一种明胶-多糖接枝物包覆多酚类物质的方法
【专利摘要】本发明涉及一种明胶-多糖接枝物包覆多酚类物质的方法。反应步骤如下：混合明胶与多糖溶液，调节溶液pH值为8.5～11.5，然后将混合溶液放置于微波反应器内维持在80～95℃下进行间歇式加热10～60min，冷却后即可得到接枝度大于20％明胶-多糖接枝物。本发明方法工艺简单，易于控制，可操作性强，适于工业化生产，克服了传统干热法仪器设备过多、反应步骤繁琐、反应时间长、反应过程传质不均匀的不足。利用本发明制备的明胶-多糖接枝物可以直接与茶多酚混合得到均匀分散的纳米悬浮液，实现茶多酚的纳米化包覆。
【专利说明】-种明胶-多糖接枝物包覆多齡类物质的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种明胶-多糖接枝物的包覆多酷类物质的方法，属于高分子化学、 生物材料、功能食品【技术领域】。
【背景技术】
[0002] 明胶是一种从动物的结缔或表皮组织中的胶原部分水解出来的蛋白质。由于它的 可生物降解性，低免疫原性，在食品、日化、生物医药等领域应用很广。通过多糖对明胶或者 明胶材料进行改性，在明胶的水溶性、抗菌性、抗酶解性、抗蛋白吸附性质等方面有明显的 改善，大大拓宽了明胶的使用范围。
[000引利用Maillard反应制备明胶-多糖接枝物的原理是明胶分子上的自由氨基与多 糖的还原性轻基在加热条件下发生反应。利用Maillard反应制备的明胶-多糖接枝共聚物 可W制备得到负载多酷类纳米粒子，可W用于炎症、癌症等疾病治疗。然而，目前为止人们 对明胶与多糖的Maillard反应研究较少，工艺条件、功能性质开发还有待深入。传统制备 明胶-多糖接枝物Maillard反应的条件为干热法（即固相反应），操作步骤先后涉及冷冻 干燥、固相加热等多个步骤；专利文献1 (201210375599. 8)和专利文献2 (201010504424. 3) 的实施例均在详细步骤的操作记载，如专利文献1的实施例1中"将溶液冷冻干燥。将冷冻 干燥后的固体置于装有邸r饱和溶液的密闭容器中，保持相对湿度为79%，置于6(TC下进 行Maillard反应12-3化得到反应产物碱法明胶-葡聚糖共价结合物。"专利文献2中的实 施例部分也有同样的制备步骤。其中，冷冻干燥、固相加热过程对设备要求比较严格，冷冻 干燥需要高真空条件，固相加热反应过程需要严格控制温度和湿度，所需时间较长（通常 需要数天W上），容易导致团聚、加热传质不均匀、副反应较多，影响产品的质量，不利于工 业生产。
[0004] 由于现有技术中，微波是指波长Imm?0. Im范围内的电磁波，频率范围是 300MHz?3000GHz。微波可W用来加热，微波炉在民用、工业用上已得到了很好的普及。微 波在化学反应中主要用于极性分子溶剂吸收微波能而被快速加热，而非极性分子溶剂几乎 不吸收微波能，升温很小。水、醇类、駿酸类等极性溶剂都在微波作用下被迅速加热，具有反 应速度快的特点。目前该方法已用于大豆蛋白-糖的Maillard反应。如
[0005] [专利文献3]:发明名称一种大豆蛋白-糖接枝改性的方法专利号 200410041342. 4。该文献虽然报道了通过微波Maillard反应可W制备大豆蛋白-糖接枝 物，但专利文献3报道也表明反应后外观色泽的变化和反应接枝度的情况，具体描述了当 接枝度大于20%，大豆蛋白-糖接枝反应产物均出现明显的颜色变化（褐变反应），褐变产 物属于是Maillard高级反应阶段产物（类黑素）。由于类黑素对健康是不利的，因此，并不 利于其实际的接枝物的功能应用。也导致本领域技术人员认为微波该一技术并不利于生产 有一定接枝度的蛋白-糖接枝物，无法进行后续的工业化应用。
【发明内容】
[0006] 由于现有技术对制备明胶-多糖接枝物的诸多条件的限制，使得本领域技术人员 需要进一步研发更便捷的明胶-多糖接枝物制备技术，使得其可W更高效生产包覆多酷类 物质；所制得的明胶-多糖接枝物不但可有效的保证明胶-多糖接枝物的接枝度从而后续 包覆的同时，可W操作更方便反应时间短。本发明提供一种的简单、高效、安全、环保的明 胶-多糖接枝物包覆多酷类物质的方法。
