一種明膠-多糖接枝物包覆多酚類物質的方法

2023-05-02 20:56:51

一種明膠-多糖接枝物包覆多酚類物質的方法
【專利摘要】本發明涉及一種明膠-多糖接枝物包覆多酚類物質的方法。反應步驟如下：混合明膠與多糖溶液，調節溶液pH值為8.5～11.5，然後將混合溶液放置於微波反應器內維持在80～95℃下進行間歇式加熱10～60min，冷卻後即可得到接枝度大於20％明膠-多糖接枝物。本發明方法工藝簡單，易於控制，可操作性強，適於工業化生產，克服了傳統乾熱法儀器設備過多、反應步驟繁瑣、反應時間長、反應過程傳質不均勻的不足。利用本發明製備的明膠-多糖接枝物可以直接與茶多酚混合得到均勻分散的納米懸浮液，實現茶多酚的納米化包覆。
【專利說明】-種明膠-多糖接枝物包覆多齡類物質的方法

【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種明膠-多糖接枝物的包覆多酷類物質的方法，屬於高分子化學、 生物材料、功能食品【技術領域】。

【背景技術】
[0002] 明膠是一種從動物的結締或表皮組織中的膠原部分水解出來的蛋白質。由於它的 可生物降解性，低免疫原性，在食品、日化、生物醫藥等領域應用很廣。通過多糖對明膠或者 明膠材料進行改性，在明膠的水溶性、抗菌性、抗酶解性、抗蛋白吸附性質等方面有明顯的 改善，大大拓寬了明膠的使用範圍。
[000引利用Maillard反應製備明膠-多糖接枝物的原理是明膠分子上的自由氨基與多 糖的還原性輕基在加熱條件下發生反應。利用Maillard反應製備的明膠-多糖接枝共聚物 可W製備得到負載多酷類納米粒子，可W用於炎症、癌症等疾病治療。然而，目前為止人們 對明膠與多糖的Maillard反應研究較少，工藝條件、功能性質開發還有待深入。傳統製備 明膠-多糖接枝物Maillard反應的條件為乾熱法（即固相反應），操作步驟先後涉及冷凍 乾燥、固相加熱等多個步驟；專利文獻1 (201210375599. 8)和專利文獻2 (201010504424. 3) 的實施例均在詳細步驟的操作記載，如專利文獻1的實施例1中"將溶液冷凍乾燥。將冷凍 乾燥後的固體置於裝有邸r飽和溶液的密閉容器中，保持相對溼度為79%，置於6(TC下進 行Maillard反應12-3化得到反應產物鹼法明膠-葡聚糖共價結合物。"專利文獻2中的實 施例部分也有同樣的製備步驟。其中，冷凍乾燥、固相加熱過程對設備要求比較嚴格，冷凍 乾燥需要高真空條件，固相加熱反應過程需要嚴格控制溫度和溼度，所需時間較長（通常 需要數天W上），容易導致團聚、加熱傳質不均勻、副反應較多，影響產品的質量，不利於工 業生產。
[0004] 由於現有技術中，微波是指波長Imm?0. Im範圍內的電磁波，頻率範圍是 300MHz?3000GHz。微波可W用來加熱，微波爐在民用、工業用上已得到了很好的普及。微 波在化學反應中主要用於極性分子溶劑吸收微波能而被快速加熱，而非極性分子溶劑幾乎 不吸收微波能，升溫很小。水、醇類、駿酸類等極性溶劑都在微波作用下被迅速加熱，具有反 應速度快的特點。目前該方法已用於大豆蛋白-糖的Maillard反應。如
[0005] [專利文獻3]:發明名稱一種大豆蛋白-糖接枝改性的方法專利號 200410041342. 4。該文獻雖然報導了通過微波Maillard反應可W製備大豆蛋白-糖接枝 物，但專利文獻3報導也表明反應後外觀色澤的變化和反應接枝度的情況，具體描述了當 接枝度大於20%，大豆蛋白-糖接枝反應產物均出現明顯的顏色變化（褐變反應），褐變產 物屬於是Maillard高級反應階段產物（類黑素）。由於類黑素對健康是不利的，因此，並不 利於其實際的接枝物的功能應用。也導致本領域技術人員認為微波該一技術並不利於生產 有一定接枝度的蛋白-糖接枝物，無法進行後續的工業化應用。


