CN116035214A - 一种食品添加剂纳米硒溶胶的制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种食品添加剂纳米硒溶胶的制备方法。本发明属于食品添加剂领域，具体涉及一种食品添加剂纳米硒溶胶的制备方法。本发明是为了解决现有方法制备的纳米硒粒径较大，稳定性差，质量浓度相对较低，硒的质量浓度较低；制备的纳米硒不具有生物活性，不能够补充人体所需要的其他营养物质，还存在化学物质残留的问题。方法：一、斜面培养，得到斜面菌种；二、传代培养，得到种子液；三、扩大培养，得到纳豆芽孢杆菌发酵液；四、加入乳铁蛋白、玉米糊化淀粉，得到多肽多糖乳铁蛋白混合液；五、向多肽多糖乳铁蛋白混合液中加入亚硒酸钠溶液，然后加入抗坏血酸溶液，得到纳米硒溶胶。本发明用于食品添加剂纳米硒溶胶的制备。
Description
技术领域
本发明属于食品添加剂领域，具体涉及一种食品添加剂纳米硒溶胶的制备方法。
背景技术
硒是人体必备的微量元素之一，是人体中谷胱甘肽过氧化物酶的活性中心硒半胱氨酸的组成成分，它能催化谷胱甘肽过氧化物酶变为谷胱甘肽，使有毒的过氧化物还原成无毒的羟基化合物，从而保护细胞膜的结构及功能不受过氧化物的干扰及损害。纳米硒毒性明显低于有机硒和无机硒，更适用于食品添加剂。但是目前市场上的纳米硒，使用模板法制备时采用的是多糖或者蛋白质，其分子量相对较高，达几十万道尔顿，因此生成的纳米硒粒径较大，稳定性差，质量浓度相对较低，硒的质量浓度一般低于0.2％。还有一些采用表活剂模板法未引入功能性物质，从而不能赋予纳米硒的生物活性，不能够补充人体所需要的其他营养物质。还有一些纳米硒作为食品添加剂会存在某些化学物质残留。
发明内容
本发明是为了解决现有方法制备的纳米硒粒径较大，稳定性差，质量浓度相对较低，硒的质量浓度较低；制备的纳米硒不具有生物活性，不能够补充人体所需要的其他营养物质，还存在化学物质残留的问题，而提供了一种食品添加剂纳米硒溶胶的制备方法。
一种食品添加剂纳米硒溶胶的制备方法具体是按以下步骤进行的：
一、将纳豆芽孢杆菌接种至斜面固体培养基上进行活化培养，得到斜面菌种；
二、将斜面菌种接种至种子培养基中传代培养，得到种子液；
三、将种子液接种至液体培养基中进行扩大培养，培养得培养物，离心取上清液，得到纳豆芽孢杆菌发酵液；
四、将乳铁蛋白加入水中，在35～45℃的水浴加热条件下搅拌，加入纳豆芽孢杆菌发酵液反应0.5～2h，反应过程中调节pH为5～7；然后加入浓度为1％的玉米糊化淀粉溶液继续反应0.5～1h，经超滤膜超滤，再透析脱盐，得到多肽多糖乳铁蛋白混合液；所述乳铁蛋白的质量与水的体积比为1g:(30～100)mL；所述乳铁蛋白的质量与纳豆芽孢杆菌发酵液的体积比为1g:(3～7)mL；所述乳铁蛋白的质量与浓度为1％的玉米糊化淀粉溶液的体积比为1g:(30～100)mL；所述多肽多糖乳铁蛋白混合液中乳铁蛋白的水解度为9～11％，其多肽浓度为100μg/mL；
五、向多肽多糖乳铁蛋白混合液中加入亚硒酸钠溶液，搅拌0.5～2h，然后加入抗坏血酸溶液，在温度为30～50℃条件下反应1～5h，得到纳米硒溶胶；所述亚硒酸钠溶液与多肽多糖乳铁蛋白混合液的体积比为1:(0.5～1)；亚硒酸钠溶液的浓度为0.05～0.1mol/L；所述抗坏血酸溶液与多肽多糖乳铁蛋白混合液的体积比为1:(0.5～1)；抗坏血酸溶液的浓度为0.15～0.3mol/L，所述纳米硒溶胶中硒浓度为0.3％～0.6％。
本发明的有益效果：
