基于多糖和乳清蛋白的柑橘类黄酮递送载体构建及性能的评价研究

发布时间：2020-10-20 05:18

　　 柑橘种质资源丰富,主要有宽皮柑橘(Citrus reticulate)、柚(Citrus grandis)、柠檬(Citrus limon)、甜橙(Citrus sinensis)等重要的栽培类型。柑橘果实集食药用于一身,富含多种生物活性物质,如膳食纤维(Dietary fiber)、类黄酮(Flavonoids)、维生素(Vitamin)、矿物质(Mineral)、类柠檬苦素(Limonins)、香豆素类(Coumarins)和类胡萝卜素(Carotenoids)等,具有抗氧化、抗炎、抗癌和调节脂质代谢等功效。其中类黄酮因其优良的生理功能、药理和保健作用备受关注。柑橘果皮中含有丰富的类黄酮成分,提取柑橘果皮中的类黄酮并开发其食用和药用价值对柑橘资源的高效利用具有重要意义。许多类黄酮在体外表现出优良的活性,在生物体中受溶解度和吸收效率的影响致使生物利用度低,无法发挥功效。此外,类黄酮在加工或贮藏过程中易受环境胁迫(光、热、氧化和pH等),在胃肠道环境下不稳定,从而限制了它们的生理活性和潜在的健康促进作用。因此需要通过一些技术手段来提高类黄酮生物利用度。纳米技术在制药和食品工业中迅速发展,其主要应用之一是生物活性物质的纳米包封。纳米包封具有保护营养物质/药物的生理活性,隔绝外界环境的影响,控制释放,提高生物利用度等作用。本论文利用天然的多糖和蛋白构建微纳米载体,用于包封柑橘果皮类黄酮提取物,评估各载体的基本理化性质,期望构建出对柑橘类黄酮包封效率高、在胃肠道环境中稳定、能保护其生理活性,并具有缓释和控释作用的载体,旨在创新柑橘类黄酮的应用形式和提高其生物利用度和生物活性。首先本研究选取4个宽皮柑橘材料,分别是广西红皮橘(Guangxihongpiju,GX)、武隆酸橘(Wulongsuanju,WL)、椪柑3号(Penggansanhao,PS)和台湾椪柑(Taiwanpenggan,TP),利用HPLC分析了4种柑橘果皮提取物(Citrus peel extracts,CPE)中的主要类黄酮成分和含量,并探究了pH值和贮藏时间对类黄酮含量和抗氧化活性的影响。然后分别制备了乳清浓缩蛋白纳米粒子(Whey protein concentrate nanoparticles,WPC NPs)、阿拉伯胶(Gum arabic,GA)和WPC的复合乳液及微胶囊用于包封CPE,对其基本理化性质、体外释放特征、抗氧化活性等做了初步探索。最后利用WPC乳液包封橘皮素(Tangeretin,TAN),并分别加入肉桂醛(Cinnamaldehyde,CA)、阿拉伯胶(Gum arabic,GA)、羟丙基甲基纤维素(Hydroxypropyl methyl cellulose,HPMC)对WPC乳液进行界面修饰,通过体外消化特征和大鼠体内血浆浓度、组织分布来评估乳液递送体系对TAN生物利用度的潜在影响。本研究主要实验结果如下:1.柑橘果皮提取物中类黄酮组成及抗氧化活性HPLC定量分析结果表明柑橘果皮提取物(Citrus peel extracts,CPE)中主要类黄酮成分是橙皮苷(Hesperidin,HES)、橘皮素(Tangeretin,TAN)、川陈皮素(Nobiletin,NOB)、甜橙黄酮(Sinensetin,SIN)和5-去甲基川陈皮素(5-Demethylnobiletin,DEM),其中HES含量最丰富。4种CPE中类黄酮种类相同,但含量稍有差异。WL中含有较多的多甲氧基黄酮(Polymethoxylated flavones,PMFs)。GX中总酚(Total phenol content,TPC)和总黄酮(Total flavonoids content,TFC)含量最高,其抗氧化活性也最强。此外,本研究还探究了pH值和贮藏时间对CPE中类黄酮和抗氧化活性的影响,结果表明类黄酮对pH敏感,在强酸环境下(pH 2-3)更易降解,且抗氧化活性更低。随着贮藏时间的延长,TFC和抗氧化活性逐渐降低,并且在强酸环境下降解速率加快。2.WPC NPs的构建及基本理化性质采用钙离子交联法制备了WPC NPs,用于包封CPE。不同CPE包封进WPC NPs导致粒径和电位有差异,通过傅立叶红外光谱(Fourier transform infrared spectroscopy,FTIR)、荧光光谱(Fluorescence spectrum)和圆二色谱(Circular dichroism,CD)证明了类黄酮与WPC之间主要通过H-键和疏水力相互作用,并且CPE会改变WPC的二级结构,增强WPC的疏水性。WPC NPs在肠道中具有较好的稳定性,能控制类黄酮的释放,还可以提高CPE在肠道中的抗氧化活性。WPC NPs对CPE的最高包封效率为27.9±0.9%。3.GA及GA/WPC乳液与微胶囊GA乳液具有广泛的pH稳定性,在pH 2-7的范围内相对稳定,加入WPC对乳液界面进行修饰后,使乳液粒径增大,但对类黄酮的包封效果更好。为使乳液更方便贮藏和应用,我们采用喷雾干燥技术将其微胶囊化,微胶囊对CPE的包封效果较好,GA/WPC复合微胶囊对类黄酮的包封率高达97.60±0.99%。在贮藏过程中,加入了WPC的微胶囊展现出更好的保护效果,3个月后其类黄酮保留率为63.39±2.10%,而未包封的CPE中类黄酮保留率仅为19.29±0.57%。并且贮藏3个月后,微胶囊仍然具有良好的抗氧化活性,可作天然的营养补充剂。4.乳液对TAN体外消化及体内分布的影响加入GA、CA和HPMC对WPC乳液进行界面修饰后显著提高了乳液体系对TAN的包载率。体外消化过程中,不同乳液体系油脂消化速率不同,而加入Ca~(2+)形成WPC/HPMC乳液凝胶后,油脂消化受到抑制,2 h后并未消化完全。与MCT悬浮液相比,乳液体系极大提高了TAN的生物可及性,并且乳液凝胶中TAN的生物可及性比在乳液中高,这些结果表明乳液的结构和状态会影响其消化过程从而影响生物可及性。灌胃乳液的大鼠血浆中TAN浓度远远高于MCT悬浮液,这与体外消化结果TAN的生物可及性一致,表明乳液递送体系是一种优良的改善疏水性营养物质生物利用度的载体。加入HPMC后,进一步提高了TAN在大鼠血浆中的浓度并延长其在体内的循环时间。不同的乳液体系对TAN的组织分布有一定影响,TAN主要在肝脏和肾脏中积累。综上所述,我们可以得出以下结论:CPE中主要类黄酮成分相同,含量不同,类黄酮对pH值敏感,在酸性条件下溶解度降低且易被降解和破坏,随着贮藏时间的延长,类黄酮含量和抗氧化活性不断降低,并且酸性越强降解越快。WPC NPs和GA/WPC微胶囊均能保护类黄酮的抗氧化活性,而GA/WPC微胶囊对CPE的包封效果优于PNs和WPC NPs。乳液体系显著提高了TAN的生物可及性和TAN的血药浓度,并延长其在体内的循环时间,尤其是加入HPMC复合后,血浆中峰值浓度比MCT悬浮液提高了20倍左右,并将TAN在大鼠体内的代谢时间延长至22 h。组织分布结果表明TAN主要在肝脏和肾脏中代谢。
【学位单位】：西南大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2019
【中图分类】：R943
【部分图文】：

