一种提高姜黄素水溶性的方法及其应用

：本发明属于食品添加剂和调味品领域，特别涉及一种提高姜黄素水溶性的方法。

背景技术

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背景技术：

1、姜黄素(curcumin，cur)是从姜科植物郁金块根、姜黄根茎、莪术根茎和天南星科植物根茎中提取的多酚类物质，是植物界极其罕见的具有二酮的酮类化合物，其化学式为c21h20o6，分子量为368.38g/mol。姜黄素分子中含有双键、羰基和酚羟基等活性基团，具有抗肿瘤、抗氧化、抑菌、抗肝纤维化、抗动脉粥样硬化、利胆、保护神经、调节机体肠道菌群平衡等生物活性。同时，姜黄素是目前世界上销量最大的天然食用色素之一，是世界卫生组织(who)和美国食品药品管理局(fda)以及多国准许用于食品的天然色素。依据其特性，姜黄素可作为着色剂和调味剂应用于咖喱粉配料、果汁、饮料、罐头和酱制卤类等食品。但由于姜黄素难溶于水，且在加工与储存过程中容易受光、温度、紫外光等外界因素的影响而降解失活，导致其在机体内的吸收率差、生物利用度低，极大地限制了其在水溶性基质食品、生物医药及农业等相关领域的应用，因此，提高姜黄素的水溶性是开发其潜在应用价值的关键所在。

2、壳寡糖(chitosan oligosaccharide，cos)又称几丁寡糖、寡聚氨基葡糖、甲壳低聚糖，由甲壳素脱乙酰基后的壳聚糖降解形成，是自然界带正电荷的水溶性低聚糖，也是可被人体吸收的动物性纤维素和膳食纤维。作为一种功能性食品成分，壳寡糖不仅能促进机体对钙与铁的吸收，而且能改善食品的味道和结构、提升食品的保水性，是多功能性食品添加剂。壳寡糖同时具有游离的氨基和羟基，这种特殊的化学结构使其具有优良的生物活性和生理功能。其主要的生理功能包括调节肠道微生态、增强免疫力、抗肿瘤、调节酸性内环境、调节神经系统及内分泌系统，并可有效预防和辅助治疗癌症、糖尿病、心脏病等心血管疾病。且壳寡糖安全无毒、可降解、生物相容性好，是天然功能性保健食品，被誉为“人类健康的金钥匙”。

3、多糖与多酚可通过共价键或非共价键发生分子间相互作用，且多糖能够改善多酚的抗氧化等生物活性。壳寡糖与β-胡萝卜素、橙皮苷、柚皮苷、槲皮素等物质形成的复合物水溶性良好，兼具壳寡糖和食品疏水功能因子的诸多生物活性，有效拓宽了其应用范围，增强了其使用效果。本发明将不同摩尔比的姜黄素与壳寡糖通过磁力搅拌法制备姜黄素-壳寡糖复合物，有效改善了姜黄素的水溶性。磁力搅拌法属于机械化学法，机械化学法是指通过机械作用而引起的化学反应，典型的机械化学反应是通过物质与物质分子之间的充分混合、研磨及碰撞来实现的。除此之外，基于微波、超声波等从机械能到化学能的转化也越来越受到食品与生物医药等相关领域的广泛关注。

技术实现思路

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技术实现要素：

1、本研究提供一种姜黄素-壳寡糖复合物的制备方法以改善食品疏水功能因子姜黄素的水溶性，并分析了复合物的抑菌活性，揭示了复合物的形成机制。

2、为解决上述技术问题，本发明采用磁力搅拌法制备姜黄素-壳寡糖复合物，并以复合物中姜黄素的溶解度为指标，筛选复合物最优制备摩尔比。通过牛津杯抑菌圈法分析复合物对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑制作用，并通过傅里叶红外光谱(ftir)探究复合物中姜黄素与壳寡糖分子间的相互作用机制。

