一种光稳定性的虾青素纳米颗粒及其制备方法与流程

1.本发明涉及一种光稳定性的虾青素纳米颗粒及其制备方法，属于微纳米颗粒领域。


背景技术：

2.虾青素是一种广泛分布于自然界的酮式类胡萝卜素，在虾、蟹、鲑鱼、藻类等海洋生物中均可找到。虾青素是一种脂溶性类胡萝卜素，具有很强的抗氧化活性，被誉为"超级抗氧化剂”。虾青素分子结构中含有两个β-紫罗兰酮环、11个共轭双键以及不饱和α-羟基酮都具有比较活泼的电子效应，能向自由基提供电子或吸引自由基未配对电子，使其易与自由基反应而清除自由基，从而起到抗氧化、抗紫外线、抗皱纹等作用。由于具有清除自由基的能力，虾青素还是潜在的治疗如心血管疾病、糖尿病、胃病等病症的药物，而且能够缓解眼疲劳，增加肌肉的耐力，提高人体自身的免疫力。在医疗、美容、保健食品等行业中应用广泛。但虾青素光稳定性差，见光极易分解，在正常光照下数小时就会褪色失活，使其生物利用度低进而限制了它们的应用，因此对其稳定性改善具有重要的意义。


技术实现要素：

3.本发明所要解决的技术问题：虾青素的光稳定性较差、导致了其在应用过程中受到限制。本发明提供了一种光稳定的虾青素纳米颗粒及其制备方法，通过改性微胶囊对虾青素进行包覆后，囊材外壳可以有效的将芯材与周围环境隔绝开来，而且加入的橙皮甙可以先与环境中自由基反应，进一步实现了提高其光稳定性的目的。制备方法中，伴花生球蛋白通过利用其在等电点时溶解度最小的性质而使之沉淀析出，橙皮甙也利用反溶剂沉淀法析出囊材，包裹虾青素制备纳米颗粒。
4.技术方案是：
5.一种光稳定的虾青素纳米颗粒，为“壳-核”球状结构，内部核层为虾青素，外部壳层中包含伴花生球蛋白和橙皮甙；且纳米颗粒的平均直径范围是200-500nm。
6.上述的光稳定的虾青素纳米颗粒的制备方法，包括如下步骤：
7.步骤1，分别获得伴花生球蛋白的水溶液、虾青素溶液、橙皮苷水溶液；
8.步骤2，将伴花生球蛋白的水溶液和虾青素溶液混合均匀后，在加热条件下滴加橙皮苷水溶液；
9.步骤3，将步骤2中获得的溶液滴加入酸性的水中，搅拌均匀后蒸除溶剂，产物经过清洗并离心后，溶于水中，获得虾青素纳米颗粒溶液。
10.所述的步骤1中，伴花生球蛋白的水溶液是由花生球蛋白溶于pbs溶液并分散后得到；伴花生球蛋白的浓度0.01-0.06g/ml。
11.所述的步骤1中，虾青素溶液中的浓度1-4g/l，采用的溶剂选自乙醇、氯仿、甲醇中的一种。
12.所述的步骤1中，橙皮苷水溶液中的浓度0.005-0.05wt％，通过将橙皮苷在水中超
声分散、加热后制备得到。
13.所述的步骤2中，加热条件是指80～90℃，伴花生球蛋白与橙皮苷的质量比为3-15:1，伴花生球蛋白与虾青素质量比为30-100:1。
14.步骤3中，酸性的水是指ph3.5-5.5的水；清洗离心的条件是：3000～5000r/min转速下，清洗2～5次。
15.有益效果
