一种玉米醇溶蛋白复合粒子及运载体系、制备方法、应用与流程

1.本发明涉及一种复合材料的制备方法，具体涉及一种玉米醇溶蛋白复合粒子、制备方法及其在运载体系中的应用，属于功能复合材料领域。


背景技术：

2.在过去的几十年里，医疗保健费用的提高、大众对高品质生活的向往以及预期寿命的延长使得人们对食品的要求日益提高。饮食习惯和健康状况之间的关系一直受到科学界的广泛关注。生物活性物质具有促进健康的功能，常以注射或口服给药的方式治疗疾病，若将其作为膳食补充剂加入食品中，可赋予食品更多的功能特性。
3.然而，一些生物活性物质对环境相对敏感，因此需要运载体系，常见的运载体系有：乳液，脂质体，微胶囊，颗粒等。乳液通常由表面活性剂进行稳定的，但表面活性剂制备的乳液对于离心力,ph和温度较为敏感，而pickering乳液相对有较强的稳定性，但常用的pickering颗粒常为聚合物或者是无机物，对人的身体健康有一定的影响。
4.玉米醇溶蛋白，作为一种自然界中储量丰富的蛋白，由于其自身独特的表面性质和人民对安全经济可持续的观念持续增强，收到了广泛的关注。玉米醇溶蛋白虽然营养成分较低，但其在食品及医疗方面，取得了广泛的研究。但由于玉米醇溶蛋白具有大量的疏水基团，单纯玉米醇溶蛋白无法制备稳定的pickering乳液，常常通过静电作用与酪蛋白，果胶，海藻酸盐等协同作用，一同稳定pickering乳液，但简单通过静电作用无法实现复合粒子的再分散，且其对外界环境，如ph和温度较为敏感，且仅通过静电作用稳定的pickering乳液稳定性较差，载油量较小，应用受到了限制。


技术实现要素：

5.为解决现有技术中出现的问题，本发明提供了一种复合粒子、制备方法及其应用。本发明通过一定的化学反应或者是多重作用力在玉米醇溶蛋白表面修饰亲水物质，相对比常见的无机颗粒稳定pickering乳液和常见的包覆活性物质的复合粒子，本发明制备的复合粒子有较好的生物相容性，水溶性，再分散性，包覆能力，通过本发明制备的pickering乳液有更高的稳定性，包括长时间储存的稳定性、ph稳定性、高温稳定性，离心稳定性等。
6.该方法首先通过将玉米醇溶蛋白处于一个溶解的状态，然后与第二组分在一定的条件下发生反应或者多重作用，然后调节ph，得到pickering乳液稳定剂，与普通的pickering乳液稳定剂相比，该发明制备的复合颗粒有更好的生物相容性，稳定性，分散性。
7.为达到上述目的，本发明的技术方案如下：
8.一种玉米醇溶蛋白复合粒子，所述玉米醇溶蛋白复合粒子由玉米醇溶蛋白、第二组分在溶液中通过静电作用、共价键作用形成，所述玉米醇溶蛋白复合粒子的粒径为100-1000nm；所述第二组分为天然亲水物质、生物基亲水物质、改性后的天然亲水物质或改性后的生物基亲水物质，第二组分能与玉米蛋白产生静电作用，通过改性后可与玉米醇溶蛋白发生化学作用。
9.进一步地，玉米醇溶蛋白与第二组分的质量比为1：0.2～2；所述玉米醇溶蛋白为α-玉米醇溶蛋白、β-玉米醇溶蛋白中的一种或组合；第二组分为多糖、改性多糖、含邻苯二酚的物质、多环氧官能团的物质、多醛基物质、多胺基物质或多羧基物质。
10.进一步地，第二组分为多糖纤维素、改性纤维素、淀粉、改性淀粉、壳聚糖、改性壳聚糖、甲壳素、改性甲壳素、阿拉伯胶、改性阿拉伯胶、果胶、改性果胶、糖原、改性糖原、多聚果糖、改性多聚果糖、单宁酸、改性单宁酸、儿茶酚、盐酸多巴胺、聚多巴胺、低聚多巴胺、乙二醇二缩水甘油醚、邻苯二醛、乙二胺、咖啡酸、柠檬酸中的一种或两种以上组合。
11.进一步地，所述的第二组分为tempo氧化纤维素、naio4氧化纤维素、tempo改性双醛纤维素、naio4氧化海藻酸钠、tempo氧化淀粉、naio4氧化淀粉、tempo改性双醛淀粉、naio4氧化聚甘油中的一种或两种以上组合。
12.一种玉米醇溶蛋白复合粒子的制备方法，包括以下步骤：
13.(1)将玉米醇溶蛋白溶于强碱性溶液；
