蛋白/淀粉复合纳米胶粒的微流控设计及其乳液递送系统的构建

来源 :华南理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:babala_chen
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构建有效的递送系统实现功能因子的稳态化及生物利用度的提高是目前营养健康食品领域面临的亟待解决的关键科学问题。Pickering乳液作为一种由颗粒乳化剂吸附于油水界面上形成界面膜后而稳定的乳液,具有界面层可调节性,可作为功能因子优良的递送系统,对功能因子的稳态化及控释递送具有非常重要的价值。论文针对Pickering乳液递送系统颗粒乳化剂的要求,提出从调节氧化淀粉与β-乳球蛋白分子相互作用的角度,采用微流控复合凝聚方法,控制微流控复合凝聚过程中氧化淀粉与β-乳球蛋白分子间的相互作用行为及复合物纳米胶粒的形成规律,获得具有一定界面润湿性的氧化淀粉/β-乳球蛋白复合物纳米胶粒,并用于功能因子的Pickering乳液递送系统,揭示其稳定机制及功能因子的控释行为,对食品级Pickering乳液递送系统的构建及营养健康食品功能活性提升具有重要的学术价值和指导意义。基于淀粉分子与蛋白分子在界面上的分子间相互作用行为,并结合Pickering乳液颗粒稳定剂的结构特点,采用氧化方法对淀粉分子进行电荷修饰,通过微流控技术将氧化淀粉与β-乳球蛋白进行复合凝聚,系统研究了微流控复合凝聚过程中的氧化淀粉与β-乳球蛋白浓度、进样泵流速及微通道内的流体流速比等对氧化淀粉与b-乳球蛋白复合凝胶行为的影响规律;进一步通过浊度、等温滴定量热、粒度、界面接触角等分析技术,获得了微流控复合凝聚过程中p H、氧化淀粉羧基含量及氧化淀粉与β-乳球蛋白比例对复合胶粒粒径、颗粒润湿性及表面张力等胶粒特性的影响规律,获得了纳米尺度的氧化淀粉与β-乳球蛋白复合胶粒。结果表明,在p H为4.0、氧化淀粉与β-乳球蛋白比例为2:10,氧化淀粉羧基含量为0.72%的条件下,氧化淀粉与β-乳球蛋白在微流控复合凝聚过程中经静电和氢键相互作用形成了界面接触角为86.68~o、界面张力为4.84m N/m、粒径为380.1nm的具有良好界面特性的复合纳米胶粒。以获得的氧化淀粉/b-乳球蛋白复合纳米胶粒为颗粒稳定剂,构建了Pickering乳液体系。系统探究了复合纳米胶粒添加量、乳液油水比及盐离子浓度对乳液储藏稳定性、稀释稳定性、流变性及复合纳米胶粒吸附特性的影响规律。结果表明,乳液均表现出良好的稀释稳定性;乳液的储藏稳定性随着复合胶粒添加量的增大而增大,乳液在油水比为1:4时稳定性最佳,而过量添加盐离子会对乳液的稳定性有所破坏。流变学分析表明乳液在不同复合纳米胶粒添加量、油水比及盐离子添加量的条件下,该Pickering乳液均为假塑性流体,呈现出剪切稀化的特征;复合纳米胶粒添加量越高、油水比越接近1,乳液的粘度越大;盐离子添加量在小于20mmol/L的范围内,乳液的粘度降低,添加量超过这一范围时乳液粘度增大。经激光共聚焦显微分析可知所得的氧化淀粉/β-乳球蛋白复合纳米胶粒可在Pickering乳液滴表面吸附,形成稳定的界面膜,从而使得Pickering乳液呈现良好的稳定性。以虾青素为模型疏水性功能因子,采用获得的氧化淀粉/β-乳球蛋白稳定的Pickering乳液对其进行荷载,构建了荷载虾青素的Pickering乳液递送系统。经高温、紫外光照、强氧化剂等极端条件下的加速破坏试验,系统探究了该递送系统的稳定性能,表明其具有良好的热稳定性及紫外光照稳定性,但乳液的抗强氧化剂稳定性有待提高。在此基础上,采用体外模拟消化的方法,探究了该递送系统在模拟消化道环境条件下的释放特性,并获得了虾青素的体外递送释放机制。通过模拟口腔-胃-小肠消化过程,荷载虾青素的Pickering乳液在口腔具有一定的稳定性,当进入胃液由于复合纳米胶粒中氧化淀粉与β-乳球蛋白相互作用力减弱,虾青素得以少量释放,而在小肠中由于复合纳米胶粒的消化降解,乳液的胶粒界面层界逐渐变薄至消失,促进了油相中虾青素的释放与吸收,从而达到提高生物可及性的目的。本论文从淀粉分子与蛋白分子间相互作用水平上,通过对淀粉分子进行氧化修饰,调节其与β-乳球蛋白之间在微流控反应过程中的复合凝聚行为,筛选出适合Pickering乳液递送系统的氧化淀粉/b-乳球蛋白复合纳米胶粒,揭示了氧化淀粉与β-乳球蛋白复合凝聚行为、纳米胶粒界面特性及其与虾青素控释递送特性之间的相互影响关系,获得了具有良好装载能力、稳定性和控释递送特性的氧化淀粉/β-乳球蛋白复合纳米胶粒稳定的Pickering乳液递送系统及其构建方法,可望为功能因子的Pickering乳液递送系统的设计及其生物利用有效性提升提供技术支撑和理论依据。
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