16.伴花生球蛋白作为植物蛋白的一种，为盐溶性蛋白，富含各种氨基酸，能补充皮肤营养，给予皮肤滋养，对皮肤有很好的保湿效果，同时具有成膜性、很好的乳化性，表面具有较多的有利巯基，当蛋白吸附于界面时，分子间大量的游离巯基相互作用更易形成稳定的具有良好强度和粘弹性的网状蛋白质膜。伴花生球蛋白作为载体蛋白本身具有安全无毒、无免疫原性、可生物降解及生物相容性好等优点，因此可利用伴花生球蛋白的等电点在3.7-5，通过变更伴花生球蛋白溶液的ph值利用其在等电点时溶解度最小的性质而使之沉淀析出，从而可制得微粒囊材。
17.本发明的核壳结构的纳米颗粒以伴花生球蛋白为主要的成膜材料，本身具有安全无毒、无免疫原性、可生物降解及生物相容性好等优点，因此发明利用伴花生球蛋白独特的空间结构通过反溶剂沉淀法将疏水性活性物质虾青素载入其中，可增加难溶性物质的溶解度，且对易氧化活性物具有较好的保护作用，可显著延迟其半衰期。
18.橙皮甙又名橙皮苷、柑果苷，是由一分子橙皮素与一分子的芳香二糖缩水结合而成，是一种二氢黄酮，是天然的抗氧化剂，能溶于稀碱和吡啶及70℃以上的热水，橙皮甙具有降低人体内胆固醇、抗氧化、防霉、降血压、抗病毒及提高机体免疫力等功效。橙皮甙还是制备双氢黄酮类、黄酮类和二氢查耳酮类药物、天然抗氧化剂和食品添加剂(如低能甜味剂)的基本原料，且其耐光、耐热性能好。
19.发明制备的虾青素纳米颗粒的囊材用橙皮甙进行复合修饰后，由于橙皮甙的天然抗氧化等性能，可以赋予壁材光稳定等多功能，以改善虾青素易褪色、失活等储存不稳定缺陷，提高其生物利用度。
附图说明
20.图1是虾青素纳米颗粒的偏光电子显微镜图；
21.图2是实施例2(a)和对照例2(b)的颗粒的粒径分布曲线图；
22.图3是虾青素的紫外吸收波长曲线；
23.图4是虾青素检测的标准曲线；
24.图5是光稳定性测试颜色变化对比图。
具体实施方式
25.在本专利的典型的制备过程中，光稳定的虾青素纳米颗粒的制备方法包括如下步骤：
26.步骤1，取伴花生球蛋白溶于10ml pbs溶液中，600r/min磁力搅拌使伴花生球蛋白完全分散。配置一定浓度的虾青素-溶剂溶液，然后将虾青素溶液与伴花生球蛋白溶液混合均匀。
27.步骤2，向盛有橙皮苷的圆底烧瓶中加入蒸馏水，超声处理5min至橙皮苷分散均匀后，加热搅拌至溶液透明。
28.步骤3，将橙皮苷水溶液在加热条件下缓慢滴入伴花生球蛋白-虾青素混合溶液中。
29.步骤4，将上述溶液在600r/min下缓慢滴入酸性水中，搅拌均匀后旋转蒸发除去有机溶剂，并冷却至室温，再次加入蒸馏水离心清洗数次，最后加入蒸馏水超声混匀，得到伴花生球蛋白-橙皮苷-虾青素纳米颗粒溶液。
30.所述步骤1中，伴花生球蛋白pbs溶液浓度为0.01-0.06g/ml，虾青素-溶剂溶液浓度为 1-4g/l；溶剂优选包括乙醇、氯仿、甲醇中的一种；所述混合均匀的方式采用振荡、搅拌或者超声处理。
31.所述步骤2中，加热的温度为80～120℃。
32.所述步骤3中，加热的温度为80～90℃。伴花生球蛋白与橙皮苷的质量比为3-15:1，伴花生球蛋白与虾青素质量比为30-100:1。
33.所述步骤4中，溶液的ph调节至3.7-5，所述的冷却温度20℃-30℃，所述离心清洗的条件是：3000～5000r/min转速下，清洗2～5次。
34.实施例1