【發明內容】

[0006] 由於現有技術對製備明膠-多糖接枝物的諸多條件的限制，使得本領域技術人員 需要進一步研發更便捷的明膠-多糖接枝物製備技術，使得其可W更高效生產包覆多酷類 物質；所製得的明膠-多糖接枝物不但可有效的保證明膠-多糖接枝物的接枝度從而後續 包覆的同時，可W操作更方便反應時間短。本發明提供一種的簡單、高效、安全、環保的明 膠-多糖接枝物包覆多酷類物質的方法。
[0007] 本發明技術方案的製備步驟為：
[0008] (1)將明膠與多糖製得的混合水溶液調節抑值為8. 5?11. 5後，所得的混合水溶 液直接進行微波福射加熱IOmin?60min，從而得到接枝度大於20%的明膠-多糖接枝物 溶液；所述的微波福射加熱的溫度控制在80?95。加熱方式為間歇式加熱；明膠與多糖 的質量比在1:5?5:1之間；所述的多糖的數均分子量在化?IOOK之間；
[0009] (2)將多酷類物質的溶液直接加入到所述的明膠-多糖接枝物溶液中，調節反應 體系抑值為4?6 ;多酷類物質與明膠-多糖接枝物質量比為0. Ol: 1?10:1之間。
[0010] 所述的明膠採用鹼法明膠或酸法明膠，所述的多糖採用葡聚糖、半乳甘露聚糖、普 魯蘭多糖。
[0011] 本發明優選所述（1)步中所得的混合水溶液直接進行微波福射加熱20min? 60min，從而得到接枝度為20-40%的明膠-多糖接枝物溶液。
[0012] 發明人通過研究發現是所述（1)步中調節抑值為9?10時，有較佳的接枝度的 效果，特別是控制抑值為9. 5?10可控制到最佳的接枝度的效果。
[0013] 本發明的反應條件及設備簡單，時間大大縮短在一個小時內完成，反應產物不表 現明顯的褐色反應，水溶性好。特別是通過控制反應時間和抑值，可W明顯調節蛋白質一 多糖接枝物的接枝度，部分接枝度可W達到37%。由於本發明未引入其他有毒物質，反應後 也沒有出現團聚現象，本發明的Maillard反應產物不需要進一步分離，可W直接應用於生 物醫藥和食品等領域的功能材料開發。
[0014] 圖1為鹼法明膠與葡聚糖在不同抑條件下的接枝度結果。專利文獻3的研究表 明，大豆蛋白與糖的微波Maillard反應，反應產物外觀呈現黃色，需要超濾或離也分離。一 般來說，Maillard反應程度隨著抑的增加而提高，另一方面，pH的提高會引發副產物的急 劇增加。因此，專利文獻3的抑控制在6?8的範圍內。但是，發明人通過進一步的研究 意外的發現，在本發明中明膠與多糖的MaiIlard反應需要控制抑值8. 5?11. 5的範圍內 不但可W獲得很好的接枝度，與此同時我們發現明膠-多糖接枝物的產物外觀不呈現明顯 的黃色，未出現沉澱也無需分離。當抑>9. 5時，接枝度隨著抑的增加有所下降，pH為11. 5 時接枝度仍然在20% W上。發明人通過研究同時也發現，當抑值為12得到的微波反應產 物呈現明顯的黃色。由於微波反應對化學反應作用的機理研究是十分複雜與現有技術中採 用的固相反應也完全不同，除了熱效應之外，還存在非熱效應。通過與普通水浴加熱對比， 微波福射加熱能夠大大提高反應速度，說明微波福射對反應的促進機理主要來自於非熱效 應，能夠改變某些蛋白質或糖分子的結構，促使反應活性部位改變，反應活化能發生改變。 本發明在較高抑值、較長時間40min下仍能夠獲得較高接枝度（>20%)且無明顯褐變現象 的Maillard反應產物，發明人認為可能是微波福射對明膠與多糖的接枝反應的作用機理 不同於大豆蛋白與糖接枝反應的作用機理。對於線狀高分子明膠，微波福射下較高抑主要 促使明膠快速與多糖發生Maillard初級階段反應。而對於球狀高分子大豆蛋白，微波福射 下較高抑反而更容易促使其他副反應的發生。
[0015] 所述的明膠-多糖接枝物可用於直接包埋多酷類物質。所述多酷類物質採用薑黃 素、表沒食子兒茶素沒食子酸醋巧GCG)、茶多酷、白黎蘆醇、單寧。通過直接混合接枝物與 多酷溶液和調節抑的方法，便可W形成納米粒子，此時多酷類物質在納米粒子中的包封率 可W達到98%。該納米粒子具有W蛋白質和多酷為核（主要成分為明膠）、多糖為殼的結 構，即蛋白質分子主要位於納米粒子的內部，而親水性的多糖位於納米粒子的外部，起著穩 定界面的作用。利用本發明獲得的負載薑黃素的納米粒子，提高了薑黃素的水溶性，具有很 好的單分散性，用動態光散射測定流體力學直徑大約在70?500nm之間（圖2)。對比專利 文獻1，通過微波Maillard反應獲得的接枝物用於包埋多酷類物質，可W達到固相反應獲 得接枝物同樣的包封效果和分散效果，但是固相Maillard反應對反應設備要求較高、反應 工藝較為繁瑣、反應時間尤為兀長。
[0016] 本發明較現有技術相比，具有W下優點及有益效果；本發明採用微波加熱法，製備 了明膠-多糖接枝物。本發明方法設備工藝簡化，反應時間大大縮短，避免使用對人體和環 境有害的化學試劑，綠色環保，安全無毒，產物無需分離。主要通過控制反應抑和反應時間 實現對接枝度的調控，並避免生成類黑素一類的褐變物質。本發明方法工藝簡單，易於控 巧1|，可操作性強，適於工業化生產，克服了傳統乾熱法儀器設備過多、反應步驟繁瑣、反應時 間長、反應過程傳質不均勻的不足。利用本發明製備的明膠-多糖接枝物可W直接與多酷 類物質混合得到均勻分散的納米息浮液，實現多酷類物質的納米化包覆。本發明製備的接 枝物在開發多酷納米粒子、提高多酷水溶性方面有重要的應用價值。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017] 圖1.明膠-葡聚糖接枝物的接枝度與pH/反應時間關係圖 [001引圖2.負載薑黃素的明膠-葡聚糖納米粒子的粒徑分布圖

