液中，在20℃条件下搅拌20min，使用4mol/LHCl溶液调节pH至1.0，得到酸性大豆油体乳液；取适量姜黄素粉末分散于去离子水中，放置于搅拌器上搅拌至分散均匀。将分散液缓慢加入酸性大豆油体乳液中，在避光条件下，4000rpm转速下分散2min，获得酸性姜黄素大豆油体乳液；将酸性姜黄素大豆油体乳液pH用4mol/LNaOH溶液调至7.0，搅拌均匀，形成姜黄素大豆油体。
实施例8：
将一定重量的新鲜大豆清洗，在10℃下与蒸馏水以1g：6mL的料液比浸泡24h，随后将大豆与水按照1g：10mL的料液比进行混合、磨浆、过滤；向浆液中加入蔗糖至蔗糖质量浓度为浆液的20％，调节pH至11.0，搅拌均匀，15000rpm离心30min，收集上层乳状物；向收集到的上层乳状物中加入蔗糖至蔗糖质量浓度为上层乳状物的20％，调节pH至11.0，搅拌均匀，15000rpm离心30min，收集上层乳状物，获得大豆油体富集物，最后用去离子水清洗大豆油体富集物即得大豆油体。将大豆油体分散在pH为7.0，10mmol/L磷酸盐缓冲溶液中，在25℃条件下搅拌30min，使用4mol/LHCl溶液调节pH至1.0，得到酸性大豆油体乳液；取适量姜黄素粉末分散于去离子水中，放置于搅拌器上搅拌至分散均匀。将分散液缓慢加入酸性大豆油体乳液中，在避光条件下，8000rpm转速下分散3min，获得酸性姜黄素大豆油体乳液；将酸性姜黄素大豆油体乳液pH用4mol/LNaOH溶液调至7.0，搅拌均匀，形成姜黄素大豆油体。
对比例：
将一定重量的新鲜大豆清洗，在4℃下与蒸馏水以1g：5mL的料液比浸泡20h，随后将大豆与水按照1g：8mL的料液比进行混合、磨浆、过滤；向浆液中加入蔗糖至蔗糖质量浓度为浆液的20％，调节pH至11.0，搅拌均匀，12000rpm离心25min，收集上层乳状物；向收集到的上层乳状物中加入蔗糖至蔗糖质量浓度为上层乳状物的20％，调节pH至11.0，搅拌均匀，12000rpm离心25min，收集上层乳状物，获得大豆油体富集物，最后用去离子水清洗大豆油体富集物即得大豆油体。将大豆油体分散在pH为7.0，10mmol/L磷酸盐缓冲溶液中，在22℃条件下搅拌25min，得到大豆油体乳液；取适量姜黄素粉末分散于去离子水中，放置于搅拌器上搅拌至分散均匀。将分散液缓慢加入大豆油体乳液，在避光条件下，6000rpm转速下分散2min，获得姜黄素大豆油体乳液；将姜黄素大豆油体乳液pH用4mol/LNaOH溶液调至7.0，搅拌均匀，形成姜黄素大豆油体。
本发明对上述实施例1-6获得的姜黄素大豆油体及对比例获得的姜黄素大豆油体(空白OB)进行性能测试，结果如下见表1。
表1实施例1-6获得的姜黄素大豆油体性能测试的结果
图2为不同pH姜黄素大豆油体的包封率，由图2和表1可知，当将油体乳液体系pH调至1.0时，姜黄素油体具有最大的粒径、最大的包封率。这表明经过酸化处理油体可成功包埋姜黄素。因为极酸环境诱导油体中油体蛋白处于熔球态，即一种处于变性与未变性之间的稳定态，具有与未变性蛋白相似的二级结构，但三级结构松散；当pH为1.0时，油体蛋白展开至最大程度，且当环境pH调回中性时，油体蛋白结构恢复。
图3和图4分别为不同pH姜黄素大豆油体的粒径分布图和不同pH姜黄素大豆油体的微观结构图，由图3和图4可知，当将油体乳液体系pH调至1.0时，姜黄素油体具有最稳定的粒径分布。这表明当pH接近油体蛋白等电点(pH4.0～5.0)时，由于油体之间静电斥力不足，乳液液滴的双峰分布；同时此时的聚集行为使乳液稳定性丧失、产生絮凝和分层，当pH恢复至中性时，部分乳液因构象紧密，未实现全部分离。而当pH为1.0时，乳液再次重新排列成相对稳定的状态，乳液粒径呈稳定的单峰分布且包封效率最高。