35.(1)取0.3g伴花生球蛋白溶于10ml pbs溶液中，600r/min磁力搅拌2h使伴花生球蛋白完全分散。配置浓度为1mg/ml的虾青素-乙醇溶液，然后将10ml虾青素溶液与3ml 伴花生球蛋白溶液搅拌混合均匀。
36.(2)向盛有20mg橙皮苷的圆底烧瓶中加入200ml蒸馏水，超声处理5min至橙皮苷分散均匀后，80℃加热搅拌至溶液透明。
37.(3)将橙皮苷水溶液在80℃加热条件下缓慢滴入伴花生球蛋白-虾青素混合溶液中。
38.(4)将上述溶液在600r/min下缓慢滴入5倍体积的去离子水中(ph3.7)，搅拌均匀后旋转蒸发除去有机溶剂，并冷却至25℃，再次加入蒸馏水3000r/min离心清洗2次，最后加入蒸馏水超声混匀，得到伴花生球蛋白-橙皮苷-虾青素纳米颗粒溶液。
39.实施例2
40.(1)取0.3g伴花生球蛋白溶于10ml pbs溶液中，600r/min磁力搅拌2h使伴花生球蛋白完全分散。配置浓度为3.3mg/ml的虾青素-丙酮溶液，然后将10ml虾青素溶液与1ml 伴花生球蛋白溶液搅拌混合均匀。
41.(2)向盛有28mg橙皮苷的圆底烧瓶中加入200ml蒸馏水，超声处理5min至橙皮苷分散均匀后，100℃加热搅拌至溶液透明。
42.(3)将橙皮苷水溶液在85℃加热条件下缓慢滴入伴花生球蛋白-虾青素混合溶液中。
43.(4)将上述溶液在600r/min下缓慢滴入5倍体积的去离子水中(ph4)，搅拌均匀后旋转蒸发除去有机溶剂，并冷却至25℃，再次加入蒸馏水5000r/min离心清洗2次，最后加入蒸馏水超声混匀，得到伴花生球蛋白-橙皮苷-虾青素纳米颗粒溶液。
44.实施例3
45.(1)取0.3g伴花生球蛋白溶于10ml pbs溶液中，600r/min磁力搅拌2h使伴花生球
蛋白完全分散。配置浓度为5mg/ml的虾青素-乙醇溶液，然后将10ml虾青素溶液与1ml 伴花生球蛋白溶液搅拌混合均匀。
46.(2)向盛有41mg橙皮苷的圆底烧瓶中加入200ml蒸馏水，超声处理5min至橙皮苷分散均匀后，110℃加热搅拌至溶液透明。
47.(3)将橙皮苷水溶液在90℃加热条件下缓慢滴入伴花生球蛋白-虾青素混合溶液中。
48.(4)将上述溶液在600r/min下缓慢滴入5倍体积的去离子水中(ph4.3)，搅拌均匀后旋转蒸发除去有机溶剂，并冷却至27℃，再次加入蒸馏水5000r/min离心清洗3次，最后加入蒸馏水超声混匀，得到伴花生球蛋白-橙皮苷-虾青素纳米颗粒溶液。
49.对照例1
50.与实施例1的区别在于：虾青素纳米颗粒的囊材未加入橙皮苷。
51.(1)取0.3g伴花生球蛋白溶于10ml pbs溶液中，600r/min磁力搅拌2h使伴花生球蛋白完全分散。配置浓度为1mg/ml的虾青素-乙醇溶液，然后将10ml虾青素溶液与3ml 伴花生球蛋白溶液搅拌混合均匀。
52.(2)将上述溶液在600r/min下缓慢滴入5倍体积的去离子水中(ph3.7)，搅拌均匀后旋转蒸发除去有机溶剂，并冷却至25℃，再次加入蒸馏水3000r/min离心清洗2次，最后加入蒸馏水超声混匀，得到伴花生球蛋白-虾青素纳米颗粒溶液。
53.对照例2
54.与实施例1的区别在于：步骤4中的去离子水的ph为8.5。
