基于壳聚糖包埋的植酸酶纳米粒制备、特性及体外消化研究

来源 :西北农林科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:alanzou
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植酸盐作为一种饲料中的抗营养因子可以抑制肉仔鸡对蛋白质、矿物元素、葡萄糖、氨基酸等的吸收,从而影响肉仔鸡的生长发育。植酸酶作为一种重要的饲料添加剂,可以有效的降解家禽饲料中存在的植酸盐并起到释放出无机磷的作用,提高磷在肉仔鸡体内的吸收率,帮助肉仔鸡正常的生长和发育。但植酸酶本身作为一种蛋白极易受到外界环境中不利因素的干扰而丧失活性,限制了植酸酶的使用范围和条件。使用无毒、廉价、生物降解性好和生物相容性好的壳聚糖制备的壳聚糖纳米粒对植酸酶进行物理包埋是提高植酸酶稳定性的有效手段。本论文以壳聚糖为底物,三聚磷酸钠为交联剂,植酸酶为活性成分,采用离子凝胶法制备壳聚糖包埋的植酸酶纳米粒(CSNPs-Phy),通过单因素实验、正交实验研究影响制备CSNPs-Phy的因素以及优化制备工艺,并深入研究和探讨这种包被植酸酶材料在体外的相关特性,包括:耐高温、强酸、强碱、抗胰蛋白酶降解、体外蛋白释放、酶制剂储存等,最后通过两步法模拟肉仔鸡饲料体外消化模型,探讨游离植酸酶和包被植酸酶在体外消化模拟中对肉仔鸡饲料中磷元素的释放和干物质消化率的影响。论文主要结论如下几点:1.通过离子凝胶法制备CSNPs-Phy,发现低分子量的壳聚糖制备的壳聚糖纳米粒的粒径更小,同时分析了壳聚糖溶液浓度、反应体系p H、初始加酶浓度和交联时间四个因素对壳聚糖纳米粒包封植酸酶的影响;另外通过对制备工艺条件的优化,确定了制备CSNPs-Phy的较优条件为:壳聚糖溶液浓度4.0 mg/m L,反应体系p H值为5.00,交联时间为45 min,初始植酸酶浓度为5.0 mg/m L,且在较优条件下制备的CSNPs-Phy的粒径大小为249.73 nm,Zeta电位值为38.73 mv,PDI为0.196,包埋率为69.23%,载药量为18.04%。通过FTIR和DSC对壳聚糖纳米粒进行表征,证实了壳聚糖纳米粒对植酸酶蛋白进行了物理包封。2.对CSNPs-Phy的体外特性研究发现:CSNPs-Phy较游离植酸酶有着更广泛的温度和p H使用范围以及更好的耐高温、强酸、强碱的能力,同时对胰蛋白酶降解表现得更加稳定。酶促反应动力学参数的测定表明植酸酶在得到壳聚糖纳米粒包封后减弱了其与底物之间的亲和力。同时壳聚糖纳米粒对植酸酶蛋白具有一定的缓释能力,离子强度高的缓释介质可以加速植酸酶蛋白的释放,蛋白释放动力学模型也取决于壳聚糖纳米粒所处的缓释介质类型。添加1.0%的蔗糖作为CSNPs-Phy的冻干保护剂,可以有效的防止其在储存期间发生粒子聚集,大大提高了CSNPs-Phy在储存期间的稳定性。3.通过两步法模拟肉仔鸡饲料体外消化,发现包被植酸酶因自身更好的稳定性,使其与游离植酸酶相比能够更好的促进肉仔鸡饲料中磷元素的释放和干物质的消化率。本论文首次研究了基于壳聚糖包埋的植酸酶纳米粒,与传统的饲料酶制剂不同,同时验证了包被植酸酶在体外比游离植酸酶具有更强的稳定性,可以更好的促进饲料中营养元素的释放和干物质的消化率,有望成为一种新型的肉仔鸡饲料添加剂。
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