本发明设计天然多糖材料在功能活性物质控制释放领域的研究和开发，特别是涉及一种荷载功能因子的多糖薄膜包衣复合载体材料及多糖薄膜包衣复合载体材料在食品中的保存机制及其在人体中的传输系统和对功能因子的控制释放。
背景技术：
：：功能因子是功能食品的物质基础，通过设计食品功能因子的靶向控释传输系统能解决面临的加工和生理屏障问题，防止由于加工储藏过程尤其是液态食品体系和人体生理环境导致的功能因子破坏，从而确保食品功能的有效发挥。载体材料在功能因子稳定性提高和生物传输利用方面有重要作用，而天然多糖所具有的生物相容性好、生物可降解、价格便宜等优点被作为载体材料广泛应用于食品、医药领域。目前，国内外对于淀粉作为控释系统载体材料的研究十分广泛。Saboktakin等在温和条件下通过CS和羧甲基淀粉的静电作用制备了纳米颗粒，(SaboktakinMR,TabatabaieRM,MaharramovA,etal.Synthesisandinvitroevaluationofcarboxymethylstarch–chitosannanoparticlesasdrugdeliverysystemtothecolon[J].InternationalJournalofBiologicalMacromolecules,2011,48(3):381-385).在甲醇溶液中纳米颗粒通过吸附作用对5-ASA进行组装，并测定了这两种聚电解质的zeta-电位和粒度以及组装微囊的粒度大小，在模拟体外释放实验中，得到组装微囊在中性溶液中的释放速率最大，通过SDS-PAGE电泳分离出了释放物质，验证了5-ASA从纳米颗粒中释放基于离子交换机理。研究者认为通过调整聚电解质的比例可以为实现该组装微囊的消化道靶向传输。Kailasapathy等以钙离子诱导，制备海藻酸盐-高直链玉米淀粉微胶囊(KailasapathyK.Survivaloffreeandencapsulatedprobioticbacteriaandtheireffectonthesensorypropertiesofyoghurt[J].Lwt-FoodScienceandTechnology,2006,39(10):1221-1227.)，其对嗜酸乳杆菌和乳双歧杆菌进行包埋，添加到酸奶中。添加了包埋菌种的酸奶的后酸化比直接添加菌种的酸奶慢，胞外多糖的产生也比没有添加包埋菌种的酸奶要多。本发明人团队系统研究了羟丙基和羧甲基醚化、交联、酯化等化学改性对淀粉的消化性能和抗消化性能的影响规律。在此基础上，本发明人团队利用抗消化淀粉的特性研究出适合作为功能活性组分结肠部位靶向释放的新型薄膜包衣片、骨架片和薄膜包衣微丸传输系统，并获得了基于淀粉载体材料消化性能调控达到功能组分靶向控释传输的方法。同时，基于糖蛋白中糖链的分子特异性识别机制，成功构建了抗消化淀粉口服结肠靶向粘附载体材料及其固态控释微丸传输系统。此外，国内外对基于壳聚糖的控释系统也有广泛研究。李敬等以水溶性壳聚糖为基础材料，研究了一种新型受体—配体(GLUT1—葡萄糖)介导的肿瘤细胞靶向技术(李敬.基于壳聚糖的纳米载体系统的构建及其肿瘤靶向性研究[D].中国海洋大学,2012).选用阿霉素作为模型药物,并制备DOX-FWSC纳米粒和DOX-FGSC纳米粒，平均粒径分别为136.6nm和153.1nm，药量分别为12.53％和20.1％；包封率分别为40.37％和64.8％。118h内两者的累积释药量分别为92％和85％，结果说明所制备的两种载药纳米粒均具有较好的缓控释性能载。Khunawattanakul等通过壳聚糖与镁铝硅酸盐之间的静电相互作用组装制备了纳米薄膜(KhunawattanakulW,PuttipipatkhachornS,RadesT,etal.Novelchitosan-magnesiumaluminumsilicatenanocompositefilmcoatingsformodified-releasetablets[J].InternationalJournalofPharmaceutics,2011,407(1-2):132-41).