基于玉米醇溶蛋白-EGCG复合物的纳米颗粒水相制备及其应用

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玉米醇溶蛋白(zein)常用于自组装形成纳米颗粒,载送功能性成分。但是单一zein纳米颗粒在中性条件下稳定性差、冷冻干燥后再分散性差且抗氧化活性低,这限制了zein在纳米颗粒传递系统中的应用。zein与多酚形成的共价复合物可发挥不同组分的协同功效,并提高纳米颗粒的稳定性,延缓乳液体系的油脂氧化。本课题以zein为研究对象,在水相中制备了zein-表没食子儿茶素没食子酸酯(zein-EGCG)共价复合物,并研究其形成机制。在此基础上,添加酪蛋白酸钠(Na Cas),通过pH循环法制备三元复合纳米颗粒,研究zein-EGCG共价复合物和Na Cas对复合纳米颗粒稳定性的影响。同时将复合纳米颗粒应用于制备皮克林(Pickering)乳液,研究其对乳液中油脂氧化的影响。本研究不仅将zein与多酚的相互作用引入了新的反应环境,还提高了zein在纳米体系和乳液体系中的应用价值。主要研究结果如下:首先,利用碱性诱导法在水相中制备zein-EGCG共价复合物,探索其形成机制,研究其理化性质。Zein与EGCG复合反应后zein的自由氨基减少了53.37 nmol/mg蛋白,与多酚的结合量为105.31 nmol/mg蛋白,用还原性电泳打破非共价键,结果显示复合物的相对分子质量增大,表明有共价键生成。共价复合物的傅里叶变换红外光谱(FTIR)在酰胺A带处的峰值红移了约3 cm-1,荧光光谱有荧光猝灭现象,均表明zein的自由氨基和EGCG发生了相互作用。圆二色谱结果显示EGCG共价修饰后zein二级结构中α-螺旋和β-转角分别减少了0.9%和1.8%,无规则卷曲增加了3.4%,表明与EGCG共价结合后,zein内部结构发生了改变。zein-EGCG共价复合物的理化实验结果表明,EGCG共价修饰改善了zein的热降解特性和抗氧化性。其次,用pH循环法在水相制备zein-EGCG-Na Cas复合纳米颗粒,研究了zein-EGCG共价复合物和Na Cas对纳米体系的影响。复合纳米颗粒最优制备条件为:zein-EGCG共价复合物/Na Cas质量比为5:1,总蛋白浓度为8 mg/m L,并利用动态光散射测定其粒径约为249 nm,多分散指数(PDI)小于0.3,电镜结果表明该条件下共价复合纳米颗粒呈紧致的球形。FTIR结果显示,复合纳米颗粒酰胺I带的峰红移了约21 cm-1,表明zein-EGCG共价复合物和Na Cas是通过静电相互作用形成了纳米颗粒。荧光光谱图中复合纳米颗粒荧光强度降低,表明共价复合物和Na Cas相互作用使得纳米颗粒中蛋白质的微环境极性变大,亲水性增强,并且两者在微环境极性的转变中发生了疏水相互作用。圆二色谱结果显示,添加Na Cas使得复合纳米颗粒中蛋白质二级结构的α-螺旋和β-转角分别增加了2.8%和5.1%,无规则卷曲减少了5.2%,表明蛋白质结构发生了变化。不同的环境条件(pH、温度、Na Cl、冷冻干燥)下复合纳米颗粒的粒径和PDI测定结果表明,共价复合纳米颗粒有良好的分散性和稳定性。最后,为了拓宽zein-EGCG共价复合物在乳液体系中的应用,将共价复合纳米颗粒作为稳定剂制备Pickering乳液,探索其对油脂氧化的影响。激光共聚焦显微镜观察显示共价复合纳米颗粒所稳定的Pickering乳液分布均匀。在加速氧化实验中,共价复合纳米颗粒稳定的Pickering乳液产生的氢过氧化物的浓度比对照乳液低8.4μg/g,表明共价复合纳米颗粒可以抑制乳液中的油脂氧化。
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