本方法制备的纳米硒具有乳铁蛋白和乳铁蛋白肽的生物活性，乳铁蛋白能结合铁离子，可补充人体需要的铁微量元素，但是当铁离子浓度过高，乳铁蛋白会失去抗菌活性，而用蛋白酶水解乳铁蛋白，乳铁蛋白会失去铁结合性和抗原性，但是生成的酶解片段具有更高的抗菌性，因此本方法制备的纳米硒同时具备抗菌性和改善缺铁性贫血，便于人体吸收，提高免疫力。本方法使用纳豆芽孢杆菌进行发酵，通过自身代谢利用底物中营养物质产生多重胞外酶，主要为蛋白酶、淀粉酶等，同时还会产生纳豆芽孢杆菌中特异产物纳豆激酶。其中蛋白酶对乳铁蛋白进行水解，产生部分小肽，淀粉酶水解部分玉米糊化淀粉，产生多糖，也可以对纳米硒进行修饰，玉米糊化淀粉具有一定粘度，有利于纳米硒体系稳定。同时引入纳豆激酶增加纳米硒的生物活性。
附图说明
图1为实施例一制备的纳米硒溶胶的SEM图。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式的一种食品添加剂纳米硒溶胶的制备方法具体是按以下步骤进行的：
一、将纳豆芽孢杆菌接种至斜面固体培养基上进行活化培养，得到斜面菌种；
二、将斜面菌种接种至种子培养基中传代培养，得到种子液；
三、将种子液接种至液体培养基中进行扩大培养，培养得培养物，离心取上清液，得到纳豆芽孢杆菌发酵液；
四、将乳铁蛋白加入水中，在35～45℃的水浴加热条件下搅拌，加入纳豆芽孢杆菌发酵液反应0.5～2h，反应过程中调节pH为5～7；然后加入浓度为1％的玉米糊化淀粉溶液继续反应0.5～1h，经超滤膜超滤，再透析脱盐，得到多肽多糖乳铁蛋白混合液；所述乳铁蛋白的质量与水的体积比为1g:(30～100)mL；所述乳铁蛋白的质量与纳豆芽孢杆菌发酵液的体积比为1g:(3～7)mL；所述乳铁蛋白的质量与浓度为1％的玉米糊化淀粉溶液的体积比为1g:(30～100)mL；所述多肽多糖乳铁蛋白混合液中乳铁蛋白的水解度为9～11％，其多肽浓度为100μg/mL；
五、向多肽多糖乳铁蛋白混合液中加入亚硒酸钠溶液，搅拌0.5～2h，然后加入抗坏血酸溶液，在温度为30～50℃条件下反应1～5h，得到纳米硒溶胶；所述亚硒酸钠溶液与多肽多糖乳铁蛋白混合液的体积比为1:(0.5～1)；亚硒酸钠溶液的浓度为0.05～0.1mol/L；所述抗坏血酸溶液与多肽多糖乳铁蛋白混合液的体积比为1:(0.5～1)；抗坏血酸溶液的浓度为0.15～0.3mol/L，所述纳米硒溶胶中硒浓度为0.3％～0.6％。
本实施方式中浓度为1％的玉米糊化淀粉溶液是指将玉米糊化淀粉配制成1％的浓度(1g淀粉+99g水)。
由于还原法生成的纳米硒稳定性差，容易团聚，从而失去生物活性，因此需要外加模板保持稳定，本实施方式采用化学还原法制备纳米硒，将蛋白质作为模板；蛋白质可作为分散剂，并利用蛋白质的酰胺平面对红色元素硒有吸引作用的原理，形成以蛋白质为核，以红色元素硒为膜的纳米粒子。
本实施方式使用纳豆芽孢杆菌发酵，纳豆芽孢杆菌作为食品当中的常用发酵菌种除去自身能够产生多种胞外酶(淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶等)外，其多种发酵产物还具有溶血栓、抗肿瘤、降血压、抗菌、调节肠道平衡等作用，本发明利用其产生的蛋白酶和淀粉酶。以乳铁蛋白作为模板，经水解后产生部分乳铁蛋白的水解片段即小肽，形成乳铁蛋白和小肽的混合物，再加入玉米糊化淀粉，经淀粉酶水解产生一部分多糖，形成蛋白质多肽、和多糖的混合物，将上述混合物加入到亚硒酸钠溶液中，再加入抗坏血酸溶液，生成纳米硒溶胶。
乳铁蛋白是一种功能蛋白，乳铁蛋白能结合铁离子参与铁的转运，具有广谱抗菌、抗氧化、抗癌、调节免疫系统等强大生物功能，使用该物质作为蛋白质模板赋予纳米硒溶胶其他功能。