[0007] 本发明技术方案的制备步骤为：
[0008] (1)将明胶与多糖制得的混合水溶液调节抑值为8. 5?11. 5后，所得的混合水溶 液直接进行微波福射加热IOmin?60min，从而得到接枝度大于20%的明胶-多糖接枝物 溶液；所述的微波福射加热的温度控制在80?95。加热方式为间歇式加热；明胶与多糖 的质量比在1:5?5:1之间；所述的多糖的数均分子量在化?IOOK之间；
[0009] (2)将多酷类物质的溶液直接加入到所述的明胶-多糖接枝物溶液中，调节反应 体系抑值为4?6 ;多酷类物质与明胶-多糖接枝物质量比为0. Ol: 1?10:1之间。
[0010] 所述的明胶采用碱法明胶或酸法明胶，所述的多糖采用葡聚糖、半乳甘露聚糖、普 鲁兰多糖。
[0011] 本发明优选所述（1)步中所得的混合水溶液直接进行微波福射加热20min? 60min，从而得到接枝度为20-40%的明胶-多糖接枝物溶液。
[0012] 发明人通过研究发现是所述（1)步中调节抑值为9?10时，有较佳的接枝度的 效果，特别是控制抑值为9. 5?10可控制到最佳的接枝度的效果。
[0013] 本发明的反应条件及设备简单，时间大大缩短在一个小时内完成，反应产物不表 现明显的褐色反应，水溶性好。特别是通过控制反应时间和抑值，可W明显调节蛋白质一 多糖接枝物的接枝度，部分接枝度可W达到37%。由于本发明未引入其他有毒物质，反应后 也没有出现团聚现象，本发明的Maillard反应产物不需要进一步分离，可W直接应用于生 物医药和食品等领域的功能材料开发。
[0014] 图1为碱法明胶与葡聚糖在不同抑条件下的接枝度结果。专利文献3的研究表 明，大豆蛋白与糖的微波Maillard反应，反应产物外观呈现黄色，需要超滤或离也分离。一 般来说，Maillard反应程度随着抑的增加而提高，另一方面，pH的提高会引发副产物的急 剧增加。因此，专利文献3的抑控制在6?8的范围内。但是，发明人通过进一步的研究 意外的发现，在本发明中明胶与多糖的MaiIlard反应需要控制抑值8. 5?11. 5的范围内 不但可W获得很好的接枝度，与此同时我们发现明胶-多糖接枝物的产物外观不呈现明显 的黄色，未出现沉淀也无需分离。当抑>9. 5时，接枝度随着抑的增加有所下降，pH为11. 5 时接枝度仍然在20% W上。发明人通过研究同时也发现，当抑值为12得到的微波反应产 物呈现明显的黄色。由于微波反应对化学反应作用的机理研究是十分复杂与现有技术中采 用的固相反应也完全不同，除了热效应之外，还存在非热效应。通过与普通水浴加热对比， 微波福射加热能够大大提高反应速度，说明微波福射对反应的促进机理主要来自于非热效 应，能够改变某些蛋白质或糖分子的结构，促使反应活性部位改变，反应活化能发生改变。 本发明在较高抑值、较长时间40min下仍能够获得较高接枝度（>20%)且无明显褐变现象 的Maillard反应产物，发明人认为可能是微波福射对明胶与多糖的接枝反应的作用机理 不同于大豆蛋白与糖接枝反应的作用机理。对于线状高分子明胶，微波福射下较高抑主要 促使明胶快速与多糖发生Maillard初级阶段反应。而对于球状高分子大豆蛋白，微波福射 下较高抑反而更容易促使其他副反应的发生。
[0015] 所述的明胶-多糖接枝物可用于直接包埋多酷类物质。所述多酷类物质采用姜黄 素、表没食子儿茶素没食子酸醋巧GCG)、茶多酷、白黎芦醇、单宁。通过直接混合接枝物与 多酷溶液和调节抑的方法，便可W形成纳米粒子，此时多酷类物质在纳米粒子中的包封率 可W达到98%。该纳米粒子具有W蛋白质和多酷为核（主要成分为明胶）、多糖为壳的结 构，即蛋白质分子主要位于纳米粒子的内部，而亲水性的多糖位于纳米粒子的外部，起着稳 定界面的作用。利用本发明获得的负载姜黄素的纳米粒子，提高了姜黄素的水溶性，具有很 好的单分散性，用动态光散射测定流体力学直径大约在70?500nm之间（图2)。对比专利 文献1，通过微波Maillard反应获得的接枝物用于包埋多酷类物质，可W达到固相反应获 得接枝物同样的包封效果和分散效果，但是固相Maillard反应对反应设备要求较高、反应 工艺较为繁琐、反应时间尤为兀长。
