一种没食子酸聚乙二醇酯蛋白载体增效剂及其制备方法与应用与流程

1.本发明属于功能食品和健康食品技术领域，具体涉及一种没食子酸聚乙二醇酯蛋白载体增效剂及其制备方法与应用。


背景技术：

2.没食子酸又名五倍子酸，化学名为3,4,5
‑
三羟基苯甲酸，主要来源于五倍子、山茱萸、石榴、掌叶大黄、牡丹皮等中草药植物，是自然界含量较为丰富且化学结构最简单的一种天然多酚类化合物。有许多文献曾报道没食子酸及其衍生物具有抗炎、抗突变、抗氧化等多种生物学活性，此外，它们对心血管系统疾病、神经系统疾病、糖尿病、肿瘤和肝脏疾病等也被研究报道有一定的药理作用。因此，没食子酸及其衍生物在生物、医药、化工等领域有广泛应用，有良好的发展前景。聚乙二醇单甲醚是一种不带电荷的线性大分子，具有优良的水溶性，并且有较好的生物相容性。
3.姜黄素是存在于姜黄根茎中的一种天然脂溶性多酚，是我国传统中药姜黄的主要活性成分。研究表明，姜黄素具有抗氧化、抗感染、抗菌、抗病毒、抗风湿病、神经保护、抑制癌细胞增殖等多种药理活性。虽然它的功效十分广泛，但是由于其不溶于水与生物利用度低的原因导致其在药物和营养补充剂方面的应用十分有限。近年来，对于利用玉米醇溶蛋白制备负载姜黄素的纳米颗粒，以提高姜黄素在水中的分散性及生物活性逐渐受到重视，但因为疏水性氨基酸含量高，玉米醇溶蛋白可溶于50％～90％的乙醇溶液而不溶于水，因此，设计具有亲水性的多酚外壳与玉米醇溶蛋白通过多酚
‑
蛋白相互作用结合可在一定程度上提高姜黄素纳米颗粒的溶解度，并增加其稳定性。
4.专利文献cn111317135a公开了“多酚改性的玉米醇溶蛋白纳米粒子包埋缓释姜黄素的方法”，将表没食子儿茶素没食子酸酯、绿原酸、单宁酸等多酚类物质应用于玉米醇溶蛋白包埋姜黄素的过程中，即采用碱处理的方式，将多酚与玉米醇溶蛋白通过共价方式连接，随后采用反溶剂法制备具有缓释功能的纳米颗粒。提高了玉米醇溶蛋白对姜黄素的包埋量，也提高了包埋姜黄素纳米颗粒的稳定性以及多酚与姜黄素协同增强其抗氧化活性。
5.但采用上述方法制备的包埋姜黄素纳米颗粒控释效果并无明显提高，且制备工序复杂，过程控制难度较大。


技术实现要素：

6.为解决上述现有技术中存在的问题，本发明提供一种没食子酸聚乙二醇酯蛋白载体增效剂及其制备方法与应用。
7.一种没食子酸聚乙二醇酯蛋白载体增效剂，所述没食子酸聚乙二醇酯的结构下式所示：
[0008][0009]
作为优选，所述来源于聚乙二醇单甲醚。作为进一步优选，所述聚乙二醇单甲醚平均分子量为1500～2500，更进一步优选为：所述聚乙二醇单甲醚的平均分子量为1700～2100。
[0010]
一种上述没食子酸聚乙二醇酯蛋白载体增效剂的制备方法，包括以下步骤：
[0011]
在偶联剂和催化剂存在下，聚乙二醇单甲醚与三异丁酰没食子酸发生反应，反应结束后，对产物进行脱保护，经后处理得所述没食子酸聚乙二醇酯蛋白载体增效剂。
[0012]
上述制备方法中，三异丁酰没食子酸即为酚羟基由异丁酸酐保护的没食子酸，其结构式如下：
[0013][0014]
上述制备方法制得的没食子酸聚乙二醇酯分子副产物少，纯度高，具有较好的增溶效果。
[0015]
作为优选，所述聚乙二醇单甲醚的平均分子量为1500～2500。作为进一步优选，所述聚乙二醇单甲醚的平均分子量为1700～2100。
[0016]
