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作者：肖熠玮中南林业科技大学

学位级别：硕士

淀粉具有安全无毒、可生物降解、生物相容性好等特性,可以成为功能因子的载体,但存在荷载量不高,易被人体胃肠道环境破坏降解的缺点。因此,对淀粉载体进行科学合理地设计,使其能将功能因子稳定地运送至结肠,从而提升功能因子的生物利用... 详细信息

淀粉具有安全无毒、可生物降解、生物相容性好等特性,可以成为功能因子的载体,但存在荷载量不高,易被人体胃肠道环境破坏降解的缺点。因此,对淀粉载体进行科学合理地设计,使其能将功能因子稳定地运送至结肠,从而提升功能因子的生物利用度,是本论文的核心出发点。本论文立足提高以姜黄素为代表的疏水性功能因子的生物利用度,通过分子设计的方法对淀粉分子进行修饰进而提高其对功能因子的装载性能,并设计出具有结肠靶向控释的两亲性抗消化纳米淀粉。以高直链玉米淀粉为原料,选择辛烯基琥珀酸酐(OSA)酯化结合脂肪酸复合制备OSA-高直链玉米淀粉-脂肪酸颗粒,通过响应面实验获得最佳制备工艺,再探究OSA-高直链玉米淀粉-脂肪酸颗粒的结构及控释特性。主要研究内容如下:(1)制备了高直链玉米淀粉-脂肪酸复合物,以高直链玉米淀粉为研究对象,以脂肪酸为抗消化改性剂,研究脂肪酸复合温度(20℃、25℃、30℃、35℃、40℃、45℃、50℃)、脂肪酸的链长(C10、C12、C14、C16、C18)、脂肪酸添加量(5%、10%、15%、20%、25%)对高直链玉米淀粉-脂肪酸复合物快消化淀粉(RDS)、慢消化淀粉(SDS)、抗性淀粉(RS)含量、体外消化率等消化性能的影响,由此明晰“复合条件-脂肪酸复合物-消化性能”之间的影响关系。结果表明:当反应温度为20℃,脂肪酸添加量为20%,碳链长度为12时,脂肪酸-高直链玉米淀粉的抗消化性能最强。(2)依据Box-Behnken中心组合设计原理,在单因素实验的基础上,分别选取脂肪酸的链长(C10、C12、C14)、脂肪酸添加量(15%、20%、25%)、OSA添加量(1%、2%、3%)为因素,以抗酶解组分(SDS+RS)含量和姜黄素荷载量为响应值,通过响应面方法获得OSA-高直链玉米淀粉-脂肪酸复合物构建的优化工艺,探讨OSA-高直链玉米淀粉-脂肪酸复合物制备过程中的关键因素。由响应面实验结果可知,OSA-高直链玉米淀粉-脂肪酸颗粒的最佳制备条件为脂肪酸添加量为18.25%,脂肪酸碳链长度为12.57,OSA添加量为2.58%。在最佳条件下得到的OSA-高直链玉米淀粉-脂肪酸颗粒的SDS+RS含量理论值为60.72%,实际验证值为59.36%;荷载量理论值为6.28 mg/g,实际验证值为6.40 mg/g。拟合模型与实际验证具有一致性。(3)以响应面优化后制备的OSA-高直链玉米淀粉-脂肪酸颗粒为研究对象,探究其结构及其特性,分析淀粉结晶形态、淀粉颗粒官能团、淀粉热稳定性以及作为载体的体外控释性能。实验结果表明:淀粉在引入OSA基团后,淀粉的羟基被取代,且OSA与淀粉的酯化反应在淀粉无定形区进行,使淀粉的结晶结构变疏松,导致糊化温度变低;脂肪酸与高直链玉米淀粉会形成V型结晶,脂肪酸会使淀粉分子间缔合程度大,分子排列紧密,热稳定增强;在胃和小肠环境中姜黄素的累计释放率为17.66%,说明OSA-高直链玉米淀粉-脂肪酸载体能将姜黄素顺利输送至结肠环境中,提高其生物利用度。本论文为解决难溶性或者口服生物利用度低的功能因子的开发应用提供示范和借鉴。

关键词：高直链玉米淀粉脂肪酸复合物辛烯基琥珀酸酐消化性能控释特性

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靶向控释特性的火龙果多糖外壳微胶囊油脂粉末制备及特性研究

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中国粮油学报 2020年第2期35卷 70-76页

作者：宋广磊于达方玉佩浙江工商大学食品与生物工程学院

以酸性火龙果果皮多糖(PPP-3)和乳清蛋白(WPI)作为微胶囊外壳,并利用甾醇和谷维素在亚麻籽油中的结晶行为,以吐温80做乳化剂,谷氨酰胺转氨酶做固化剂制得一种具有靶向缓释特性的微胶囊油脂粉末。建立了甾醇和谷维素的结晶条件,并对设计... 详细信息

