CN117964534A - 一种溶解度提高的无定形叶黄素及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种溶解度提高的无定形叶黄素及其制备方法;该技术方案以叶黄素作为主体,食品级成分作为配体,通过旋转蒸发法进行配体的筛选,最后得到含量高的叶黄素共无定形组合;本发明可有效提高叶黄素的溶解度和释放度,工艺简单安全,可用于食品或保健品体系中。

Description

一种溶解度提高的无定形叶黄素及其制备方法
技术领域
本发明涉及食品领域,具体涉及一种溶解度提高的无定形叶黄素及其制备方法。
背景技术
叶黄素是α-胡萝卜素的衍生物,由两个不同的紫罗酮环和一个含多个共轭双键的碳链连接构成,包括3个手性中心,8个立体异构体。叶黄素是视网膜黄斑中的主要类胡萝卜素,可在一定程度上过滤进入人眼视网膜的蓝光,有效降低视觉损害,同时抑制氧自由基的活性,阻止氧自由基对视细胞的破坏。大量研究表明,叶黄素在预防视网膜黄斑病、白内障、色素性视网膜炎、糖尿病视网膜病变等常见眼部疾病中均发挥了重要作用。此外,叶黄素在抗癌方面展现出了独特的生物学功效,对前列腺癌、结肠癌、乳腺癌、皮肤癌等多种癌症均有抑制作用,其机制主要包括抗氧化活性、抑制肿瘤血管增生和细胞的增殖等。同时,有研究表明,叶黄素在大脑和认知功能的发育中发挥了关键作用,适当增加叶黄素摄取量可能有助于改善认知功能。
然而,由于人体中不存在叶黄素生物合成的关键酶,叶黄素在体内无法合成,只能通过日常饮食摄入。虽然叶黄素以游离态单体或叶黄素酯的形式广泛存在于植物性食物中,但通过膳食补充,大多数人仅可获得每日所需叶黄素的10%。目前叶黄素的参考摄入量尚不确定,据计算,每天需要摄入约6mg叶黄素才能降低患白内障和黄斑病的风险。多项临床试验表明,健康成年人即使每天摄入18mg叶黄素也未观察到明显的副作用。由于叶黄素分子具有高度不饱和结构,因此性质不稳定,容易发生异构化、降解和氧化;由于叶黄素难溶于水,微溶于油,难以抵达消化道被小肠上皮细胞吸收,其吸收效果和生物利用率较低。因此,叶黄素在食品、药品中的应用十分有限。
针对于此,目前研究中改善叶黄素溶解度的常用技术包括脂质体、乳液、纳米颗粒、固体分散体技术等。但这些制备方法比较复杂,使用的配体主要为大分子和表面活性剂,叶黄素负载率低,溶剂多为有毒有机溶剂,且大多数不能运用在食品领域。例如已有专利CN 111346056将叶黄素、脂相溶解在三氯甲烷-甲醇溶液中,经旋蒸、水化、超声、离心等步骤制得叶黄素脂质体,其中可能存在有毒有害试剂的残留,且会造成环境污染。已有专利CN 115606803所制备的乳液态水溶性叶黄素产品中叶黄素含量仅为0.6%-2.4%。固体分散体虽然制备过程简单,但吸湿性强,载体材料用量较大致使剂型总量较大,如现有叶黄素固体分散体发明CN 107308114包含水溶性载体、表面活性剂、增塑剂、附加剂等多种成分。此外,现有研究并未涉及适合叶黄素的多种食品级辅料进行增溶的配体筛选,也未涉及叶黄素-三氯蔗糖共无定形物对叶黄素增溶效果的探究。
发明内容
为解决上述的叶黄素溶解度提升问题并应用于保健品的制备,本申请提供如下技术方案:
本发明的第一个方面是提供一种溶解度提高的无定形叶黄素,其特征在于,该组合物是由叶黄素和配体经过旋蒸得到,所述的配体为以下一种或两种构成:三氯蔗糖、葡萄糖、果糖、乳糖醇、赤藓糖醇;优选的,所述的配体为三氯蔗糖;
在一个具体的实施方式中,其特征在于,其中叶黄素与配体的摩尔比为1:1。
在另外一个具体的实施方式中,其特征在于,所述的配体为三氯蔗糖。
本发明的第二个方面是提供本发明第一个方面所述无定形叶黄素的制备方法,其包含如下步骤:
