磷酸化蛋清蛋白胶粒递送肉桂皮精油载体的构建及抑菌性能研究

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肉桂皮精油(CBO)具有优良的抗菌能力,但应用时易受到其挥发性、对环境条件(如氧气、光和热)的敏感性、强烈的香气和低水溶性等缺陷的限制。课题组前期研究显示蛋清蛋白(EWP)在酸/热诱导联合超声条件下可以形成纳米胶粒,并能有效封装精油及增强精油的溶解性、稳定性和抗菌活性。为进一步提升EWP胶粒的应用潜能,本研究在前期研究基础上,应用磷酸化修饰技术、超声波纳米技术等手段构建了磷酸化修饰的蛋清蛋白(P-EWP)胶粒,探究了磷酸化修饰对EWP胶粒和负载CBO的EWP胶粒结构及功能特性的影响,并评价了 P-EWP胶粒作为CBO-Pickering乳液稳定剂的应用效果。主要的研究内容及结论如下:(1)制备了 P-EWP胶粒,并研究了磷酸化修饰和pH条件对EWP胶粒形成及功能特性的影响。结果显示,pH7-10条件下磷酸化修饰,显著增强了 EWP凝胶的硬度、弹性、胶粘性和持水性,增幅为16.5%-1027.8%;相比于EWP胶粒,P-EWP胶粒具有更高的Zeta-电位和表面疏水性,并随pH升高而呈上升趋势,且P-EWP胶粒的粒径和PDI在28 d贮藏期内变化幅度更小;EWP胶粒和P-EWP胶粒形成的主要驱动力为疏水相互作用和二硫键,且不同pH条件下的磷酸化修饰对EWP胶粒形成的作用力强度和胶粒分散性呈现不同程度的影响;相比于EWP胶粒,P-EWP胶粒的乳化活性和乳化稳定性分别提高了 25.5-52.9%和15.6-61.1%,其中乳化稳定性随pH升高而呈增强趋势。上述研究结果表明,中性和碱性pH条件下形成的P-EWP胶粒具有更加稳定的结构和更强的乳化性能。(2)制备了负载CBO的P-EWP胶粒,并研究了磷酸化修饰对复合蛋白胶粒形成及抑菌性能的影响。在油壁比为1:7,反应体系pH值为8,蛋白浓度为6.3%的条件下制备的P-EWP-CBO胶粒分散性较好,其包封率、粒径和PDI分别为93.8±1.9%、133.6±0.8 nm 和 0.265±0.01。此外,对 P-EWP-CBO 胶粒的 FTIR 光谱、DSC 和 SEM分析结果表明,磷酸化修饰改变了 EWP的二级和三级结构,其引入的P-O和P=O键提高了 EWP胶粒的热稳定性,并有效促成了 CBO的包封;对Escherichia coli CICC 10664,Staphylococcus aureus CICC 21600 和 Listeria monocytogenes ATCC 1911 的抑菌实验结果表明,P-EWP-CBO 胶粒对Staphylococcus aureus CICC 21600 和 Listeria monocytogenes ATCC 1911的MIC值相比于EWP-CBO胶粒均降低了 2倍,并能在108 h之内完全抑制致病菌的增长;稳定性测试(30-90℃/0-200 mM NaCl)结果表明,P-EWP-CBO胶粒相较于EWP-CBO胶粒具有更强的环境耐受性。3.制备了 P-EWP胶粒(PEN)/纤维素纳米纤维(CNF)稳定的CBO-Pickering乳液,并评价了所构建乳液的稳定性及抑菌性能。乳液稳定性测试结果表明,相比于单一的CNF或PEN稳定的CBO-Pickering乳液,CNF与PEN联合稳定的CBO-Pickering乳液具有更好的储藏稳定性。先CNF(1%)后PEN(2.5-20 mg/mL)二次乳化获得的CNF-PEN稳定的Pickering乳液对CBO的包封率达到93.7%以上,粒径为218.0±0.4 nm至 408.8±26.6 nm,Zeta电位为-28.3±0.2 mV至-37.2±0.2 mV。光学显微镜和共聚焦激光扫描显微镜观察结果显示,CNF-PEN(2.5 mg/mL和15-20 mg/mL)基乳液液滴呈现圆形,具有清晰的轮廓,小尺寸且均匀分布;同时共聚焦激光扫描显微镜观察结果显示,所有的CNF-PEN(2.5-20 mg/mL)基乳液均能有效封装油滴。抑菌实验结果显示,CNF-PEN(2.5-20 mg/mL)基乳液对 Escherichia coli CICC 10664和Staphylococcus aureus CICC 21600 的 MIC 值分别为 0.2-0.4 mg/mL 和 0.2-0.8 mg/mL,其中CNF-PEN(10 mg/mL和15 mg/mL)基乳液对两种菌的MIC值均为0.2 mg/mL,相比CBO分别降低了 2.5倍和5倍。综上,中性和碱性pH条件下的磷酸化修饰有效增强了EWP胶粒的稳定性和乳化性能;构建的P-EWP-CBO胶粒以及CNF-PEN稳定的CBO-Pickering乳液均具有良好的稳定性和抗菌性能,为蛋清蛋白和肉桂皮精油在食品、药品行业的联合应用提供了技术支持。
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