14.(2)将第二组分溶于溶液中，或者将第二组分分散于分散液中；
15.(3)将步骤(1)和步骤(2)各自得到的液体混合，调节ph＝3-14，在30-90℃下搅拌反应2-24h，得到玉米醇溶蛋白与第二组分制备的复合粒子的分散液，调节ph＝7；
16.(4)将制备得到的玉米蛋白复合粒子分散液通过调节ph＝1-3、离心或透析进行分离提纯，得到玉米醇溶蛋白复合粒子。
17.进一步地，步骤(1)中强碱性溶液ph＝12-14；步骤(4)中，离心分离时离心转速为4000～15000r/min，离心时间为3～15min。
18.一种玉米醇溶蛋白复合粒子的运载体系，该体系为pickering乳液体系：由玉米醇溶蛋白复合粒子、油相、水三种成分组成乳液，其中，玉米醇溶蛋白复合粒子占0.001～3重量份，油相占0.1～83重量份，水相占99.9～17重量份；所述的玉米醇溶蛋白复合粒子是指权利要求1-4任一所述的玉米醇溶蛋白复合粒子。
19.进一步地，所述乳液体系中油相为动植物油、与水不互溶的有机溶剂或不溶于的水活性物质。
20.一种玉米醇溶蛋白复合粒子的运载体系的制备方法，具体包括以下制备方法：将玉米醇溶蛋白复合粒子与油相、水初步混合，通过均质机8000-15000r/min，均质10-200s，或通过超声粉碎机超声5-30s；
21.一种玉米醇溶蛋白复合粒子的运载体系的应用，运载体系应用于制备微胶囊、pickering乳液或脂质体等。
22.本发明的有益效果：
23.1.与传统的pickering颗粒稳定剂相比，本发明合成的玉米醇溶蛋白复合粒子是由玉米醇溶蛋白和其他天然物质或改性天然物质通过共价键作用或者多重作用制备而来的，其生物相容性，稳定性，分散性较为优异。
24.2.本发明制备的玉米醇溶蛋白复合粒子是由共价键作用或者多重作用制备而来的，与简单通过静电作用制备的玉米醇溶蛋白粒子相比，由其制备的乳液有较为优秀的ph稳定性、高温稳定性和离心稳定性。
25.3.所制备得到的纳pickering乳液具有较高的载油量，优秀的ph稳定性、高温稳定性和离心稳定性。
mediated oxidation.food chemistry.2016,192,865-872.]公开方法，自制tempo氧化淀粉。具体制备方法如下：将1g淀粉置于100ml去离子水中，加入0.016gtempo，0.1gnabr和6ml的naclo，在45℃条件下，调节ph＝10-10.5，磁力搅拌反应6h，加入2ml乙二醇终止反应，后离心，水洗，冷冻干燥得tempo氧化淀粉。
36.naio4氧化淀粉是参考[preparation and characterization of dialdehyde starch by one-step acid hydrolysis and oxidation.internationaljournalof biologicalmacromolecules.2017,103,1257-1264.]公开方法，自制naio4氧化淀粉。具体制备方法如下：将1g淀粉放于100ml去离子水中，加入1.5gnaio4,避光反应4h，加入2ml乙二醇终止反应，后离心，水洗，冷冻干燥得naio4氧化淀粉。
[0037]
tempo改性双醛淀粉即先通过上述方法tempo改性后在进行naio4改性，自制tempo改性双醛淀粉。具体制备方法如下：1g淀粉置于100ml去离子水中，加入0.016gtempo，0.1gnabr和6ml的naclo，在45℃条件下，调节ph＝10-10.5，磁力搅拌反应6h，加入2ml乙二醇终止反应，后离心，水洗，冷冻干燥得tempo氧化淀粉。。将1gtempo氧化淀粉放于100ml ph＝4.6的醋酸-醋酸钠缓冲液中，加入1.5gnaio4,避光反应4h，加入2ml乙二醇终止反应，后离心，水洗，冷冻干燥得tempo改性双醛淀粉。
[0038]
