一种自组装原花青素纳米复合物的制备方法与流程

本发明涉及食品加工技术领域，尤其涉及一种自组装原花青素纳米复合物的制备方法。

背景技术：

原花青素是以黄烷-3-醇为结构单元，通过c-c键聚合而成的天然多酚化合物。自然界中，原花青素的来源丰富，分布广泛，如葡萄籽、苹果、花生皮等。研究证明，这些食源性原花青素不但易于被人们摄取，而且具有极强的抗氧化活性和自由基清除能力。在医药保健领域，原花青素被证明可以用于防治心血管疾病、降血压、降血脂、防动脉粥样硬化等。但是，原花青素在应用中存在一定的局限性。原花青素中的酚羟基结构使得其在自然环境中易被氧化，并且，原花青素对光、热、氧气等环境条件十分敏感，此外，原花青素这种水溶性分子在生物体内不易透过细胞膜，生物利用度低，半衰期短。这些因素综合限制了原花青素的应用。

纳米复合物由于其特有的小尺寸效应和量子效应，具有靶向性和缓释效果。纳米复合物的制备方法主要包括乳液聚合法、界面聚合法、自组装法等。其中，自组装是包埋生物活性化合物的有效途径，其定义为基本结构单元，如分子、纳米材料等，在氢键、亲疏水作用、范德华力、静电力等非共价键作用下，自发形成有序结构或形态的过程，其制备过程简单，易操作，不需要使用交联剂，可以产生稳定的纳米尺寸颗粒。蛋白-多糖通过自组装形成的接枝物与它们的构造单元相比，具有更好的两亲性和表面活性作用，加上其良好的生物相容性和生物可降解性，使得它在生物活性物质的包埋研究中发挥有独特的优势。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种不添加有机溶剂，操作简便、安全性高、稳定性好、具有良好生物相容性和生物可降解性的可食用原花青素纳米复合物的制备方法。

技术实现要素：

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是原花青素对光、热、氧气等环境条件十分敏感，且在生物体内不易透过细胞膜，生物利用度低，半衰期短。

为实现上述目的，本发明提供了自组装原花青素纳米复合物的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：制备酪蛋白与麦芽糊精混合物

将酪蛋白和麦芽糊精加入磷酸盐缓冲液中，用磁力搅拌器搅拌混合，得到酪蛋白和麦芽糊精的磷酸盐溶液，在室温下水合后，冷冻干燥，得到酪蛋白与麦芽糊精冻干物，备用；

步骤2：制备酪蛋白-麦芽糊精接枝物

将所述酪蛋白与麦芽糊精冻干物碾碎后过筛网，用带孔的锡箔纸封好，置于密闭容器中进行自组装和美拉德反应，得到酪蛋白-麦芽糊精接枝物，存放于4℃下备用；

步骤3：制备原花青素溶液和酪蛋白-麦芽糊精混合溶液

称取原花青素溶解于去离子水中，磁力搅拌均匀至完全溶解，得到原花青素溶液；称取所述酪蛋白-麦芽糊精接枝物溶解于磷酸盐缓冲液中，得到酪蛋白-麦芽糊精接枝物混合溶液；

步骤4：制备原花青素纳米复合物

将所述原花青素溶液缓慢倒入所述酪蛋白-麦芽糊精混合溶液中，在常温下磁力搅拌均匀，随后进行预冷冻处理，再进行冷冻干燥，最终获得酪蛋白-麦芽糊精原花青素纳米复合物。

进一步地，所述步骤1中，所述搅拌混合的时间为1h，所述水合的时间为24h，所述冷冻干燥的时间为48h。

进一步地，所述步骤1中，所述酪蛋白与所述麦芽糊精的质量比为1:2。

进一步地，所述步骤1中，所述磷酸盐缓冲液的浓度为0.2m，ph为6.0～8.0。

进一步地，所述步骤1中，所述酪蛋白和麦芽糊精的磷酸盐溶液中，调节所述酪蛋白浓度至0.5％～1％(w/v)。

进一步地，所述步骤2中，所述筛网目数为80目。

进一步地，所述步骤2中，所述自组装和美拉德反应的条件为相对湿度79％，温度60℃，时间15～25h。

进一步地，所述步骤3中，控制所述酪蛋白-麦芽糊精接枝物混合液浓度为1％～2.5％(w/v)。

进一步地，所述步骤3中，称取的所述原花青素与所述酪蛋白-麦芽糊精接枝物的质量比为2:5。

进一步地，其特征在于，所述步骤4中，所述预冷冻处理的温度为-18℃，时间为24h。

本发明提供一种自组装原花青素纳米复合物制备方法至少具有以下有益的技术效果：

1、本发明使用的酪蛋白是牛奶中的一种伸展性蛋白，能够平衡高净电荷和低内疏水性，与多酚的结合力强。

2、本发明酪蛋白与麦芽糊精进行自组装形成两亲性生物聚合物的过程简单快速，并可以产生稳定的纳米尺寸颗粒，所得产品具有良好的两亲性、表面活性、生物相容性和生物可降解性，并显著改善了蛋白在应用中因溶解性不佳带来的局限性