作为优选，所述三异丁酰没食子酸与聚乙二醇单甲醚的摩尔比为(1～5)：1。该摩尔比范围有利于原料的充分转化。作为进一步优选，所述三异丁酰没食子酸与聚乙二醇单甲醚的摩尔比为(1.5～3)：1，既保证了反应的完全进行，又节省了原料。
[0017]
作为优选，所述偶联剂为n,n'
‑
二环己基碳二亚胺；所述催化剂为4
‑
二甲氨基吡啶。
[0018]
作为优选，所述偶联剂、聚乙二醇单甲醚及催化剂的摩尔比为(1.5～3)：1：(0.1～0.3)。作为进一步优选方案，所述偶联剂、聚乙二醇单甲醚及催化剂的摩尔比为(1.5～2)：1：(0.1～0.2)。
[0019]
作为优选，对产物进行脱保护后，采用乙酸乙酯
‑
石油醚梯度沉淀进行纯化后处理，即分次加入不同体积比的乙酸乙酯和石油醚对产物进行沉淀。该后处理操作既简单又
快捷。
[0020]
作为进一步优选，所述石油醚
‑
乙酸乙酯中，石油醚与乙酸乙酯的体积比为(0～4)：1。
[0021]
作为优选，对反应产物进行脱保护时，选用正辛酰肼作为脱保护剂；
[0022]
所述脱保护剂与三异丁酰没食子酸的摩尔比为(3～9)：1。该摩尔比范围有利于没食子酸酚羟基上保护基的完全脱除。
[0023]
作为进一步优选，所述脱保护剂与三异丁酰没食子酸的摩尔比为(3～6)：1，既保证了保护基的完全脱除，又节省了原料，同时减少了后续梯度沉淀的次数。
[0024]
作为具体优选，一种所述没食子酸聚乙二醇酯蛋白载体增效剂的制备方法，包括以下步骤：
[0025]
首先将聚乙二醇单甲醚与三异丁酰没食子酸分别溶于溶剂(如甲苯)中混合，加入偶联试剂和催化剂，在常温下进行搅拌，反应结束，对反应溶液进行离心取上清液，然后利用脱保护剂脱去反应产物上的保护基，最后进行后处理得到所述的没食子酸聚乙二醇酯。
[0026]
一种上述没食子酸聚乙二醇酯蛋白载体增效剂在玉米醇溶蛋白包埋姜黄素中的应用。
[0027]
作为优选，一种上述没食子酸聚乙二醇酯蛋白载体增效剂在玉米醇溶蛋白包埋姜黄素中的应用，包括以下步骤：
[0028]
分别将姜黄素、玉米醇溶蛋白、没食子酸聚乙二醇酯溶于乙醇水溶液中，离心震荡，后处理得没食子酸聚乙二醇酯
‑
玉米醇溶蛋白包封的姜黄素颗粒。
[0029]
作为优选，所述玉米醇溶蛋白与姜黄素的质量比为(5～20)：1。该质量比范围有利于姜黄素的包封。作为进一步优选，所述玉米醇溶蛋白与姜黄素的质量比为(7～20)：1，这样既保证了较大的姜黄素载运量，又节省了玉米醇溶蛋白的用量。
[0030]
作为优选，所述没食子酸聚乙二醇酯与玉米醇溶蛋白的质量比为(1～10)：1。该质量比范围有利于没食子酸聚乙二醇酯和玉米醇溶蛋白间的相互作用与溶液的稳定。作为进一步优选，所述没食子酸聚乙二醇酯与玉米醇溶蛋白的质量比为(2～10)：1，既节省了原料，又保证了溶液的稳定。
[0031]
作为进一步优选，所述没食子酸聚乙二醇酯、玉米醇溶蛋白、姜黄素质量比为20～25：7～10：1。
[0032]
本发明的制备方法，通过没食子酸的羧基与聚乙二醇单甲醚的羟基形成酯基，将没食子酸与聚乙二醇单甲醚连接在一起形成没食子酸聚乙二醇酯，得到新型的水溶性没食子酸酯分子。后将该没食子酸酯分子应用于玉米醇溶蛋白
‑
姜黄素纳米颗粒的制备过程中，得到水溶性与稳定性更好的姜黄素纳米颗粒。
[0033]
上述没食子酸聚乙二醇酯及姜黄素的包埋过程均在室温下进行，包埋过程简单，程序易控制。
[0034]
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
[0035]