naio4氧化聚甘油即将低分子量的聚甘油溶于水中加入不同含量的高碘酸钠制备、naio4氧化聚甘油。具体制备方法如下：将1g十聚甘油放于100ml去离子水中中，加入1.5gnaio4,避光反应4h，加入2ml乙二醇终止反应，后透析得naio4氧化聚甘油的分散液。
[0039]
一、杂化复合粒子的合成
[0040]
实施例1
[0041]
(1)玉米醇溶蛋白溶液的制备：将naoh溶于去离子水制备ph＝13的强碱性溶液100ml，加入0.5g玉米醇溶蛋白(cas:9010-66-6，sigma)，超声10s得玉米醇溶蛋白的强碱性溶液。得到溶液a。将0.25gnaio4氧化纤维素溶于100ml去离子水中，得到分散液b。
[0042]
(2)复合粒子的合成：将溶液a和与分散液b均匀混合，超声20s，后调ph＝13，在80℃反应4h，调节ph＝7得到了玉米醇溶蛋白/纤维素复合粒子的分散液；离心，洗涤，冷冻干燥得复合粒子1，测得粒子分别在ph＝5、7、9的粒径列于表1。
[0043]
(3)pickering乳液的制备：将复合粒子1、水与玉米油以重量比为0.02：4：6，0.25：5：5，0.03：6：4通过均质机在8000r/min下均质1min制备乳液体系1。
[0044]
实施例2
[0045]
(1)玉米醇溶蛋白溶液的制备：将naoh溶于去离子水制备ph＝13的强碱性溶液100ml，加入0.50g玉米醇溶蛋白(cas:9010-66-6，sigma)，超声10s得玉米醇溶蛋白的强碱性溶液。得到溶液a。将0.50gnaio4氧化纤维素溶于100ml去离子水中，得到分散液b。
[0046]
(2)复合粒子的合成：将溶液a和与分散液b均匀混合，超声20s，后调ph＝13，在80℃反应4h，调节ph＝7得到了玉米醇溶蛋白/纤维素复合粒子的分散液；离心，洗涤，冷冻干燥得复合粒子2，测得粒子分别在ph＝5、7、9的粒径列于表1。
[0047]
(3)pickering乳液的制备：将复合粒子2、水与玉米油以重量比为0.02：4：6，0.25：5：5，0.03：6：4通过均质机在8000r/min下均质1min制备乳液体系2。
[0048]
实施例3
[0049]
(1)玉米醇溶蛋白溶液的制备：将naoh溶于去离子水制备ph＝13的强碱性溶液
100ml，加入0.50g玉米醇溶蛋白(cas:9010-66-6，sigma)，超声10s得玉米醇溶蛋白的强碱性溶液。得到溶液a。将1.00gnaio4氧化纤维素溶于100ml去离子水中，得到分散液b。
[0050]
(2)复合粒子的合成：将溶液a和与分散液b均匀混合，超声20s，后调ph＝13，在80℃反应4h，调节ph＝7得到了玉米醇溶蛋白/纤维素复合粒子的分散液；离心，洗涤，冷冻干燥得复合粒子3，测得粒子分别在ph＝5、7、9的粒径列于表1。
[0051]
(3)pickering乳液的制备：将复合粒子3、水与玉米油以重量比为0.02：4：6，0.25：5：5，0.03：6：4通过均质机在8000r/min下均质1min制备乳液体系3。
[0052]
实施例4
[0053]
(1)将naoh溶于去离子水制备ph＝13的强碱性溶液100ml，加入0.50g玉米醇溶蛋白(cas:9010-66-6，sigma)，超声10s得玉米醇溶蛋白的强碱性溶液。得到溶液a。将1.00gnaio4氧化纤维素溶于100ml去离子水中，得到分散液b。
[0054]
(2)复合粒子的合成：将溶液a和与分散液b均匀混合，超声20s，后调ph＝13，在80℃反应4h，调节ph＝7得到了玉米醇溶蛋白/纤维素复合粒子的分散液；离心，洗涤，冷冻干燥得复合粒子4，测得粒子分别在ph＝5、7、9的粒径列于表1。
[0055]
(3)pickering乳液的制备：将复合粒子4、水与玉米油以重量比为0.02：4：6，0.25：5：5，0.03：6：4通过均质机在8000r/min下均质1min制备乳液体系4。
