pH敏感型淀粉基微胶囊制备及其对维生素E释放特性的影响

发布时间：2020-10-10 06:37

　　随着经济快速发展和生活水平提高,人们对功能性食品的需求日益增加。但功能因子通常存在水溶性差、对环境条件敏感、易被上消化道破坏、生物利用度低等问题,限制了其在食品中的应用。因此,功能因子的保护及其体内外稳态化研究一直受到广泛关注。其中,pH敏感型功能因子运载体系能够根据人体消化道pH值变化产生显著应答,实现功能因子的定点、定量释放,从而提高其生物利用度。目前,pH敏感型载体材料通常为低毒性合成高分子化合物,不适合应用在食品体系中。而淀粉是一种天然高分子物质,含有多羟基基团,结构易改造,将其作为pH敏感型载体用于包埋、保护功能因子具有一定研究意义和发展前景。本论文以人体消化道内环境pH值的差异为出发点,对普通玉米淀粉进行酸解和羧甲基化双重改性制备pH敏感型酸解-羧甲基淀粉,将其与黄原胶复配作为壁材,构建一种天然无毒的pH敏感型淀粉基载体;选择维生素E作为脂溶性功能因子模型,通过改变酸解-羧甲基淀粉取代度及壁材复配比,优化微胶囊制备工艺,实现维生素E在小肠上端的pH敏感型释放及生物利用度的提高。论文的主要研究内容如下:首先,成功制备出低、中、高三种取代度的酸解-羧甲基淀粉并对其特性进行研究。傅里叶红外光谱、扫描电镜结果表明:pH敏感型基团-羧甲基被成功地引入到淀粉颗粒中;Zeta-电位证明,原淀粉及酸解淀粉不具备pH敏感性,而经醚化改性后的淀粉颗粒表面带电量会随pH变化发生显著改变(p0.05),具有很强的pH敏感性;从氯化物残留、硫酸盐残留及细胞毒性三个方面系统评价了不同取代度淀粉载体材料的安全性,证实本论文制备的pH敏感型酸解-羧甲基淀粉安全性较高,适用于食品体系。其次,利用pH敏感型酸解-羧甲基淀粉和耐酸、抗酶解的黄原胶构建复配载体,并对载体pH敏感机理进行初探。在不同pH溶液中测定复配载体的透光率和粒径,结果显示:随着溶液pH的升高,黄原胶/酸解-羧甲基淀粉复配载体透光率增大、颗粒溶胀,说明其具有pH敏感性能;此外,在高pH环境下,黄原胶的加入对复配载体溶胀行为具有一定阻碍作用。接着,以pH敏感型复配载体作为连续相,维生素E作为分散相,制备了O/W乳液并对其特性进行研究。以乳化稳定性及体外模拟释放行为作为考察指标,确定制备乳液时较优的的固形物含量和芯壁比分别为15 g/100 g和1:6。分析乳液乳化稳定性及静态流变学特性,结果表明,高取代度的酸解-羧甲基淀粉与黄原胶有较好的相容性,且两者制备的乳液乳化稳定性较高。最后,以黄原胶和酸解-羧甲基淀粉作为复配壁材、维生素E作为芯材制备微胶囊,考察复配载体对微胶囊特性的影响,结果显示:取代度及复配比对包埋率、装载率无显著影响;淀粉取代度、黄原胶/酸解-羧甲基淀粉相容性及微胶囊热稳定性之间存在明显正相关性(p0.05);淀粉取代度和壁材复配比对微胶囊体外模拟释放行为有较大影响,当取代度为0.6074、壁材复配比为1:20时,制备的维生素E微胶囊具有最明显的pH敏感型释放特性,体现在从模拟胃液(pH 1.2)转移至模拟肠液(pH 6.8)后的前30 min内释放率高达51.01%(m/m),最终累积释放率达到100.00%(m/m);释放动力学方程表明:载体在模拟胃液中以Fick扩散、Fick扩散-载体降解溶蚀作用为主;在模拟肠液中以载体降解溶蚀为主,进一步证明在高pH环境下载体结构变得疏松,更有利于芯材的释放。为进一步探究微胶囊体内释放行为,选取淀粉取代度为0.6074,黄原胶/酸解-羧甲基淀粉复配比为1:20制备维生素E微胶囊,采用荧光标记示踪法观察并测定了维生素E在大鼠胃肠道中的转运及释放情况,结果表明该运载体系可以有效地保护维生素E至小肠释放、吸收,从而提高其生物利用度。
【学位单位】：江南大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TS231;TS218
【部分图文】：

技术路线图,课题研究,稳态,淀粉基

江南大学硕士学位论文methyl Starch，H-CMS），与 XG 复配后通过喷雾干燥自组装稳态化技术包埋脂溶性因子模型-维生素 E，构建天然、安全的 pH 敏感型淀粉基微胶囊，并对运载体系的特性及稳态化进行研究，探究载体在其中发挥的作用机制。主要研究技术路线如下示：

普通玉米淀粉,酸解,羧甲基淀粉,取代度

图 3-3 普通玉米淀粉、酸解普通玉米淀粉及不同取代度酸解-羧甲基淀粉扫描电（a）普通玉米淀粉；（b）酸解普通玉米淀粉；（c）DS=0.2541；（d）DS=0.4382；（e）DS=0.6074（放大倍数为 1200×）Fig. 3-3 Scanning electron micrographs of NCS, H-NCS and H-CMS with different(a) NCS; (b) H-NCS; (c) DS=0.2541; (d) DS=0.4382; (e) DS=0.6074 (magnification: 晶结构al 等[87]研究发现羧甲基化反应不仅发生在淀粉颗粒的表面，还发生在因此醚化改性会同时破坏淀粉颗粒的无定形区和结晶区，这一结论定结晶结构来进行验证。DS=0.4382DS=0.6074

微胶囊,复配比例,取代度,扫描电镜图

江南大学硕士学位论文经包埋的维生素 E 红外谱图相比，喷雾之后的微胶囊在 2845.62-2961.6及亚甲基伸缩振动峰、1463.71 cm-1处的芳烃吸收峰以及 650-900 cm-1处峰变弱，这些吸收峰均为维生素 E 特征峰[108]，说明大部分维生素 E 被囊中。另外，微胶囊谱图中未出现新的吸收峰，说明在喷雾干燥过程中 H素 E 三者之间未发生化学反应。形貌囊颗粒的孔隙度、表面完整性以及芯材在微胶囊中的分布状态均会影响另外，颗粒外部表面光滑程度也会影响微胶囊粉末产品流动性[109]，因面形貌进行观察是十分有必要的。

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