3、本发明提供的技术方案之一，是制备不同姜黄素与壳寡糖摩尔比的姜黄素-壳寡糖复合物，所述壳寡糖的分子量为1800da，脱乙酰度为90.6％；

4、进一步地，姜黄素与壳寡糖的摩尔比为1:10～2:1，相比于游离姜黄素，复合物中姜黄素的增溶效果最好；

5、优选地，姜黄素与壳寡糖的摩尔比为1:7，复合物中姜黄素的溶解度达到最大值301.94±4.90μg/ml，相比于游离姜黄素，提高了862.69倍。

6、本发明提供的技术方案之二，是探究姜黄素-壳寡糖复合物对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑制作用效果；

7、进一步地，姜黄素药物浓度为86μg/ml的复合物对大肠杆菌的抑制圈直径为18.74±0.47a mm，相比于同药物浓度的游离姜黄素(9.46±0.13b mm)，其对大肠杆菌的抑制作用显著增强；

8、进一步地，姜黄素药物浓度为86μg/ml的复合物对金黄色葡萄球菌的抑制圈直径为34.24±0.09a mm，相比于同药物浓度的游离姜黄素(10.43±0.32b mm)，其对金黄色葡萄菌的抑制作用显著增强。

9、有益效果：

10、本发明提供了一种通过磁力搅拌法制备复合物来提高食品疏水功能因子姜黄素溶解度的方法，且复合物对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌具有显著的抑制作用。本发明操作步骤简单，无需复杂设备仪器，制备成本低且清洁无污染。

11、基于试验结果，当姜黄素与壳寡糖的摩尔比为1:7时，复合物中姜黄素的溶解度最高(301.94±4.90μg/ml)，相比于游离姜黄素(0.35±0.01μg/ml)提高了862.69倍。相比于游离姜黄素，复合物对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌具有更好的抑制作用。且姜黄素-壳寡糖复合物的形成与姜黄素的酚-oh和壳寡糖的氨基之间的非共价键的氢键相互作用有关。

12、本发明将具有抑菌、抗肿瘤、抗氧化、抗炎等生物活性的姜黄素与具有抗癌、抗菌、抗凝、抗动脉粥样硬化、利胆等生物活性的壳寡糖相结合，其复合物的生物活性得到进一步的提高。本发明可应用于食品(咖喱粉配料、复合调料、面制品、酱制品、肉制品、肠类制品及功能饮料等的生产与加工)、生物医药、农业及化妆品行业等。

技术特征：

1.一种可提高姜黄素溶解度的姜黄素-壳寡糖复合物的制备方法，其特征在于，所述复合物中姜黄素与壳寡糖的摩尔比为1:10～2:1，壳寡糖的分子量为1000～2000da。

2.如权利要求1所述的复合物，其特征在于，所述复合物中姜黄素与壳寡糖的摩尔比为1:7，壳寡糖的分子量为1800da。

3.如权利要求1所述的复合物制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

4.如权利要求3所述的复合物制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

5.如权利要求3所述的复合物制备方法，其特征在于，所述壳寡糖溶液可改善姜黄素的溶解度。

6.如权利要求3所述的复合物制备方法，其特征在于，所述的壳寡糖水溶液有效提高了姜黄素的溶解度，相比于游离姜黄素，复合物中姜黄素的水溶性提高了862.69倍。

7.如权利要求3所述的复合物制备方法，其特征在于，相比于游离姜黄素，姜黄素-壳寡糖复合物中的姜黄素对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌具有更好的抑制作用。

技术总结
本发明属于食品添加剂和调味品领域，特别涉及提供一种提高姜黄素水溶性的方法。本发明采用多酚化合物姜黄素和自然界中唯一带正电荷的碱性氨基活性低聚糖‑壳寡糖为原料，通过磁力搅拌法制备姜黄素‑壳寡糖复合物，以提高姜黄素的溶解度，并以溶解度为指标筛选复合物最优制备摩尔比，考察复合物对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑制作用，并进一步分析姜黄素与壳寡糖分子间的相互作用，揭示姜黄素‑壳寡糖复合物的形成机制。

技术研发人员：翟星辰,郭玉,任迪峰,郭子烟
受保护的技术使用者：北京林业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15