[0056]
实施例5
[0057]
(1)将naoh溶于去离子水制备ph＝13的强碱性溶液100ml，加入0.50g玉米醇溶蛋白(cas:9010-66-6，sigma)，超声10s得玉米醇溶蛋白的强碱性溶液。得到溶液a。将0.25gnaio4氧化淀粉溶于100ml去离子水中，得到分散液b。
[0058]
(2)复合粒子的合成：将溶液a和与分散液b均匀混合，超声20s，后调ph＝13，在80℃反应4h，调节ph＝7得到了玉米醇溶蛋白/淀粉复合粒子的分散液；离心，洗涤，冷冻干燥得复合粒子6，测得粒子分别在ph＝5、7、9的粒径列于表1。
[0059]
(3)pickering乳液的制备：将复合粒子5、水与玉米油以重量比为0.02：4：6，0.25：5：5，0.03：6：4通过均质机在8000r/min下均质1min制备乳液体系5。
[0060]
实施例6
[0061]
(1)将naoh溶于去离子水制备ph＝13的强碱性溶液100ml，加入0.50g玉米醇溶蛋白，超声10s得玉米醇溶蛋白的强碱性溶液。得到溶液a。将0.50gtempo氧化淀粉溶于100ml去离子水中，得到分散液b。
[0062]
(2)复合粒子的合成：将溶液a和与分散液b均匀混合，超声20s，后调ph＝13，在80℃反应4h，调节ph＝7得到了玉米醇溶蛋白/淀粉复合粒子的分散液；离心，洗涤，冷冻干燥得复合粒子6，测得粒子分别在ph＝5、7、9的粒径列于表1。
[0063]
(3)pickering乳液的制备：将复合粒子6、水与玉米油以重量比为0.02：4：6，0.25：5：5，0.03：6：4通过均质机在8000r/min下均质1min制备乳液体系6。
[0064]
实施例7
[0065]
(1)将naoh溶于去离子水制备ph＝13的强碱性溶液100ml，加入0.50g玉米醇溶蛋白(cas:9010-66-6，sigma)，超声10s得玉米醇溶蛋白的强碱性溶液。得到溶液a。将1.00gtempo改性双醛淀粉溶于100ml去离子水中，得到分散液b。
[0066]
(2)复合粒子的合成：将溶液a和与分散液b均匀混合，超声20s，后调ph＝13，在80
℃反应4h，调节ph＝7得到了玉米醇溶蛋白/淀粉复合粒子的分散液；离心，洗涤，冷冻干燥得复合粒子7，测得粒子分别在ph＝5、7、9的粒径列于表1。
[0067]
(3)pickering乳液的制备：将复合粒子7、水与玉米油以重量比为0.02：4：6，0.25：5：5，0.03：6：4通过均质机在8000r/min下均质1min制备乳液体系7。
[0068]
实施例8
[0069]
(1)将naoh溶于去离子水制备ph＝13的强碱性溶液100ml，加入0.50g玉米醇溶蛋白(cas:9010-66-6，sigma)，超声10s得玉米醇溶蛋白的强碱性溶液。得到溶液a。将0.25gtempo改性双醛海藻酸钠溶于100ml去离子水中，得到分散液b。
[0070]
(2)复合粒子的合成：将溶液a和与分散液b均匀混合，超声20s，后调ph＝13，在80℃反应4h，调节ph＝7得到了玉米醇溶蛋白/海藻酸钠复合粒子的分散液；离心，洗涤，冷冻干燥得复合粒子8，测得粒子分别在ph＝5、7、9的粒径列于表1。
[0071]
(3)pickering乳液的制备：将复合粒子8、水与玉米油以重量比为0.02：4：6，0.25：5：5，0.03：6：4通过均质机在8000r/min下均质1min制备乳液体系8。
[0072]
实施例9
[0073]
(1)将naoh溶于去离子水制备ph＝13的强碱性溶液100ml，加入0.50g玉米醇溶蛋白(cas:9010-66-6，sigma)，超声10s得玉米醇溶蛋白的强碱性溶液。得到溶液a。将0.50gtempo改性双醛海藻酸钠溶于100ml去离子水中，得到分散液b。
[0074]