(1)本发明的没食子酸聚乙二醇酯既具有较好的亲水性，又具有亲蛋白作用。
[0036]
(2)本发明的没食子酸聚乙二醇酯不需添加其他试剂就可实现姜黄素
‑
蛋白纳米颗粒的增效作用，其能有效提高姜黄素的控释效果。
[0037]
同时，本发明提供的没食子酸聚乙二醇酯制备方法及姜黄素的包埋过程工艺操作
简单，方便易行，可适于工业化大生产。
附图说明
[0038]
图1为实施例1中姜黄素的包埋过程示意图；
[0039]
图2为实施例1中没食子酸聚乙二醇酯
‑
玉米醇溶蛋白包封姜黄素纳米颗粒的扫描电镜图。
具体实施方式
[0040]
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
[0041]
实施例1
[0042]
分别将三异丁酰没食子酸(2282.3mg)、聚乙二醇单甲醚(7600.0mg)(平均分子量为1900)溶解在甲苯(20ml)中，加入偶联剂n,n'
‑
二环己基碳二亚胺(1238.0mg)和催化剂4
‑
二甲氨基吡啶(73.3mg)在室温下搅拌反应2h，待反应结束后离心取上清，再用正辛酰肼(2848.5mg)脱保护，后经石油醚
‑
乙酸乙酯梯度沉淀3次(3次梯度沉淀所用石油醚
‑
乙酸乙酯中，石油醚与乙酸乙酯的体积比分别为4：1、1：3、0：1)后，纯化得到没食子酸聚乙二醇酯。
[0043]
结构测定数据：飞行时间质谱数据显示1904的聚乙二醇单甲醚原料峰与2056的没食子酸聚乙二醇酯产物峰，ft
‑
ir 1709cm
‑1左右显示酯基特征吸收峰。这些数据证明了合成物质结构的正确性。
[0044]
如图1所示，将没食子酸聚乙二醇酯用于增效蛋白载体：分别将姜黄素(1mg)、玉米醇溶蛋白(20mg)溶解在20ml 70％乙醇水溶液中，超声10min，得玉米醇溶蛋白
‑
姜黄素醇溶液。取2ml该玉米醇溶蛋白
‑
姜黄素醇溶液缓慢滴入6ml上述合成的没食子酸聚乙二醇酯(1mg/ml 70％乙醇水溶液)中，1000rpm震荡30min。然后将反应液滴入24ml水中，1500rpm震荡30min，再通过旋蒸除去溶液中的乙醇，加水至原有体积，最后10000rpm离心10min取上清液作为实验组1；所得上清液即为产物没食子酸聚乙二醇酯
‑
玉米醇溶蛋白包封的姜黄素纳米颗粒分散液，将该分散液用扫描电镜观察，结果如图2所示。由图2可以看出，上述经上述制备过程得到的纳米颗粒为200nm左右的圆球形颗粒。
[0045]
参照上述包埋过程，用70％乙醇水溶液代替没食子酸聚乙二醇酯溶液，其他操作如上所述，取最终反应上清液作为对照组1。
[0046]
实施例2
[0047]
应用实施例1的方式合成没食子酸聚乙二醇酯。
[0048]
没食子酸聚乙二醇酯用于增效蛋白载体：分解将姜黄素(1mg)、玉米醇溶蛋白(10mg)溶解在10ml 70％乙醇水溶液中，超声10min，得玉米醇溶蛋白
‑
姜黄素醇溶液。取2ml该玉米醇溶蛋白
‑
姜黄素醇溶液滴入6ml上述合成的没食子酸聚乙二醇酯(1mg/ml 70％乙醇水溶液)中，1000rpm震荡30min。然后将反应液滴入24ml水中，1500rpm震荡30min，再通过旋蒸除去溶液中的乙醇，加水至原有体积，最后10000rpm离心10min取上清液作为实验组2，所得上清夜即为产物没食子酸聚乙二醇酯
‑
玉米醇溶蛋白包封的姜黄素纳米颗粒分散液。
[0049]