实验证实组装微囊降低了壳聚糖在胃液中的降解作用，且与单独的壳聚糖薄膜相比，药物释放速率有所降低，通过控制壳聚糖和镁铝硅酸盐之间的质量比来调节药物的释放速率，以实现消化道靶向传输。为了确保食品功能因子功效的有效发挥，必需兼顾加工储藏过程和人体生理环境导致的功能因子破坏，而目前研究所开发的载体材料并未能兼顾二者的匹配性。目前，通过壳聚糖与抗消化淀粉接枝制备功能因子控释载体材料及其控释传输系统的研究工作在国内未曾报道。技术实现要素：针对现有功能因子控制释放载体材料制备的不足，本发明要解决的技术问题之一是通过接枝的方法得到壳聚糖-醋酸酯抗消化淀粉的共聚物。通过调控壳聚糖的分子量大小与醋酸酯淀粉的取代度，以用来更好发生接枝反应。同时，选用合理的交联剂及其用量，在合理的反应条件下获得一种无毒、少污染、方便、可控的薄膜包衣材料。本发明所要解决的技术问题之二是一种壳聚糖接枝的抗消化淀粉载体材料作为药物及食品功能因子控制释放载体材料的应用。本发明的目的通过以下技术方案实现：一种壳聚糖接枝的抗消化淀粉载体材料及其制备方法，其特征在于，包括以下步骤：选取取代度为0.1～3.0的醋酸酯抗消化淀粉在40～60℃下于有机溶剂中溶解20～40min；在搅拌条件下加入分子量为2.0×104g/mol～4.0×105g/mol的壳聚糖；然后依次加入引发剂、活化剂和交联剂，在40℃～80℃下捏合反应15min～50min后冷却，用乙醇沉淀并干燥后得到的即为壳聚糖接枝的抗消化淀粉载体材料。所述壳聚糖与醋酸酯抗消化淀粉的质量比为1：1。所述有机溶剂为二甲基亚砜。所述醋酸酯抗消化淀粉与有机溶剂的质量比为1:20～2:3。所述引发剂为过硫酸钾和无水亚硫酸钠，活化剂为硝酸铈铵，交联剂为N，N’-亚甲基双丙烯酰胺。所述过硫酸钾、无水亚硫酸钠、硝酸铈铵和N，N’-亚甲基双丙烯酰胺的质量比为1:0.02:0.1:(0.01～0.028)。所述引发剂、活化剂和交联剂加入的时间间隔为2～5min。上述方法制备的壳聚糖接枝的抗消化淀粉载体材料。所述的壳聚糖接枝的抗消化淀粉载体材料在制备食品体系功能因子微丸口服消化道控释薄膜包衣系统中的应用。具体应用是利用壳聚糖接枝的抗消化淀粉载体材料对功能因子的微粒、微丸或片剂进行包衣，得到口服消化道控释薄膜包衣系统，将该薄膜包衣系统用于对功能因子的控制释放。壳聚糖具有不同的pH值响应性，通过调节壳聚糖的分子结构等特性可以使其在一定的食品体系的pH环境下不能溶解而在人体胃的低酸性环境下吸水溶胀并溶解的特性。抗消化淀粉具有不被人体上消化道中胃酸和各种消化酶降解，但能够被结肠中微生物降解的特性。本发明通过抗消化淀粉与壳聚糖接枝形成的多糖复合载体材料来筛选出可兼顾功能因子在食品体系中储藏稳定性和人体消化道内靶向控制释放的功能因子控释包埋载体材料及其控释传输系统。本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：(1)根据功能因子的储藏稳定性和人体消化道中靶向控释特性两方面的需求，从兼顾功能因子储藏稳定性和生物利用有效性的角度，设计适合液态食品体系中功能因子控制释放的多糖载体材料及其控释传输系统，提高了功能因子的生物利用度。(2)将醋酸酯抗消化淀粉的结肠靶向控释特性和壳聚糖的pH响应性能结合起来，筛选出适合液态食品体系中功能因子控制释放的壳聚糖接枝的醋酸酯抗消化淀粉复合多糖薄膜包衣载体材料，并通过调控其在微丸表面的成膜性能，构建了适合液态食品体系的具有pH响应性和结肠靶向控释特性的多糖薄膜包衣微丸传输系统。(3)适当控制载体材料的包衣厚度，功能因子在上消化道中的累积释放率不超过30％，并且在模拟结肠环境中的释放率可达50％以上。与单层的醋酸酯抗消化淀粉薄膜包衣微丸(相同的醋酸酯淀粉包衣增重)相比，壳聚糖接枝的醋酸酯抗消化淀粉薄膜包衣微丸实现了功能因子在液态食品体系中的储藏稳定性和人体消化道环境中的结肠靶向控释特性。具体实施方式下面结合实施例，对本发明作进一步地详细说明，但本发明实施方式并不仅限于此。实施例1制备5g取代度为0.1的醋酸酯抗消化淀粉(具体制备方法参考：Journalofagriculturalandfoodchemistry,2011,59(10):5738-5745)在40℃下于95g二甲基亚砜中溶解20min。