羧甲基化玉米纤维胶生物聚合物颗粒的构建、表征及其递送姜黄素的应用

来源 :西北农林科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ltycongc2008
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
玉米纤维胶(Corn fiber gum,CFG)是提取自玉米麸皮等加工副产物的一类阿拉伯木聚糖,具有安全、生物相容性好、来源广泛、易于制备、成本低廉等特点。然而由于其分子链上附着的疏水基团和离子基团有限,CFG难以通过疏水相互作用、静电相互作用等物理力自组装形成均一分散的生物聚合物颗粒。这限制了其在疏水性功能因子递送体系构建中的应用。羧甲基化改性可增加CFG分子的离子基团(羧甲基)以此提高其负电荷密度,而引入合适的疏水性多糖或蛋白质材料,可增加疏水相互作用以促进生物聚合物颗粒的形成。拓展CFG在食品功能因子递送体系构建中的应用,一方面可赋予玉米作物加工副产物更高的商业价值,有利于中国玉米产业的绿色、可持续发展;另一方面通过设计新型递送载体用于改善功能因子理化特性,可为新型功能食品的开发提供新思路。本研究首先合成并表征了羧甲基化玉米纤维胶(Carboxymethylated corn fiber gum,CMCFG),然后利用与阳离子多糖(壳聚糖)的静电络合以及与疏水性蛋白(玉米醇溶蛋白)的反溶剂共沉淀,分别制备了两种生物聚合物颗粒并用于姜黄素递送。具体研究内容和结果如下:(1)通过碱性过氧化氢法提取了CFG并对其组成成分进行测定,利用一氯乙酸(Monochloroacetic acid,MCA)通过威廉姆森醚化法制备了不同取代度的CMCFG并对其结构和理化特性进行了表征,结果表明,随着MCA用量的增加,CMCFG的取代度相应增加,分别为0.46,0.56和0.76。羧甲基化提高了CFG热稳定性能,增加放热过程的焓变;细胞毒理学评价结果表明,在20 mg/m L浓度条件下,羧甲基化处理前后的CFG对Caco-2细胞活力均无显著影响。在接下来的试验中,选择取代度为0.76的CMCFG样品进行生物聚合物颗粒的构建。(2)以姜黄素作为疏水性功能因子模型,向CMCFG溶液中引入阳离子多糖壳聚糖,通过静电聚合制备并表征了不同CMCFG/壳聚糖质量比(1:3,1:2,1:1,2:1和3:1)的多糖基生物聚合物颗粒(Cur-CMCs Ps),并采用多重技术手段和多尺度方法,研究并阐述了颗粒形成机理和各物质间的相互作用机制,揭示了颗粒包封对姜黄素光热稳定性及生物可及性的改善作用。结果表明,姜黄素与壳聚糖先通过静电相互作用形成壳聚糖-姜黄素(Chitosan-Cur)复合物,而后在CMCFG与壳聚糖之间的静电相互作用及CMCFG与姜黄素之间的氢键相互作用共同驱动下形成实心球状颗粒,颗粒的姜黄素包封率最高为93.85%。此外,包封姜黄素相比于游离姜黄素表现出显著提高的光热稳定性和生物可及性,其中生物可及性最高为74.94%。(3)利用“超声-反溶剂两步组装法”,制备了CMCFG包覆的姜黄素负载玉米醇溶蛋白纳米颗粒(Cur-CMZPs),采用多种手段研究了Cur-CMZPs颗粒形成及物质间互作机制,揭示了CMCFG包覆对玉米醇溶蛋白纳米颗粒以及包封姜黄素光热稳定性和生物可及性的影响。结果表明,玉米醇溶蛋白纳米颗粒可通过静电吸附、氢键相互作用两种作用方式负载姜黄素,形成玉米醇溶蛋白-姜黄素复合物(Zein-Cur),然后在CMCFG水溶液中通过静电相互作用和氢键相互作用,CMCFG包覆于负载姜黄素的玉米醇溶蛋白颗粒(Cur-ZPs)表面形成具有“核壳结构”的生物聚合颗粒,姜黄素包封率最高可达91.19%。对颗粒包封效果评估结果表明,包封姜黄素具有更高的光热稳定性和生物可及性,其中Cur-CMZPs的姜黄素生物可及性最高为64.93%,分别是游离姜黄素和玉米醇溶蛋白颗粒包封姜黄素的3.67倍和1.40倍。综上所述,羧甲基化可有效增加CFG分子中的离子基团(羧甲基),提高其负电荷密度,增强其与壳聚糖或玉米醇溶蛋白的静电相互作用,形成包封效果良好、光热条件稳定、生物可及性高的姜黄素口服递送体系。本研究从多糖/多糖非共价复合(CMCFG/壳聚糖)和多糖/蛋白非共价复合(CMCFG/玉米醇溶蛋白)两个层面,以姜黄素作为疏水性功能物质模型,初步论证了CMCFG在口服疏水性营养物质递送载体构建中的应用可行性,期望以此拓展CFG在食品科学领域的应用途径,为促进玉米加工副产物的开发利用提供新的思路。
其他文献
