DNA-活性成分复合物和DNA-活性成分-玉米醇溶蛋白复合粒子的制备和表征

作     者：季楚烨 

作者单位：江南大学 

学位级别：硕士

导师姓名：梁丽

授予年度：2021年

学科分类：0832[工学-食品科学与工程（可授工学、农学学位）] 08[工学] 083201[工学-食品科学] 

主      题：脱氧核糖核酸 活性成分 玉米醇溶蛋白 相互作用 复合粒子 

摘      要：脱氧核糖核酸(DNA)具有聚阴离子特性和生物相容性,同时DNA与配体间存在不同的结合方式和结合位点,可制备得到DNA-配体复合物,因此DNA是理想的载体材料。DNA与小分子配体间相互作用受多种因素影响(如配体结构、实验条件和分析方法等),其机理尚不明确,阐明DNA的配体结合特性是开发DNA载体体系的关键。DNA具有良好的结构稳定性和亲水性,其与蛋白质均具有组装特性,可通过共组装形式构建核-壳型复合载体,以期克服单一蛋白质载体pH稳定性差等不利因素,并结合食品包埋技术实现载体的应用价值。本论文以小牛胸腺DNA为B型DNA模型,在研究DNA与活性成分间相互作用的基础上,阐明DNA-活性成分复合物的形成机制,以DNA或DNA-活性成分复合物为壳层制备DNA-玉米醇溶蛋白核-壳型复合粒子,评价壳层对复合粒子pH稳定性的改善以及对核内活性成分的包埋和保护效果等,为开发和设计新型功能性食品载体材料提供理论依据。主要研究内容如下:1、DNA与活性成分复合物的相互作用研究。选取包括核黄素、咖啡酸、姜黄素、白藜芦醇、槲皮素、芹菜素、山柰酚、柚皮素和橙皮素在内的9种维生素和多酚类活性成分,首先采取荧光竞争取代法探究DNA与不同活性成分间的结合位点和结合常数;其次,测定活性成分的吸收特性、荧光和抗氧化活性以揭示DNA对活性成分的影响,采用圆二色光谱仪和红外光谱仪探究活性成分对DNA结构的影响,讨论两者相互作用机制,在此基础上探讨DNA-二配体复合物制备的可能性。结果表明,活性成分与DNA在嵌插结合位点处的结合常数大小顺序为:山柰酚芹菜素槲皮素姜黄素核黄素;与DNA在小沟槽结合位点处的结合常数大小顺序为:槲皮素山柰酚柚皮素芹菜素橙皮素姜黄素白藜芦醇核黄素咖啡酸。活性成分优先与鸟嘌呤碱基结合,并转移至更疏水的环境。DNA与活性成分间相互作用增强了柚皮素、咖啡酸、姜黄素、橙皮素和核黄素的ABTS·清除能力,对槲皮素、山柰酚、白藜芦醇和芹菜素的ABTS·清除能力无影响。活性成分(除咖啡酸和橙皮素外)与DNA间相互作用导致DNA双螺旋结构的碱基堆积程度增强和右手螺旋性程度降低。此外,当活性成分添加顺序为先核黄素后柚皮素时,DNA可与两种活性成分结合并生成DNA-二配体复合物。2、DNA-活性成分-玉米醇溶蛋白复合粒子的制备与表征。选取DNA和玉米醇溶蛋白作为壁材,基于两者的组装特性设计和制备DNA-玉米醇溶蛋白核-壳型复合纳米粒子,并对活性成分进行包埋,考察DNA和DNA-活性成分复合物壳层对复合粒子pH稳定性的改善及其对核内活性成分的包埋和保护作用,以揭示载体的优缺点。研究发现,当玉米醇溶蛋白与DNA的质量比为2.5:1时,通过静电吸附法可制得以DNA为壳层、玉米醇溶蛋白为核层的核-壳型复合纳米粒子,粒子粒径为85.10 nm,呈单峰分布,ζ-电位为-30.73 mV,粒子呈均一分散的规则球形,具有良好的pH稳定性。复合粒子分别对不同疏水性活性成分山柰酚和α-生育酚进行包埋和保护,包埋率分别可达92.90%和97.02%。纳米粒子会部分掩蔽活性成分的抗氧化活性,DNA壳层可改善核内活性成分在储藏期间的化学稳定性,DNA-槲皮素复合物壳层可进一步提高复合粒子的抗氧化活性和储藏稳定性。