1)制备叶黄素在无水乙醇中的溶液,制备配体在水中的溶液,将两者得到的溶液混合,在55~65℃的温度下加热得到澄清溶液;
2)对步骤1)获得的澄清溶液进行干燥。
在一个具体的实施方式中,其特征在于,所述的干燥方式为:55~65℃旋蒸后进行40~50℃真空干燥10~15h。
本发明的第三个方面是提供三氯蔗糖在叶黄素的增溶中的应用;其特征在于,将三氯蔗糖溶解于水中,将叶黄素溶解于无水乙醇中,将叶黄素与三氯蔗糖按照摩尔比为1:1的比例混合后进行干燥。
在一个具体的实施方式中,其特征在于,所述的干燥方式为:55~65℃旋蒸后进行40~50℃真空干燥10~15h。
本发明的第四个方面是提供第一方面所述的无定形叶黄素组合物或第二方面所述应用或第三方面所述的叶黄素-三氯蔗糖旋干粉末在制备食品或保健品中的应用。
本发明的有益效果是:
1)通过与不同的配体按照1:1的摩尔比旋蒸后,测得对于叶黄素的溶解度改善情况,得知当与三氯蔗糖按照1:1的摩尔比旋蒸时,叶黄素的溶解度得到显著提升;
2)通过XRD以及体外释放实验显示,本发明的方法获得组合物中叶黄素呈无定形状态,释放率大幅提升,且证实了两者间存在分子间相互作用力。
附图说明
图1 等摩尔不同配体与叶黄素旋蒸对其溶解度改善效果筛选图。
图2 叶黄素-三氯蔗糖1:1摩尔比共无定形物的体外释放图。
图3 叶黄素-三氯蔗糖1:1摩尔比共无定形物的XRD图。
图4 叶黄素-三氯蔗糖1:1摩尔比共无定形物的DSC图。
图5 叶黄素-三氯蔗糖1:1摩尔比共无定形物的FTIR图。
图6 叶黄素-三氯蔗糖1:1摩尔比共无定形物的分子动力学模拟图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例,对本发明的具体实施方式和技术方案作进一步的详述,需明确:本领域技术人员可以借鉴本文内容,适当改进工艺参数实现。特别需要指出的是,所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的,它们都被视为包括在本发明。本发明的方法及应用已经通过较佳实施例进行了描述,相关人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的方法和应用进行改动或适当变更与组合,来实现和应用本发明技术。
以下通过实施例进一步说明本发明,其仅用于说明本发明而不限制本发明的范围。
实施例1 提高叶黄素溶解度的配体筛选
将叶黄素分散于无水乙醇中,60℃加热完全溶解,将等摩尔比的一种小分子配体(三氯蔗糖、葡萄糖、果糖、乳糖醇、赤藓糖醇)溶于水中,两者混溶后于60℃微热,使得溶液澄清,将所得溶液60℃旋蒸,随后置于45℃真空干燥12小时。使用不添加配体的同处理组作为叶黄素对照组。
将所得固体与等体积的水进行混合得到过饱和溶液,25℃,200rpm水浴震摇24h,采用HPLC测定叶黄素饱和溶解度。HPLC条件为:C18柱(4.6x250mm,5μm),流动相为甲醇:水:乙腈=9%:7%:84%体积比,流速为1mL/min,柱温箱温度为35℃,进样体积为20μL,测定波长为445nm。
结果如图1所示,大部分糖类配体无法提高叶黄素的溶解度或提升效果微弱;三氯蔗糖提升叶黄素溶解度的比例最高,相较对照组提高3.22倍。
实施例2 叶黄素-三氯蔗糖体外释放实验
将50mg当量的叶黄素、物理混合物、无定形组分别置于0.1%吐温80水溶液中,37℃,100rpm搅拌,每0、20min、40min、60min、90min、2h、4h、6h、8h下取出1mL溶液,同时回补1mL溶剂,测定溶液中叶黄素含量。
结果如图2所示,相较于叶黄素自身和物理混合物,所得叶黄素-三氯蔗糖共无定形物体外释放程度大幅提升。