[0016] 本发明较现有技术相比，具有W下优点及有益效果；本发明采用微波加热法，制备 了明胶-多糖接枝物。本发明方法设备工艺简化，反应时间大大缩短，避免使用对人体和环 境有害的化学试剂，绿色环保，安全无毒，产物无需分离。主要通过控制反应抑和反应时间 实现对接枝度的调控，并避免生成类黑素一类的褐变物质。本发明方法工艺简单，易于控 巧1|，可操作性强，适于工业化生产，克服了传统干热法仪器设备过多、反应步骤繁琐、反应时 间长、反应过程传质不均匀的不足。利用本发明制备的明胶-多糖接枝物可W直接与多酷 类物质混合得到均匀分散的纳米息浮液，实现多酷类物质的纳米化包覆。本发明制备的接 枝物在开发多酷纳米粒子、提高多酷水溶性方面有重要的应用价值。
【专利附图】
【附图说明】
[0017] 图1.明胶-葡聚糖接枝物的接枝度与pH/反应时间关系图 [001引图2.负载姜黄素的明胶-葡聚糖纳米粒子的粒径分布图
【具体实施方式】
[0019] W下实施例旨在说明本发明而不是对本发明的进一步限定。
[0020] 实施例1.
[0021] 碱法明胶-葡聚糖接枝物的制备
[0022] 分别将酸法明胶、碱法明胶与不同分子量的葡聚糖进行Maillard反应合成碱法 明胶-葡聚糖共价结合物，方法如下；将碱法明胶溶于去离子水中，配成5mg/mL的蛋白质 溶液后分别加入分子量为l〇K、40K、70K和500K的葡聚糖到上述溶液中配制成不同分子量 的葡聚糖和碱法明胶的混合溶液。揽拌混合后调节溶液的抑值为9-10,然后将混合溶液 置于微波反应器内，微波炉功率设置为300W,间歇加热3min ;然后冰浴3min,加热总时间为 40min。反应得到产物碱法明胶-葡聚糖接枝物，溶液外观澄清，不呈现明显黄色。
[0023] 表1.不同分子量的葡聚糖与酸法明胶、碱法明胶形成的接枝度分析结果
[0024]
【权利要求】
1. 一种明胶-多糖接枝物包覆多酚类物质的方法，其特征在于，制备步骤为： (1) 将明胶与多糖制得的混合水溶液调节pH值为8. 5?11. 5后，所得的混合水溶液直 接进行微波福射加热lOmin?60min，从而得到接枝度大于20 %的明胶-多糖接枝物溶液； 所述的微波辐射加热的温度控制在80?95°C，加热方式为间歇式加热；明胶与多糖的质量 比在1:5?5:1之间；所述的多糖的数均分子量在1K?100K之间； (2) 将多酚类物质的溶液直接加入到所述的明胶-多糖接枝物溶液中，调节反应体系 pH值为4?6 ;多酚类物质与明胶-多糖接枝物质量比为0. 01:1?10:1之间。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的多酚类物质为茶多酚、EGCG、姜黄 素、单宁或白藜芦醇。
3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多糖采用葡聚糖、半乳甘露聚糖和普 鲁兰多糖。
4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述（1)步中所得的混合水溶液直接进行 微波辐射加热20min?60min，从而得到接枝度为20?40%的明胶-多糖接枝物溶液。
5. 根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述（1)步中调节pH值为9? 10。
6. 根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述（1)步中调节pH值为9. 5? 10。
【文档编号】C08L5/02GK104356406SQ201410604551
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2014年10月31日 优先权日:2014年10月31日
【发明者】李娟 , 张丽丽, 刘又年, 杜薇, 孙晓毅 申请人:中南大学