等离子改性zein基纳米营养递送体系及消化行为研究

作     者：周军君 

作者单位：天津科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李书红

授予年度：2023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：纳米营养递送体系 玉米醇溶蛋白 等离子 褐藻寡糖 姜黄素 INFOGEST 

摘      要：随着人们对健康和营养的需求不断提高,越来越多的食品企业开始研发具有附加功能的新型食品。这些食品通常会添加一些生物活性成分,为了有效地保护生物活性成分,并控制其释放速率,从而提高口服利用度和稳定性。本文以玉米醇溶蛋白（zein）为主要原料,通过等离子处理（Cold plasma,CP）和褐藻寡糖（Alginate oligosaccharides,AOS）的引入构建纳米营养递送体系,采用反溶剂法制备蛋白纳米粒子（Nanoparticles,NPs）,表征纳米粒子结构,评价其对于营养客体分子姜黄素（Curcumin,Cur）的递送作用,并且以INFOGEST消化模型模拟消化过程进行体外消化,主要研究内容和结论如下: （1）CP zein NPs的制备、表征及其对Cur的递送效果:为了考察不同条件CP对zein NPs的影响规律,同时提高纳米递送体系的稳定性和包封率。本章节以zein为原料,以CP为改性手法,利用反溶剂法制备CP zein NPs。通过分析CP改性后zein的性质变化可知,CP处理不改变蛋白的分子量,但会使其二级结构更加有序紧密。CP改性条件为85 W、2 min的zein85 NPs具有作为包埋壁材的较优性能,包括成球更规则、分散性更好、较小的粒径（100.03 nm）、较大的比表面积（21.17 m/g）、较高的zeta电位（41.07 m V）。以未处理zein为对照,CP改性后的zein85 NPs以Cur为客体分子进行包埋制备纳米粒子进行营养递送时,具有更小的粒径、更好的分散性和分散体稳定性。CP处理能够增强zein和Cur之间的氢键、静电相互作用和疏水相互作用,使包封率从52.83%有效提高至76.31%。此外,在不同的p H、离子强度及长期贮存条件下,CP改性后的递送体系可以保持稳定,具有较好的应用性能。 （2）CP zein-AOS NPs的制备、表征及其对Cur的递送效果:为了进一步提高纳米递送体系的稳定性和包封率,同时考察不同条件CP诱导促进zein-AOS复合物相互作用的机制。以zein和AOS为原料,以CP为诱导技术,通过反溶剂法制备CP zein-AOS NPs,通过分析CP诱导后zein-AOS复合物的性质变化,阐明CP和AOS协同改性提高zein基营养递送系统性能的规律。CP处理诱导促进了zein与AOS之间的静电相互作用,形成了较小粒径的团聚物,提高自组装动力。CP处理不会引起zein与AOS之间的交联,但会使其的二级结构更加舒展。CP改性条件为85 W、2 min的zein-AOS85NPs具有作为包埋壁材的较优性能,比如较小的粒径（234.67 nm）、较大的比表面积（9.44 m/g）、较高的zeta电位（-35.43 m V）。以zein-AOS0 NPs为对照,CP改性后的zein-AOS85 NPs以Cur为客体分子进行包埋制备纳米粒子进行营养递送时,具有更小的粒径、更好的分散性和分散体稳定性。此外,在不同的p H、离子强度及长期贮存条件下,递送体系可以保持稳定,包封率从63.80%进一步提高至85.17%,具有较好的市场应用性能。CP协同AOS修饰zein基营养递送体系壁材较单一CP处理改性能够有效提高营养递送性能。 （3）Cur/zein、Cur/CP zein、Cur/zein-AOS、Cur/CP zein-AOS的消化行为:为了深入解析CP和AOS引入的递送体系在体外模拟消化环境中的递送行为,以INFOGEST模型模拟消化过程,选择zein递送Cur体系（Cur/zein）、CP改性（85 W,2 min）zein递送Cur体系（Cur/CP zein）,zein与AOS复合物递送Cur体系（Cur/zein-AOS）和CP（85 W,2 min）诱导促进zein与AOS复合物递送Cur体系（Cur/CP zein-AOS）四种递送体系为递送模型,明晰上述四种递送体系的消化行为。结果表明,AOS、CP处理及两者协同作用降低了营养递送体系在消化过程中的粒径,增高了粒子的表面电荷。SDS-PAGE和Cur各阶段释放量表明,CP和AOS增强了壁材对消化液的抵御能力,从而实现Cur的缓慢释放及在有效部位释放。AOS和CP协同改性将完善营养递送体系的改性方法,为营养递送体系在食品中的应用提供理论基础。