参照上述包埋过程，用70％乙醇水溶液代替没食子酸聚乙二醇酯溶液，其他操作如上所述，取最终反应上清液作为对照组2。
[0050]
实施例3
[0051]
应用实施例1的方式合成没食子酸聚乙二醇酯。
[0052]
没食子酸聚乙二醇酯用于增效蛋白载体：分别将姜黄素(1mg)、玉米醇溶蛋白(8mg)溶解在8ml 70％乙醇水溶液中，超声10min，得玉米醇溶蛋白
‑
姜黄素醇溶液。取2ml该玉米醇溶蛋白
‑
姜黄素醇溶液滴入6ml上述合成的没食子酸聚乙二醇酯(1mg/ml 70％乙醇水溶液)中，1000rpm震荡30min。然后将反应液滴入24ml水中，1500rpm震荡30min，再通过旋蒸除去溶液中的乙醇，加水至原有体积，最后10000rpm离心10min取上清液作为实验组3，所得上清液即为产物没食子酸聚乙二醇酯
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玉米醇溶蛋白包封的姜黄素纳米颗粒分散液。
[0053]
参照上述包埋过程，用70％乙醇水溶液代替没食子酸聚乙二醇酯溶液，其他操作如上所述，作为对照组3。
[0054]
对蛋白载体的增效作用测试：
[0055]
姜黄素包封效率测定：将实施例1～3中的实验组1～3及对照组1～3的上清液分别用80％乙醇稀释并超声提取姜黄素30min，测定其在426nm下的吸收，按照姜黄素标准曲线分析其包封效率。
[0056]
结果显示，当没食子酸聚乙二醇酯、玉米醇溶蛋白、姜黄素质量比为24：8：1时(实验组3)，姜黄素的包封率为91.3％，远高于同等比例下不添加没食子酸聚乙二醇酯(对照组3)的对姜黄素的包封率55％。
[0057]
另外，没食子酸聚乙二醇酯、玉米醇溶蛋白、姜黄素的质量比分别为60：20：1(实验组1)和30：10：1(实验组2)时，对姜黄素的包封率分别为87.7％和75.6％，也均高于对应的不添加组(对照组1和对照组2)的包封率(分别为63.7％和42.9％)。证明，本发明的没食子酸聚乙二醇酯显著提高了玉米醇溶蛋白载体对姜黄素的包封率。
[0058]
热稳定性测试：
[0059]
将实施例1、2、3中制得的没食子酸聚乙二醇酯
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玉米醇溶蛋白
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姜黄素纳米颗粒与玉米醇溶蛋白
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姜黄素纳米颗粒(对照组3)分散体置于80℃水浴中测试其热稳定性(即对姜黄素的控释研究)。
[0060]
表1在热处理条件下颗粒中姜黄素的释放率(％)
[0061][0062]
[0063]
表1中，实施例1～3分别为实施例1～3中的实验组1～3的样品测试结果。结果表明在没食子酸聚乙二醇酯
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玉米醇溶蛋白
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姜黄素纳米颗粒中姜黄素的热稳定性是玉米醇溶蛋白
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姜黄素纳米颗粒的2倍。证明，本发明的没食子酸聚乙二醇酯显著提高了蛋白载体中的活性物质的稳定性。