本实施方式使用的乳铁蛋白分子量约8万道尔顿，乳铁蛋白经蛋白酶水解后产生小肽，如乳铁蛋白肽，乳铁蛋白肽分子量小于一万道尔顿，蛋白质和多肽都具有肽键，肽键具有一定的双键性质，吸引红色元素硒，降低硒粒子表面的自由能，从而降低粒子之间碰撞的几率，有效防止纳米微粒团聚，由于小肽的分子量较小，单位面积内可以吸附更多的纳米硒，可提高纳米硒的单位密度，从而提高纳米硒的溶度，且生成的纳米硒粒径更小，稳定性更好。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤一中所述斜面固体培养基的组成为：5g牛肉粉、20g葡萄糖、20g琼脂、10g大豆蛋白胨、5g氯化钠和1000g水。其他步骤及参数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或二不同的是：步骤一中所述活化培养是在温度为30℃的恒温培养箱中培养48h。其他步骤及参数与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：步骤二中所述种子培养基的组成为：5g牛肉粉、30g葡萄糖、5g蛋白胨、2g氯化钠和1000g水。其他步骤及参数与具体实施方式一至三之一相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：步骤二中所述传代培养是在温度为35℃、转速为150r/min的条件下震荡培养48h。其他步骤及参数与具体实施方式一至四之一相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是：步骤三中所述液体培养基的组成为：胰蛋白胨10g、酵母浸粉5g、氯化钠10g和1000g水。其他步骤及参数与具体实施方式一至五之一相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是：步骤三中所述扩大培养是在温度为35℃、摇床频率为150r/min的恒温摇床中震荡培养48h。其他步骤及参数与具体实施方式一至六之一相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是：步骤三中所述离心的频率为4000r/min，离心时间为20min。其他步骤及参数与具体实施方式一至七之一相同。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一至八之一不同的是：步骤四中所述超滤膜的截留分子量为2000D。其他步骤及参数与具体实施方式一至八之一相同。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一至九之一不同的是：步骤四中所述pH的调节采用浓度为0.5mol/L盐酸或者氢氧化钠溶液。其他步骤及参数与具体实施方式一至九之一相同。
通过以下实施例验证本发明的有益效果：
实施例一：一种食品添加剂纳米硒溶胶的制备方法具体是按以下步骤进行的：
一、将纳豆芽孢杆菌接种至斜面固体培养基上进行活化培养，得到斜面菌种；
二、将斜面菌种接种至种子培养基中传代培养，得到种子液；
三、将种子液接种至液体培养基中进行扩大培养，培养得培养物，离心取上清液，得到纳豆芽孢杆菌发酵液；
四、将1g乳铁蛋白加入100mL水中，在35～45℃的水浴加热条件下搅拌，加入5mL纳豆芽孢杆菌发酵液反应0.5～2h，反应过程中调节pH为7；然后加入100mL1％玉米糊化淀粉溶液反应0.5～1h，经截留分子量为2000D的超滤膜超滤，再透析脱盐，得到多肽多糖乳铁蛋白混合液；
五、向100mL多肽多糖乳铁蛋白混合液中加入100的0.05mol/L亚硒酸钠溶液，搅拌0.5～2h，然后加入100mL的0.15mol/L抗坏血酸溶液，在温度为30～50℃条件下反应1.5h，得到纳米硒溶胶；所述纳米硒溶胶中硒浓度为0.3％。
本实施例制备的纳米硒溶胶SEM图如图1所示，从图1中可以看出制备的纳米硒粒径小于50nm，而且纳米硒颗粒分布均匀。