西南大学博士学位论文要膳食来源。类黄酮主要存在于柑橘果皮和 步开发利用柑橘果皮显得尤为重要。芳香环（A 和 B）和 个含氧杂环（C 环）的特征（图 1.1）。根据分子结构，类黄酮 般es），黄酮醇（Flavonols），异黄酮（Iso黄烷醇（Flavanols）6 大类。自 1990 年以来，类黄酮活跃的主要研究领域是化学、药理和分子生物学以及植物科学，后两个领域 2黄酮类化合物的健康作用直接相关的研究中内分泌学、神经科学和心脏病学。1990 年以活性成分，然而，从 2000 年开始，类黄酮主用[14]。

图 1.2 膳食类黄酮在胃肠道中的命运。Figure 1.2 Fate of dietary flavonoids at the GI tract[46].黄酮的应用挑战年来，类黄酮在功能食品、保健品和医药行业的应用吸引了学者的关注物制剂中的类黄酮由于具有较高的氧化还原能力，对环境胁迫（热、光 pH 等）不稳定、敏感、易被破坏、渗透性差且生物利用度低[47]。植物中酮及其特性总结在表 1.1 中。类黄酮提取物在临床上的应用，仍有许多待题，如提取不稳定性、成分复杂、毒性风险等问题[48]。而类黄酮的功效它的稳定性、生物活性、结构完整性和生物利用度。事实上，口服给药只有极小部分分子被吸收，因为胃部停留时间短、渗透性差、溶解度低们在食品加工、分配或储存过程中，或者在胃肠道环境（pH、酶、其他）中不稳定限制了它们生物活性和潜在的健康益处。此外，部分黄酮类速度非常快，导致棕色和/或不想要的气味逐渐出现，失去了许多活性，其应用[49]。许多柑橘类黄酮在体外实验中均表现出非常好的生物活性，

图 3.1 各 CPE 中主要类黄酮成分及含量，结果以平均值±SD 表示（n=3）。Figure 3.1 Main flavonoids and their contents in five citrus peel extracts. Data shown representmeans ± SD (n = 3 independent experiments).3.2.2 CPE 总酚总黄酮及抗氧化活性图 3.2 为四种 CPE 的 TPC 和 TFC 含量的比较。TPC 含量的变化范围为 56.44± 4.55 ~ 83.92 ± 9.10 mg GAE/g，四种 CPE 的 TPC 差异不显著（p < 0.05）。广西红皮橘果皮提取物 TPC 和 TFC 最高，椪柑 3 号最低。TFC 在四种 CPE 中的变幅为20.44 ± 1.49 ~ 43.43 ± 0.95 mg RE/g。广西红皮橘果皮提取物的 TFC 最高，武隆酸橘最低，具有差异显著性（p < 0.05），但与椪柑 3 号和台湾椪柑差异不明显。总的来看，各提取物 TPC 高于 TFC，TPC 大约是 TFC 的 2~3 倍。
【参考文献】

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本文编号：2848270