以酸性火龙果果皮多糖(PPP-3)和乳清蛋白(WPI)作为微胶囊外壳,并利用甾醇和谷维素在亚麻籽油中的结晶行为,以吐温80做乳化剂,谷氨酰胺转氨酶做固化剂制得一种具有靶向缓释特性的微胶囊油脂粉末。建立了甾醇和谷维素的结晶条件,并对设计的3种油脂粉末的理化特性、稳定性和靶向控释特性进行了研究。结果表明,当甾醇和谷维素比例为谷甾醇∶谷维素=4∶6,PPP-3多糖为外壳的微胶囊油脂粉末SE-1具有良好的理化性能并能显著延缓亚麻籽油在储藏期间的氧化败坏。体外模拟消化实验显示SE-1能够有效抵抗模拟胃酸消化,并且在模拟肠道消化过程中也表现良好的靶向释放特性。这种特殊结构的微胶囊油脂粉末为不饱和脂肪酸的设计和功能性不稳定因子的靶向输送提供了良好的思路和借鉴。

关键词：控释特性微胶囊火龙果多糖脂肪酸

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筛选温敏聚氨酯包膜肥料膜材以提升养分智能控释效果

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植物营养与肥料学报 2023年第11期29卷 2132-2142页

作者：李娟乔丹王亚静林茹顾典润周源芳李涵杨相东中国农业科学院农业资源与农业区划研究所/北方干旱半干旱耕地高效利用全国重点实验室/农业农村部植物营养与肥料重点实验室北京100081

【目的】温度是影响作物生长和肥料养分释放速率的重要因素之一。未来农业的发展需要能够主动适应作物养分需求的智能肥料。利用温敏材料研制开发温敏型包膜控释肥料,可达到肥料养分释放随土壤温度变化而智能释放的目的,因此温敏材料的... 详细信息

【目的】温度是影响作物生长和肥料养分释放速率的重要因素之一。未来农业的发展需要能够主动适应作物养分需求的智能肥料。利用温敏材料研制开发温敏型包膜控释肥料,可达到肥料养分释放随土壤温度变化而智能释放的目的,因此温敏材料的筛选至关重要。【方法】使用不同分子量的己二酸-1,4-丁二醇(PBA)、聚四亚甲基醚二醇(PTMG)、聚己内酯二醇(PCL)和聚乙二醇(PEG),共计18种多元醇,将其分别与二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)反应制备聚氨酯包膜尿素。通过对制备的包膜尿素进行水浸泡法测试,评价其控释性能;对制备的聚氨酯膜用差示扫描量热仪(DSC)测试其相转变温度,评价其温敏性能。【结果】不同多元醇制备的聚氨酯包膜尿素控释性能优劣顺序为PTMG>PCL>PBA>PEG,其中PTMG及PCL系列制备的聚氨酯包膜尿素控释效果较好。在同一系列聚氨酯包膜尿素中,随着多元醇分子量的增加肥料控释性能逐渐变差。DSC测试结果表明,低分子量(2000以下)多元醇制备的聚氨酯膜不具有温敏性,同一系列聚氨酯中,随着分子量的增加其温敏温度逐渐升高。其中PTMG2000、PTMG3000、PCL2000、PBA2000和PCL3000共5种温敏聚氨酯材料的敏感温度分别为13℃、22℃、27℃、39℃和43℃,具有进一步用作制备温敏聚氨酯包膜尿素温敏材料的开发潜力。最后,选取PCL2000和PCL3000作为温敏材料,将其分别与聚丙二醇(PPG)以2∶8摩尔比混合改性,成功制备了两种温敏聚氨酯包膜控释肥料(PUCF1、PUCF2)。变温试验结果表明,温度到达35℃时,PUCF1和PUCF2释放速率分别为11.1%/d和7.1%/d,分别为恒温(25℃)条件下的13.2和6.0倍。而温度再降至25℃后,释放速率随之降低,说明二者均具有温敏性,且控释性能均可达到释放期30天。【结论】综合来看,低分子量多元醇制备的聚氨酯控释性能好但不具备温敏性能,高分子量多元醇制备的聚氨酯具有温敏性能但控释性能差。高分子量多元醇通过改性制备的温敏聚氨酯包膜尿素具有温敏特性,且控释期可达到30天。该结果可为温敏聚氨酯包膜控释肥料的制备提供一定的理论依据与应用基础。

关键词：温敏聚氨酯温度响应性控释肥料分子量多元醇控释特性

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