55.(1)取0.3g伴花生球蛋白溶于10ml pbs溶液中，600r/min磁力搅拌2h使伴花生球蛋白完全分散。配置浓度为1mg/ml的虾青素-乙醇溶液，然后将10ml虾青素溶液与3ml 伴花生球蛋白溶液搅拌混合均匀。
56.(2)向盛有20mg橙皮苷的圆底烧瓶中加入200ml蒸馏水，超声处理5min至橙皮苷分散均匀后，80℃加热搅拌至溶液透明。
57.(3)将橙皮苷水溶液在80℃加热条件下缓慢滴入伴花生球蛋白-虾青素混合溶液中。
58.(4)将上述溶液在600r/min下缓慢滴入5倍体积的去离子水中(ph8.5)，搅拌均匀后旋转蒸发除去有机溶剂，并冷却至25℃，再次加入蒸馏水3000r/min离心清洗2次，最后加入蒸馏水超声混匀，得到伴花生球蛋白-橙皮苷-虾青素纳米颗粒溶液。
59.1、纳米颗粒形貌测试、粒径和包封率测试
60.实施例和对照例中制备得的纳米颗粒用去离子水稀释至一定浓度后，采用激光粒度仪测定纳米颗粒的中值粒径和粒径范围。
61.将制备得的纳米颗粒用去离子水稀释至一定浓度后，100w功率下超声分散1min，用滴管吸取滴至载玻片上，盖玻片改好后采用电子显微镜观察纳米颗粒的形貌特征。实施例1的纳米颗粒显微镜照片如图1所示。从显微镜照片中可以看出实施例1制备的虾青素纳米颗粒分散性能较好，呈现颗颗球形。
62.实施例和对照例的纳米颗粒通过以下方式计算虾青素的包封率：将纳米颗粒反应原液过滤后的溶液用无水乙醇定容至500m l，取10ml测试其在489nm波长下虾青素的吸光强度，根据吸光强度推算出滤液中虾青素的质量m，实验添加虾青素总质量为m0。包封率δ的
计算公式为：δ＝100
×
(m
0-m)/m
63.结果如表1所示：
64.表1
[0065][0066]
从表1结果可以看出，实验通过用伴花生球蛋白和橙皮甙复合壁材制备的虾青素纳米颗粒平均粒径在400nm左右，粒径较小。用上述方法制备得到的纳米颗粒具有良好的包封率率，均达到90％以上。而通过实施例1与对照例2相比，其粒径分布如图2的a和b区域所示，可以看出实施例1中制备得到的粒径分布较窄(a区域)，主要集中于200-500nm的范围，而对照例2中(b区域)由于制备条件的ph值在伴花生球蛋白的等电点之上，其不易通过沉淀的方式获得均匀的颗粒，导致了总体粒径偏小并且分布较宽，使其不能有效地实现包覆颗粒的形成以及对虾青素的包覆。
[0067]
图3显示了虾青素在无水乙醇中的最大吸收波长约在489nm附近，不同浓度的虾青素标准品的吸光率曲线如图4所示，线性良好。
[0068]
2、光稳定性测试
[0069]
将实验制备的纳米颗粒分散至去离子水配制浓度为10ppm的水分散液，呈至透明瓶内，放在紫外辐射箱内(防晒cps+，450w/m2，45℃)中30min后测试其颜色变化值，以衡量样品的光稳定性能。
[0070]
从图2中可以看出，实施例1和对照例1制备的虾青素纳米颗粒分散液呈淡红色，在经过30min的紫外辐射后，实施例1样品颜色变化不明显，而对照例1制备的样品颜色出现褪色现象。说明应该是实施例1纳米颗粒囊材中加入的橙皮甙起到了抗氧化的作用，从而保护填料虾青素免受氧化而改善了其光稳定性能。