随着航空航天技术的发展,人们对各种飞行器的地面高速模拟试验提出了越来越高的需求,搭建飞行器高速运行的地面模拟环境成为研究的重点方向。同时,航天飞行器如果能在离开地面以前就能获得很高的运行速度,则可以大大降低发射的初始质量,并且发射平台可以重复使用,从而发射成本成数量级的降低。空芯直线同步电机以其运行速度高、无磁饱和、效率高、电机结构简单等特点,成为实现高速乃至超高速悬浮助推的重要方式。其中,高精度
学位
逆合成孔径雷达(Inverse Synthetic Aperture Radar,ISAR)因其全天时、全天候、远距离的特点,被广地应用于空间目标成像。二维ISAR图像是空间目标在成像平面上的投影,每一幅ISAR图像都反映了空间目标的部分结构信息。通过将同一视角下的多幅ISAR图像中的三维结构信息进行综合,我们就可以实现空间目标部分结构的恢复。但是ISAR图像中散射点的横向坐标由于角速度估计不准常
学位
高精度GNSS接收机影响社会基础设施建设,与国民经济发展息息相关。随着导航系统的优化完善,轨道、多径等误差源得到相应弱化减轻,接收机通道非理想误差成为影响高精度GNSS接收机服务效果的关键指标。如今接收机设计多模融合程度得到显著提升并且现代化导航越来越注重系统间的兼容互操作,多模接收机系统误差消除问题亟待解决。对于常规BPSK信号的载波相位RTK应用,由于其带宽较窄,通道特性对载波相位的影响较小,
学位
随着日趋激烈的社会竞争和人们生活节奏的加快,不良生活方式的人群越来越多,诸如饮食不规律、缺乏运动、睡眠不足和经常性的熬夜加班,导致越来越多的人倍感疲劳。据报道,全球约有10%的普通人群多频次经历六个月或更长时间的过度劳累,健康状况受损。疲劳是一种常见的生理现象,当精神或体力消耗到一定程度时,就会产生疲劳。它意味着机体工作能力的短暂下降,不仅使人身心俱疲,而且还会造成免疫力低下,甚至处于疾病或“亚健
学位
随着IC产业全球化,针对IC的攻击已成为信息系统安全新威胁。因部分高性能、高集成度IC需在非可控生产线上制造,使其可能被第三方代工厂植入硬件木马。电磁与红外硬件木马检测方法因成本优势而广受关注,但现有成果多聚焦于方法可行性,未深入讨论两类方法的特点和适用场景。本文基于电磁辐射与红外图像的产生原理与信号组成,构建基于电路干扰的信号-噪声模型。该模型囊括电路制造、工作,以及信号采集引入的噪声源,并依据
学位
特朗普上台后,对美国的北极战略做出了重大调整,美国的海军、海岸警卫队、国防部以及空军相继发布了新的北极战略。本文主要运用归纳和对比的方法,剖析了特朗普政府北极战略调整的内涵。首先对特朗普政府北极战略调整的背景进行了解读,一是梳理了历届美国政府北极战略的内容及特点,二是概括了特朗普政府北极战略调整的外在动因,三是概括了特朗普政府北极战略调整的内在动因。其次通过分析特朗普政府新北极战略与奥巴马政府北极
学位
超连续谱可以通过光纤放大器直接产生,该方法具有结构简单、光-光转换效率高等优点。本文对光纤放大器产生超连续谱开展理论与实验研究,提出了采用双波长种子提升光谱平坦度。主要内容包括:.1.对掺镱光纤放大器产生超连续谱的物理机制进行分析,在前人工作的基础上建立光纤放大器产生超连续谱的理论模型,并对放大器各项参数对超连续谱的影响进行数值模拟研究。2.搭建基于1030 nm脉冲种子的掺镱光纤放大器,实验研究
学位
图像目标检测是计算机视觉研究领域的研究热点之一,在医学影像、自动驾驶、安防监控、战场巡视、精确打击等军事/民用领域有着广泛的应用。近些年来,伴随着数据的驱动、深层神经网络的推动以及计算机算力的加持,针对图像的目标检测技术水平得到了快速的提升。不过在实际工程实践中,红外图像相较于可见光图像,其数据资源不够充分、成像纹理性、信息熵低,这些问题给基于红外图像的目标检测任务带来较大挑战。海面作为典型作战场
学位
乳糜泻(Celiac disease)也称麸质过敏症,乳糜泻患者必须严格遵循无麸质饮食(Gluten-free diet)。但是由于无麸质食品缺乏面筋结构,制作面包、馒头等食品时存在面团结合力弱、持气力差等问题。添加亲水胶体是改善无麸质面团加工特性及产品品质的主要手段之一。荞麦是一种重要的小杂粮作物,将荞麦用于无麸质馒头等主食配方中,不但可以提高营养价值,对荞麦深加工及综合利用也具有重要意义。本研
学位
新型航天飞行器高机动性、高马赫数及长时间飞行所引起的气动加热效应对耐超高温、低热导、轻质高强的高效隔热材料提出了迫切需求。本文采用炭前驱体纤维作为增强体,通过复合有机溶胶后经凝胶老化、溶剂置换、超临界干燥、炭化制备得到炭纤维增强炭气凝胶复合材料(C/CA),研究了炭前驱体纤维种类、纤维表观密度以及炭化温度对炭气凝胶复合材料基本物理性能、组成结构、力学性能、隔热性能的影响,其次分别采用热重法和静态氧
学位