【具體實施方式】
[0019] W下實施例旨在說明本發明而不是對本發明的進一步限定。
[0020] 實施例1.
[0021] 鹼法明膠-葡聚糖接枝物的製備
[0022] 分別將酸法明膠、鹼法明膠與不同分子量的葡聚糖進行Maillard反應合成鹼法 明膠-葡聚糖共價結合物，方法如下；將鹼法明膠溶於去離子水中，配成5mg/mL的蛋白質 溶液後分別加入分子量為l〇K、40K、70K和500K的葡聚糖到上述溶液中配製成不同分子量 的葡聚糖和鹼法明膠的混合溶液。攬拌混合後調節溶液的抑值為9-10,然後將混合溶液 置於微波反應器內，微波爐功率設置為300W,間歇加熱3min ;然後冰浴3min,加熱總時間為 40min。反應得到產物鹼法明膠-葡聚糖接枝物，溶液外觀澄清，不呈現明顯黃色。
[0023] 表1.不同分子量的葡聚糖與酸法明膠、鹼法明膠形成的接枝度分析結果
[0024]

【權利要求】
1. 一種明膠-多糖接枝物包覆多酚類物質的方法，其特徵在於，製備步驟為： (1) 將明膠與多糖製得的混合水溶液調節pH值為8. 5?11. 5後，所得的混合水溶液直 接進行微波福射加熱lOmin?60min，從而得到接枝度大於20 %的明膠-多糖接枝物溶液； 所述的微波輻射加熱的溫度控制在80?95°C，加熱方式為間歇式加熱；明膠與多糖的質量 比在1:5?5:1之間；所述的多糖的數均分子量在1K?100K之間； (2) 將多酚類物質的溶液直接加入到所述的明膠-多糖接枝物溶液中，調節反應體系 pH值為4?6 ;多酚類物質與明膠-多糖接枝物質量比為0. 01:1?10:1之間。
2. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述的多酚類物質為茶多酚、EGCG、薑黃 素、單寧或白藜蘆醇。
3. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述多糖採用葡聚糖、半乳甘露聚糖和普 魯蘭多糖。
4. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述（1)步中所得的混合水溶液直接進行 微波輻射加熱20min?60min，從而得到接枝度為20?40%的明膠-多糖接枝物溶液。
5. 根據權利要求1-4任一項所述的方法，其特徵在於，所述（1)步中調節pH值為9? 10。
6. 根據權利要求1-4任一項所述的方法，其特徵在於，所述（1)步中調節pH值為9. 5? 10。
【文檔編號】C08L5/02GK104356406SQ201410604551
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年10月31日 優先權日:2014年10月31日
【發明者】李娟 , 張麗麗, 劉又年, 杜薇, 孫曉毅 申請人:中南大學