之后转入捏合反应器中边搅拌边加入5g分子量为2.0×104g/mol的壳聚糖，2min后加入5g过硫酸钾和0.1g无水亚硫酸钠，而后每隔2min依次加入0.5g硝酸铈铵和0.05gN，N’-亚甲基双丙烯酰胺。随后在40℃下反应15min后冷却终止反应，用乙醇沉淀后干燥。将制备得到的壳聚糖接枝的醋酸酯抗消化淀粉用丙酮配置成4％的包衣液，在流化床中于40℃下将其均匀喷涂在粒径为0.5-0.7mm的5-ASA微丸表面，制得壳聚糖接枝的醋酸酯抗消化淀粉薄膜包衣微丸。该微丸在酸奶体系中储藏和人体外模拟消化道环境中的释放性能与壳聚糖薄膜包衣、醋酸酯抗消化淀粉薄膜包衣微丸释放性能的对比如表1所示。由表数据对比可知，所得的壳聚糖接枝的醋酸酯抗消化淀粉控缓释载体材料制得的包衣微丸，在酸奶体系中具有较少的泄漏量，且在结肠液中累计释放率显著增加。表1实施例2制备5g取代度为0.1的醋酸酯抗消化淀粉(具体制备方法参考：Journalofagriculturalandfoodchemistry,2011,59(10):5738-5745)在40℃下于7.5g二甲基亚砜中溶解40min。然后转入捏合反应器中边搅拌边加入5g分子量为4.0×105g/mol的壳聚糖，2min后加入5g过硫酸钾和0.1g无水亚硫酸钠，而后每隔2min依次加入0.5g硝酸铈铵，和0.07gN，N’-亚甲基双丙烯酰胺。随后在80℃下反应20min后冷却终止反应，用乙醇沉淀后干燥。将制备得到的壳聚糖接枝的醋酸酯抗消化淀粉用丙酮配置成4％的包衣液，在流化床中于40℃下将其均匀喷涂在粒径为0.5-0.7mm的5-ASA微丸表面，制得壳聚糖接枝的醋酸酯抗消化淀粉薄膜包衣微丸。该微丸在酸奶体系中储藏和人体外模拟消化道环境中的释放性能与壳聚糖薄膜包衣、醋酸酯抗消化淀粉薄膜包衣微丸释放性能的对比如表2所示。由表数据对比可知，所得的壳聚糖接枝的醋酸酯抗消化淀粉控缓释载体材料制得的包衣微丸，在酸奶体系中具有较少的泄漏量，在胃液和小肠液中的释放率相对于壳聚糖包衣微丸的显著降低，但高于醋酸酯抗消化淀粉包衣微丸的释放率，而在结肠液中累计释放率显著增加。表2实施例3制备5g取代度为1.9的醋酸酯抗消化淀粉(具体制备方法参考：Journalofagriculturalandfoodchemistry,2011,59(10):5738-5745)在60℃下于30g二甲基亚砜中溶解20min。然后转入捏合反应器中边搅拌边加入5g分子量为2.0×104g/mol的壳聚糖，5min后加入5g过硫酸钾和0.1g无水亚硫酸钠，而后每隔5min依次加入0.5g硝酸铈铵和0.05gN，N’-亚甲基双丙烯酰胺。随后在60℃下反应50min后冷却终止反应，用乙醇沉淀后干燥。将制备得到的壳聚糖接枝的醋酸酯抗消化淀粉用丙酮配置成4％的包衣液，在流化床中于40℃下将其均匀喷涂在粒径为0.5-0.7mm的5-ASA微丸表面，制得壳聚糖接枝的醋酸酯抗消化淀粉薄膜包衣微丸。该微丸在酸奶体系中储藏和人体外模拟消化道环境中的释放性能与壳聚糖薄膜包衣、醋酸酯抗消化淀粉薄膜包衣微丸释放性能的对比如表3所示。由表数据对比可知，所得的壳聚糖接枝的醋酸酯抗消化淀粉控缓释载体材料制得的包衣微丸，在酸奶体系中具有较少的泄漏量，且在结肠液中累计释放率显著增加。在胃液和小肠液中的释放率相对于壳聚糖包衣微丸的显著降低，但高于醋酸酯抗消化淀粉包衣微丸的释放率。表3实施例4制备5g取代度为1.9的醋酸酯抗消化淀粉(具体制备方法参考：Journalofagriculturalandfoodchemistry,2011,59(10):5738-5745)在60℃下于60g二甲基亚砜中溶解40min。然后转入捏合反应器中边搅拌边加入5g分子量为4.0×105g/mol的壳聚糖，5min后加入5g过硫酸钾和0.1g无水亚硫酸钠，而后每隔5min依次加入0.5g硝酸铈铵和0.14gN，N’-亚甲基双丙烯酰胺。随后在60℃下反应50min后冷却终止反应，用乙醇沉淀后干燥。将制备得到的壳聚糖接枝的醋酸酯抗消化淀粉用丙酮配置成4％的包衣液，在流化床中于40℃下将其均匀喷涂在粒径为0.5-0.7mm的5-ASA微丸表面，制得壳聚糖接枝的醋酸酯抗消化淀粉薄膜包衣微丸。