实施例3 叶黄素-三氯蔗糖的表征
将所得叶黄素-三氯蔗糖粉末通过X射线衍射法(XRD)与差示扫描量热法(DSC)与结晶叶黄素自身和两者的物理混合物组比较来分析,其中物理混合物组为等量的两者粉末充分混合所得。
图3-4中可以看出,从XRD和DSC可得叶黄素-三氯蔗糖粉末(图表中统称为无定形组)中叶黄素呈无定形态,其中XRD晶态峰消失,表现为叶黄素在12.96°、14.1°、20.52°三个显著的晶态峰在物理混合物中仍可观察,然而在无定形组中晶态峰消失。同时DSC中叶黄素在168℃附近的熔点峰消失,对应着晶格的消失。共无定形体系缺乏周期性的分子排列晶态结构,从而避免了叶黄素在溶解过程中必须克服的晶格能,有助于其溶解度的增加。
图5中可以看出,对叶黄素-三氯蔗糖粉末通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)与分子动力学模拟进行相互作用力的分析,发现物理混合物包含叶黄素和三氯蔗糖两者的峰,相对于物理混合物,无定形组3320cm-1附近的峰显著降低,这对应的是-OH基团峰,即表明两者之间存在相互作用。
图6对叶黄素和三氯蔗糖的位点进行分析,以位点间距离和产生作用力的概率(g(r))作图,共发现8对相互作用力,其中叶黄素的O1-H和三氯蔗糖的-O4H间的作用力距离最小,且在3.5埃之内,这是氢键和范德华力的相互作用力范围。联合图5表明叶黄素-三氯蔗糖粉末两者间存在相互作用力,这或许是两者形成共无定形的原因。
虽然,上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述,但在本发明基础上,可以对之作一些修改或改进,这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此,在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进,均属于本发明要求保护的范围。

Claims (9)

1.一种溶解度提高的无定形叶黄素,其特征在于,所述的无定形叶黄素是由叶黄素和配体经过旋蒸得到,所述的配体为以下一种或两种构成:三氯蔗糖、葡萄糖、果糖、乳糖醇、赤藓糖醇。
2.根据权利要求1所述的无定形叶黄素,其特征在于,优选的,所述的配体为三氯蔗糖。
3.根据权利要求1所述的无定形叶黄素,其特征在于,其中叶黄素与配体的摩尔比为1:1。
4.权利要求1-3任一项所述无定形叶黄素的制备方法,其包含如下步骤:
1)制备叶黄素在无水乙醇中的溶液,制备配体在水中的溶液,将两者得到的溶液混合,在55~65℃的温度下加热得到澄清溶液;
2)对步骤1)获得的澄清溶液进行干燥。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,其中所述的干燥方式为:55~65℃旋蒸后进行40~50℃真空干燥10~15h。
6.权利要求4或5所述的方法制备获得的叶黄素-三氯蔗糖旋干粉末,其特征在于其中的叶黄素呈现无定形态。
7.三氯蔗糖在叶黄素的增溶中的应用,其特征在于,将三氯蔗糖溶解于水中,将叶黄素溶解于无水乙醇中,将叶黄素与三氯蔗糖按照摩尔比为1:1的比例混合后进行干燥。
8.根据权利要求7所述的应用,其特征在于,所述的干燥方式为:55~65℃旋蒸后进行40~50℃真空干燥10~15h。
9.根据权利要求1-3任一项所述的无定形叶黄素或权利要求6所述的叶黄素-三氯蔗糖旋干粉末或权利要求7或8所述应用在制备食品或保健品中的应用。
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