本实施例制备的纳米硒具有乳铁蛋白和乳铁蛋白肽的生物活性，乳铁蛋白能结合铁离子，可补充人体需要的铁微量元素，但是当铁离子浓度过高，乳铁蛋白会失去抗菌活性，而用蛋白酶水解乳铁蛋白，乳铁蛋白会失去铁结合性和抗原性，但是生成的酶解片段具有更高的抗菌性，因此本实施例制备的纳米硒同时具备抗菌性和改善缺铁性贫血，便于人体吸收，提高免疫力。本方法使用纳豆芽孢杆菌进行发酵，通过自身代谢利用底物中营养物质产生多重胞外酶，主要为蛋白酶、淀粉酶等，同时还会产生纳豆芽孢杆菌中特异产物纳豆激酶。其中蛋白酶对乳铁蛋白进行水解，产生部分小肽，淀粉酶水解部分玉米糊化淀粉，产生多糖，也可以对纳米硒进行修饰，玉米糊化淀粉具有一定粘度，有利于纳米硒体系稳定。同时引入纳豆激酶增加纳米硒的生物活性。
Claims (10)
1.一种食品添加剂纳米硒溶胶的制备方法，其特征在于食品添加剂纳米硒溶胶的制备方法具体是按以下步骤进行的：
一、将纳豆芽孢杆菌接种至斜面固体培养基上进行活化培养，得到斜面菌种；
二、将斜面菌种接种至种子培养基中传代培养，得到种子液；
三、将种子液接种至液体培养基中进行扩大培养，培养得培养物，离心取上清液，得到纳豆芽孢杆菌发酵液；
四、将乳铁蛋白加入水中，在35～45℃的水浴加热条件下搅拌，加入纳豆芽孢杆菌发酵液反应0.5～2h，反应过程中调节pH为5～7；然后加入浓度为1％的玉米糊化淀粉溶液继续反应0.5～1h，经超滤膜超滤，再透析脱盐，得到多肽多糖乳铁蛋白混合液；所述乳铁蛋白的质量与水的体积比为1g:(30～100)mL；所述乳铁蛋白的质量与纳豆芽孢杆菌发酵液的体积比为1g:(3～7)mL；所述乳铁蛋白的质量与浓度为1％的玉米糊化淀粉溶液的体积比为1g:(30～100)mL；所述多肽多糖乳铁蛋白混合液中乳铁蛋白的水解度为9～11％，其多肽浓度为100μg/mL；
五、向多肽多糖乳铁蛋白混合液中加入亚硒酸钠溶液，搅拌0.5～2h，然后加入抗坏血酸溶液，在温度为30～50℃条件下反应1～5h，得到纳米硒溶胶；所述亚硒酸钠溶液与多肽多糖乳铁蛋白混合液的体积比为1:(0.5～1)；亚硒酸钠溶液的浓度为0.05～0.1mol/L；所述抗坏血酸溶液与多肽多糖乳铁蛋白混合液的体积比为1:(0.5～1)；抗坏血酸溶液的浓度为0.15～0.3mol/L，所述纳米硒溶胶中硒浓度为0.3％～0.6％。
2.根据权利要求1所述的一种食品添加剂纳米硒溶胶的制备方法，其特征在于步骤一中步骤一中所述斜面固体培养基的组成为：5g牛肉粉、20g葡萄糖、20g琼脂、10g大豆蛋白胨、5g氯化钠和1000g水。
3.根据权利要求2所述的一种食品添加剂纳米硒溶胶的制备方法，其特征在于步骤一中所述活化培养是在温度为30℃的恒温培养箱中培养48h。
4.根据权利要求1所述的一种食品添加剂纳米硒溶胶的制备方法，其特征在于步骤二中所述种子培养基的组成为：5g牛肉粉、30g葡萄糖、5g蛋白胨、2g氯化钠和1000g水。
5.根据权利要求4所述的一种食品添加剂纳米硒溶胶的制备方法，其特征在于步骤二中所述传代培养是在温度为35℃、转速为150r/min的条件下震荡培养48h。
6.根据权利要求1所述的一种食品添加剂纳米硒溶胶的制备方法，其特征在于步骤三中所述液体培养基的组成为：胰蛋白胨10g、酵母浸粉5g、氯化钠10g和1000g水。
7.根据权利要求6所述的一种食品添加剂纳米硒溶胶的制备方法，其特征在于步骤三中所述扩大培养是在温度为35℃、摇床频率为150r/min的恒温摇床中震荡培养48h。
8.根据权利要求1所述的一种食品添加剂纳米硒溶胶的制备方法，其特征在于步骤三中所述离心的频率为4000r/min，离心时间为20min。
9.根据权利要求1所述的一种食品添加剂纳米硒溶胶的制备方法，其特征在于步骤四中所述超滤膜的截留分子量为2000D。
10.根据权利要求1所述的一种食品添加剂纳米硒溶胶的制备方法，其特征在于步骤四中所述pH的调节采用浓度为0.5mol/L盐酸或者氢氧化钠溶液。
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