该微丸在酸奶体系中储藏和人体外模拟消化道环境中的释放性能与壳聚糖薄膜包衣、醋酸酯抗消化淀粉薄膜包衣微丸释放性能的对比如表4所示。由表数据对比可知，所得的壳聚糖接枝的醋酸酯抗消化淀粉控缓释载体材料制得的包衣微丸，在酸奶体系中具有较少的泄漏量，在胃液和小肠液中累计释放率得以降低，在且在结肠液中累计释放率显著增加。表4实施例5制备5g取代度为3的醋酸酯抗消化淀粉(具体制备方法参考：Journalofagriculturalandfoodchemistry,2011,59(10):5738-5745)在50℃下于85g二甲基亚砜中溶解20min。然后转入捏合反应器中边搅拌边加入5g分子量为2.0×104g/mol的壳聚糖，3min后加入5g过硫酸钾和0.1g无水亚硫酸钠，而后每隔3min依次加入0.5g硝酸铈铵和0.1gN，N’-亚甲基双丙烯酰胺。随后在40℃下反应50min后冷却终止反应，用乙醇沉淀后干燥。将制备得到的壳聚糖接枝的醋酸酯抗消化淀粉用丙酮配置成4％的包衣液，在流化床中于40℃下将其均匀喷涂在粒径为0.5-0.7mm的5-ASA微丸表面，制得壳聚糖接枝的醋酸酯抗消化淀粉薄膜包衣微丸。该微丸在酸奶体系中储藏和人体外模拟消化道环境中的释放性能与壳聚糖薄膜包衣、醋酸酯抗消化淀粉薄膜包衣微丸释放性能的对比如表5所示。由表数据对比可知，所得的壳聚糖接枝的醋酸酯抗消化淀粉控缓释载体材料制得的包衣微丸，在酸奶体系中具有较少的泄漏量，且在结肠液中累计释放率显著增加。表5实施例6制备5g取代度为3的醋酸酯抗消化淀粉(具体制备方法参考：Journalofagriculturalandfoodchemistry,2011,59(10):5738-5745)在50℃下于10g二甲基亚砜中溶解40min。然后转入捏合反应器中边搅拌边加入5g分子量为4.0×105g/mol的壳聚糖，3min后加入5g过硫酸钾和0.1g无水亚硫酸钠，而后每隔3min依次加入0.5g硝酸铈铵和0.14gN，N’-亚甲基双丙烯酰胺。随后在80℃下反应15min后冷却终止反应，用乙醇沉淀后干燥。将制备得到的壳聚糖接枝的醋酸酯抗消化淀粉用丙酮配置成4％的包衣液，在流化床中于40℃下将其均匀喷涂在粒径为0.5-0.7mm的5-ASA微丸表面，制得壳聚糖接枝的醋酸酯抗消化淀粉薄膜包衣微丸。该微丸在酸奶体系中储藏和人体外模拟消化道环境中的释放性能与壳聚糖薄膜包衣、醋酸酯抗消化淀粉薄膜包衣微丸释放性能的对比如表6所示。由表数据对比可知，所得的壳聚糖接枝的醋酸酯抗消化淀粉控缓释载体材料制得的包衣微丸，在酸奶体系和胃液、小肠液中具有较少的泄漏量。表6实施例7制备5g取代度为1.9的醋酸酯抗消化淀粉(具体制备方法参考：Journalofagriculturalandfoodchemistry,2011,59(10):5738-5745)在60℃下于60g二甲基亚砜中溶解30min。然后转入捏合反应器中边搅拌边加入5g分子量为1.5×105g/mol的壳聚糖，3min后加入5g过硫酸钾和0.1g无水亚硫酸钠，而后每隔3min依次加入0.5g硝酸铈铵和0.07gN，N’-亚甲基双丙烯酰胺。随后在50℃下反应40min后冷却终止反应，用乙醇沉淀后干燥。将制备得到的壳聚糖接枝的醋酸酯抗消化淀粉用丙酮配置成4％的包衣液，在流化床中于40℃下将其均匀喷涂在粒径为0.5-0.7mm的5-ASA微丸表面，制得壳聚糖接枝的醋酸酯抗消化淀粉薄膜包衣微丸。该微丸在酸奶体系中储藏和人体外模拟消化道环境中的释放性能与壳聚糖薄膜包衣、醋酸酯抗消化淀粉薄膜包衣微丸释放性能的对比如表7所示。由表数据对比可知，所得的壳聚糖接枝的醋酸酯抗消化淀粉控缓释载体材料制得的包衣微丸，在酸奶体系中具有较少的泄漏量，胃液和小肠液中的累积释放率相比壳聚糖包衣微丸显著降低，且在结肠液中累计释放率相对于醋酸酯抗消化淀粉包衣微丸显著增加。表7上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。当前第1页1 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