(2)复合粒子的合成：将溶液a和与分散液b均匀混合，超声20s，后调ph＝13，在80℃反应4h，调节ph＝7得到了玉米醇溶蛋白/海藻酸钠复合粒子的分散液；离心，洗涤，冷冻干燥得复合粒子9，测得粒子分别在ph＝5、7、9的粒径列于表1。
[0075]
(3)pickering乳液的制备：将复合粒子9、水与玉米油以重量比为0.02：4：6，0.25：5：5，0.03：6：4通过均质机在8000r/min下均质1min制备乳液体系9。
[0076]
实施例10
[0077]
(1)将naoh溶于去离子水制备ph＝13的强碱性溶液100ml，加入0.50g玉米醇溶蛋白(cas:9010-66-6，sigma)，超声10s得玉米醇溶蛋白的强碱性溶液。得到溶液a。将1.00gtempo改性的双醛海藻酸钠溶于100ml去离子水中，得到分散液b。
[0078]
(2)复合粒子的合成：将溶液a和与分散液b均匀混合，超声20s，后调ph＝13，在80℃反应4h，调节ph＝7得到了玉米醇溶蛋白/海藻酸钠复合粒子的分散液；离心，洗涤，冷冻干燥得复合粒子10，测得粒子分别在ph＝5、7、9的粒径列于表1。
[0079]
(3)pickering乳液的制备：将复合粒子10、水与玉米油以重量比为0.02：4：6，0.25：5：5，0.03：6：4通过均质机在8000r/min下均质1min制备乳液体系10。
[0080]
对比例1
[0081]
将实施例1(1)中的分散液a，倒入100ml去离子水中，直接调节ph＝7，后超声分散，测得粒子分别在ph＝5、7、9的粒径列于表1。
[0082]
pickering乳液的制备：将制备的粒子的分散液与玉米油以体积比为4：6，5：5，6：4通过均质机在8000r/min下均质1min制备乳液体系。
[0083]
对比例2
[0084]
将实施例11(1)中的分散液a，倒入100ml去离子水中，旋蒸去掉乙醇，后超声分散，测得粒子分别在ph＝5、7、9的粒径列于表1。
[0085]
pickering乳液的制备：将制备的粒子的分散液与玉米油以体积比为4：6，5：5，6：4通过均质机在8000r/min下均质1min制备乳液体系。
[0086]
乳化能力测试：首先看其乳液的稳定程度，观察其是否出现析油，析水现象，后看其稳定乳液的载油量与乳液粒径大小。乳液粒径大小利用激光粒度分析仪进行检测，然后观察其在不同环境条件下的乳液稳定程度。
[0087]
表1
[0088][0089][0090]
与对比例相比，实施例制备的玉米醇溶蛋白复合粒子有较好的ph稳定性，未出现明显的聚集现象。
[0091]
表2
[0092][0093]
与对比例相比，实施例制备的玉米醇溶蛋白复合粒子有更好的乳化性能，且具有更佳的ph稳定性，可以在弱酸性、中性、碱性的条件下稳定较长的时间。
[0094]
本发明的复合粒子粒径在100-1000nm之间，与简单通过静电作用制备的复合粒子制备的pickering乳液相比，具有更高的ph稳定性，离心稳定性和高温稳定性，且该方法制备的复合粒子有良好的分散性和再分散性，有利于拓宽pickering复合粒子的应用，解决pickering乳液在运输过程中因为环境变化造成的乳液破乳的问题。
[0095]
另外，本发明制备得到的复合粒子除了具备良好的乳化性能，还具备较好的药物缓释能力，且该发明制备的复合粒子具有良好的包覆能力和ph稳定性，可以在人体大多位置应用。
[0096]
与对比例1制备的乳液分层现象明显比较，实例1，2，3制备的乳液在30天后及100天后，未出现明显的分层现象，说明实例1，2，3制备的乳液有更好的乳化性能，且经过高温储存，离心处理乳液仍处于稳定状态，未出现浮油。
[0097]
综上所述，本发明所述复合粒子与传统复合粒子及单一玉米醇溶蛋白制备的纳米粒子相比具有明显优势，能够在微胶囊、pickering乳液，药物缓释纳米载体等领域具有良好的应用前景。