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基于不同取代度OSA改性淀粉包埋虾青素的营养载体研究

基于不同取代度OSA改性淀粉包埋虾青素的营养载体研究

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作者：葛亚芳南京师范大学

学位级别：硕士

虾青素(AST)是一种从水生生物中提取出来的天然生物活性物质,具有多种营养、保健和生理功能。由于虾青素在水中的溶解性差,对光、热和氧的稳定性差以及低生物利用率限制了其在功能性食品中的应用。因此,研发合适的制剂技术拓宽虾青素在... 详细信息

虾青素(AST)是一种从水生生物中提取出来的天然生物活性物质,具有多种营养、保健和生理功能。由于虾青素在水中的溶解性差,对光、热和氧的稳定性差以及低生物利用率限制了其在功能性食品中的应用。因此,研发合适的制剂技术拓宽虾青素在功能性食品中的应用显得尤为必要。基于双亲性淀粉无毒无害且具有运载脂溶性营养分子的功能,并且能够保持营养素本身的生物活性,提高其水溶性、靶向性并具有缓释性能,近年来已成为研究热点之一。本文以虾青素为包埋对象,在制备不同取代度辛烯基琥珀酸淀粉(OSAS)的基础上,研究了不同取代度OSAS对包埋虾青素的规律、性质及效应的影响,为进一步的应用研究提供理论和技术依据。主要研究结果如下:1.首先,以天然玉米淀粉为材料制备三种不同取代度(DS=0.0081、DS=0.0116、DS=0.0314)辛烯基琥珀酸淀粉(OSAS)并对其性能进行了比较研究。红外光谱分析表明天然玉米淀粉与辛烯基琥珀酸酐(OSA)发生反应,被成功改性。X-射线衍射分析表明,酯化反应只是与淀粉表面的羟基发生变化。扫描电镜(SEM)观察表明天然玉米淀粉发生取代反应后,颗粒表面会出现一定程度的破损,且随着DS的增大,这种破损越来越明显,当DS增大到0.0314时,淀粉颗粒多边形的边缘开始部分消失,呈现的孔洞也越来越大。随着取代度的增高,改性淀粉的临界胶束浓度越来越低,乳化能力也随之提高,在胃肠液的溶胀力也随之提高,溶解度、乳化能力,透光率也越来越大,淀粉中的快速消化淀粉(SDS)含量减少,抗性淀粉(RS)含量从8.79%增加到15.50%。2.其次,通过优化制备条件,构建了OSA改性淀粉-虾青素复合载体体系制备的最佳条件参数。在单因素实验的基础上确定OSAS浓度、芯壁比、p H值、球磨时间的最佳范围。通过正交实验,得出构建OSA改性淀粉-虾青素复合载体体系的最佳制备条件为:当OSAS浓度为15 mg/m L、芯壁比10%、p H为6.5时,通过均质机以12000 rpm均质5 min获得粗乳液,然后将乳液在温度190℃、进料量20%下喷雾干燥得到复合颗粒,再将微胶囊在300 rpm/min球磨机中球磨0.5 h,得到最终的辛烯基琥珀酸淀粉-虾青素复合颗粒(OSAS-AST),其包埋率为67.17±1.631%。3.根据优化条件,制备不同取代度OSA改性淀粉-虾青素复合载体体系,并采用多种技术手段和指标研究了不同取代度OSA改性淀粉对包埋虾青素规律、性质及效应的影响。随着取代度的升高,不同取代度OSA改性淀粉-虾青素复合颗粒的包埋率越来越高,其中,当取代度为0.0314时,其包埋率最高,为83.22±0.831%。不同取代度OSA改性淀粉-虾青素复合颗粒的溶解性结果表明,OSA改性淀粉可以促进虾青素在水中的溶解度,并且随着取代度的增高,虾青素在水中的溶解度越来越高,当DS增加到0.0314,虾青素在水中的溶解度比游离虾青素在水中的溶解度提高了15倍。傅里叶红外光谱分析结果表明OSA改性淀粉成功装载了虾青素。X衍射分析结果表明虾青素以无定形的形态装载在OSA改性淀粉中。扫描电镜结果表明,不同取代度OSAS-AST复合颗粒均匀、一般形态是弯曲的,而未被改性的天然淀粉包埋虾青素颗粒的形态皱缩。在抗氧化活性上,OSAS-AST复合颗粒抗氧化能力呈一定的浓度依赖性。4.以体外试验的方法研究了构建的OSAS-AST复合载体中虾青素体外释放特性及抗肿瘤作用。胃肠液释放曲线结果表明,OSAS-AST复合载体具有结肠靶向性,在胃液不易释放、在肠液缓慢释放。此外,随着取代度的升高,OSAS-AST复合载体释放虾青素越来越缓慢。不同取代度OSA改性淀粉-虾青素复合颗粒的释放曲线基本都符合Higuchi模型和Weibull数学模型,可以很好地预测虾青素在胃肠液的释放。毒性评价结果表明,不同取代度OSA改性淀粉对HT-29细胞无抑制作用,而OSA改性淀粉-虾青素复合颗粒具有抗癌活性,且呈浓度依赖性。5.总之,本文以辛烯基琥珀酸淀粉作为载体包埋虾青素,通过优化制备条件,构建了一种新型的辛烯基琥珀酸淀粉-虾青素(OSAS-AST)复合递送体系。研究表明该OSAS-AST复合体系对虾青素起到了良好的包埋、溶性转换、递送和保护作用,对虾青素的释放具有结肠靶向性,释放曲线符合Higuchi模型和Weibull数学模型。并证明了取代度不仅是影响OSA变性淀粉自身性能的重要因素,也是影响OSASAST复合体系对虾青素包埋、溶性转换、递送、缓释和保护作用的关键因素。预示这种新型的OSA改性淀粉-虾青素传递递送体系具有良好的应用前景。

关键词：虾青素 OSA改性淀粉取代度营养递送体释放动力学细胞毒性

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