利用SDS-PAGE测定不同pH偏移得到的姜黄素油体相关蛋白的亚基结构，结果如图5所示。不同油脂体蛋白均显示出内源蛋白(相对分子质量15～25kDa)条带和外源蛋白(相对分子质量>33kDa)条带。当pH为1.0时，蛋白质亚基的种类和含量未发生明显改变；这可能因为极酸环境仅打开了蛋白质的表面结构，并在中性环境时发生重组、结构恢复。故当pH偏移值为1.0时，蛋白质未发生实质性改变，可恢复封闭状态。
通过监测贮存期间油脂氧化的初级产物(氢过氧化物，图6)和次级产物(TBARS，图7)产物的浓度，反应不同pH制备的姜黄素油体的氧化稳定性。当pH为1.0时，姜黄素油体成稳定的球状结构，且表面蛋白层结构完整、蛋白质结构未发生显著变化，氧化稳定性良好。在贮藏的第二天，部分氢过氧化物的分解导致TBARS含量快速增加。且贮藏6天后，全部油体TBARS呈上升趋势，此时，样品出现乳析现象，油体稳定性丧失，氧化加速进行。在贮藏的2～6天，样品TBARS含量下降，且贮藏结束时，不同pH处理过的油体TBARS含量均低于未处理油体。
通过pH转换处理，姜黄素可成功被油体包埋，且当pH偏移值为1时，包埋效果及氧化稳定性最佳，本发明成功实现了大豆油体运载姜黄素的方法。
虽然本发明已以较佳的实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明精神和范围内，都可以做各种的改动与修饰，因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。
Claims (10)
1.一种利用大豆油体运载姜黄素的方法，其特征在于，所述方法是将大豆油体分散在中性磷酸盐缓冲溶液中，搅拌后调节pH至1.0～6.0，得到酸性大豆油体乳液；然后将姜黄素粉末加入去离子水中以形成姜黄素分散液，并将姜黄素分散液加入到酸性大豆油体乳液中，分散后获得酸性姜黄素大豆油体，调节pH至7.0。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述大豆油体的制备方法包括如下步骤：
(1)大豆经清洗、浸泡、磨浆、过滤得到浆液；
(2)向浆液中添加蔗糖，调节pH至11.0，搅拌均匀，离心，收集上层乳状液；
(3)向步骤(2)获得的上层乳状液中添加蔗糖，调节pH至11.0，搅拌均匀，离心，收集上层乳状液，经去离子水洗涤后即得大豆油体。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述浸泡过程中大豆与水的料液比为1g:4mL～1g:6mL，浸泡温度为2℃～10℃，浸泡时间为16～24h。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述磨浆过程中大豆与水的料液比为1g:6mL～1g:10mL。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述蔗糖的添加量为浆液质量的20％；步骤(3)所述蔗糖的添加量为步骤(2)获得的上层乳状液质量的20％。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(2)和步骤(3)所述的离心条件为8000～15000rpm离心20～30min。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述磷酸盐缓冲溶液的浓度为10mmol/L。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述搅拌条件为20℃～25℃，搅拌20～30min。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述姜黄素分散液的浓度为8mg/mL。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分散是于避光条件下，在4000～8000rpm转速下分散2～3min。
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