3、本发明制备方法中，酪蛋白、麦芽糊精、原花青素之间可以自发地通过非共价键相互作用进行结合，操作简便，对设备要求不高，适合工业大规模生产。工艺过程中不涉及有机溶剂的使用，安全性较高，适合食品、健康、医药领域的应用。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1是本发明一个较佳实施例的一种自组装纳米复合物制备方法所制备的酪蛋白-麦芽糊精原花青素纳米复合物的扫描电镜图片。

具体实施方式

以下参考说明书附图介绍本发明的一个优选实施例，使其技术内容更加清楚和便于理解。本发明可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本发明的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。

本实施例中的自组装原花青素纳米复合物的制备方法如下：

步骤1：制备酪蛋白与麦芽糊精混合物

称取质量比为1:2的酪蛋白和麦芽糊精，用0.2mph7.0的磷酸盐缓冲液溶解酪蛋白与麦芽糊精，调节酪蛋白浓度至1％(w/v)，并用磁力搅拌器搅拌混合1h，使其形成均匀溶液。在室温20℃下水合24h，然后冷冻干燥48h，得到酪蛋白与麦芽糊精冻干物。

步骤2：制备酪蛋白-麦芽糊精接枝物

将酪蛋白与麦芽糊精冻干物碾碎，并过80目筛，用带孔的锡箔纸封好，在相对湿度79％、温度为60℃的条件下，置于密闭容器中反应15h，得到自组装和美拉德反应产物酪蛋白-麦芽糊精接枝物，存放于4℃下备用。

步骤3：制备原花青素溶液和酪蛋白-麦芽糊精混合溶液

称取与酪蛋白-麦芽糊精接枝物的质量比为2:5的原花青素，将原花青素溶于去离子水中，搅拌均匀，使其全部溶解得到原花青素溶液。将酪蛋白-麦芽糊精接枝物溶解于浓度为0.2m，ph值为7.0的磷酸盐缓冲液中，调节浓度至2.5％(w/v)，得到酪蛋白-麦芽糊精接枝物混合溶液。

步骤4：制备原花青素纳米复合物

将原花青素溶液缓慢倒入酪蛋白-麦芽糊精接枝物混合溶液中，控制原花青素与酪蛋白-麦芽糊精接枝物的质量比为2:5，在常温下搅拌均匀，在-18℃下预冷冻处理24h后进行冷冻干燥，最终获得酪蛋白-麦芽糊精原花青素纳米复合物(如图1所示)。

对照例

步骤1：称取一定量酪蛋白，用浓度为0.2m，ph值为7.0的磷酸盐缓冲液溶解酪蛋白，调节酪蛋白浓度至1％(w/v)，并用磁力搅拌器搅拌混合1h，使其形成均匀的酪蛋白磷酸盐溶液。

步骤2：将一定量的原花青素溶于去离子水中，搅拌均匀，使其全部溶解得到原花青素溶液。

步骤3：将原花青素溶液缓慢倒入酪蛋白磷酸盐溶液中，控制原花青素与酪蛋白的质量比为2:5，在常温下搅拌均匀，-18℃下预冷冻处理24h后进行冷冻干燥，最终获得酪蛋白-原花青素纳米复合物。

对实施例、对照例所得的原花青素纳米复合物的包埋率、平均粒径、多分散性指数pdi、zeta电位以及贮藏稳定性进行了比较，如表1所示：

表1.实施例和对比例制备纳米复合物的比较

由表1可知，经过28天贮藏后，对照例的酪蛋白-原花青素纳米复合物其包埋率与实施例酪蛋白-麦芽糊精原花青素纳米复合物相比显著下降，粒径显著增加。

通过上述对比可以发现，与酪蛋白-麦芽糊精原花青素纳米复合相比，选用纯酪蛋白对原花青素包埋后，其贮藏稳定性大大降低。这是因为酪蛋白在长期贮藏过程中会导致聚集沉淀，使得其粒径增加，同时，蛋白聚集物的形成导致纳米复合物结构的失稳，可能会使得更多的原花青素扩散到蛋白表面，造成包埋率的降低。而麦芽糊精接枝到酪蛋白上之后，在一定程度上改变了酪蛋白的空间结构，引进了较大的空间位阻。多糖链的存在充当了酪蛋白与酪蛋白之间的屏障，阻止了蛋白之间的桥连。所以可以看出，酪蛋白-麦芽糊精接枝物这种两亲性生物聚合物对原花青素具有更有效的包埋效果。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。