交联玉米多孔淀粉负载姜黄素的复合凝胶微球及其制备方法

1.本发明涉及姜黄素负载，具体涉及到一种交联玉米多孔淀粉负载姜黄素的复合凝胶微球及其制备方法；属于食品药品工业领域。


背景技术：

2.姜黄素(双-α,β-不饱和β-二酮)是一种来自植物姜黄(curcuma longa l.)根茎的黄橙色多酚，是植物界很稀少的具有二酮结构的色素。姜黄素是一种脂溶性分子，对人体健康有很多益处，如可以降低患癌症、心血管疾病、慢性炎症和代谢紊乱的风险。由于其独特的生理功能而被广泛应用于功能性食品、生物医药等多个领域。然而，姜黄素存在水溶性差、易降解、口服利用度低等特性，限制了其在食品和制药中的应用。为了改善姜黄素的水溶性和稳定性，保护姜黄素不被降解，提高姜黄素的生物利用度，现有的研究常采用乳液、固体分散体和纳米递送体系等形式包埋姜黄素，其中制备新型生物递送载体，设计和制备纳米级载体材料以及建立缓释控释体系是近年来对姜黄素研究的热点。
3.多孔淀粉是指淀粉颗粒表面分布着孔径约为1μm左右微孔结构的改性淀粉。相较于原淀粉，多孔淀粉具有更大的孔隙率和比表面积，更好的吸水性、吸油能力，同时保留了淀粉原有的无毒无害、可降解和良好的生物相容性等性质。因此，多孔淀粉可被用作包埋活性成分的壁材，保护活性成分，起到缓释或特定释放活性成分的效果。然而，单纯的多孔淀粉作为吸附剂吸附活性成分仍然存在着一些缺陷，如活性成分包埋率较低，以及多孔淀粉对剪切和热的抵抗性以及高敏感性，一定程度上限制了它们在包埋活性成分上的应用。
4.水凝胶，是一种以水或水性介质为分散相，溶胀后具有三维网状结构，且能够保留大量溶剂而形成的凝胶状聚合物，可以用作药物载体。其中天然高分子水凝胶来源于自然界中动植物组织，如虾壳中提取的壳聚糖，海带中提取的海藻酸等。近年来，大量的研究集中于壳聚糖，海藻酸钠和羧甲基纤维素等形成的凝胶应用在药物的缓释及控释方面。然而，单一的水凝胶进行药物控释的过程中，在进行药物定向释放时，外界环境的差异，如人体中ph值的差异，会影响到药物靶向释放的效果。
5.现已公布的关于姜黄素包埋技术及负载姜黄素凝胶的技术主要包括：1)中国发明专利201510429922.9公布了一种以蛋清粉为壁材制备姜黄素微胶囊的方法，该方法以姜黄素为芯材，蛋清粉与明胶为壁材，加入乳化剂，通过喷雾干燥得到姜黄素微胶囊；然而该方法涉及到的喷雾干燥技术对于设备的要求较高，价格相对昂贵。2)中国发明专利申请202010546654.x公布了一种大豆亲脂蛋白-姜黄素复合物的制备方法，该方法利用热效应诱导大豆脂蛋白纳米颗粒自组装，通过超声促进大豆亲脂蛋白纳米颗粒与姜黄素相互作用提高大豆亲脂蛋白的载荷率；但该发明中使用的热诱导处理大豆亲脂蛋白结构展开的技术，对于实际操作过程中要求较高，需要严格控制反应过程中的ph值，从而使得反应的体系要求较高。


技术实现要素：

6.为了克服现有技术的上述缺点与不足，本发明的目的在于提供一种利用交联玉米多孔淀粉负载姜黄素的复合凝胶微球及其制备方法，起到靶向释放姜黄素的作用。
7.本发明主要是基于淀粉的交联反应和水凝胶的层层自组装技术。脉冲电场的引入提高酶解多孔淀粉的孔径大小，总孔体积，从而提高多孔淀粉的吸附性质。但孔径的进一步提高，可能会使得部分多孔淀粉的结构发生崩塌等现象。为改善脉冲电场可能带来的潜在问题，对脉冲电场辅助制备的酶解多孔淀粉再进行交联化反应，通过交联的方式提高多孔淀粉的抗剪切能力和热稳定性。再以交联多孔淀粉作为吸附剂，对姜黄素进行物理吸附，得到姜黄素/多孔淀粉复合物。但在进行姜黄素缓释的过程中，多孔淀粉的孔洞易使姜黄素发生提前释放。为克服这一缺陷，在姜黄素/多孔淀粉表面包裹天然高分子的凝胶材料，如羧甲基纤维素，壳聚糖等，使得姜黄素能够靶向释放到小肠，提高生物利用度。然而单纯的利用羧甲基纤维素或者壳聚糖形成的载药微球，起不到姜黄素缓释的效果。羧甲基纤维素形成的微球在胃液中会发生收缩，不能释放姜黄素，进入肠道后快速崩解，导致药物爆破释放；壳聚糖微球，在胃液中迅速膨胀，药物很快释放，也不能起到靶向释放的作用。因此利用层层自组装的模式，对姜黄素/多孔淀粉进行层层包埋，先用羧甲基纤维素进行包埋，之后再将形成的羧甲基纤维素微球浸入壳聚糖溶液中包裹一层壳聚糖。同时，引入的氧化锌可以提高凝胶微球的机械性能和稳定性，并且在体外模拟释放试验中，也可以调控姜黄素的释放速率。
8.本发明的目的通过以下技术方案实现：
9.交联玉米多孔淀粉负载姜黄素的复合凝胶微球，由姜黄素/交联多孔淀粉复合物加入到羧甲基纤维素溶液，并加入氧化锌，水浴混合搅拌均匀；滴入到氯化铁或氯化钙溶液中形成凝胶微球，再将凝胶微球转移至壳聚糖溶液中搅拌，进行外层膜包裹处理得到；姜黄素/交联多孔淀粉复合物由交联玉米多孔淀粉加入到姜黄素醇溶液中吸附形成；交联玉米多孔淀粉是由交联剂添加到玉米多孔淀粉悬浊液得到；玉米多孔淀粉悬浊液是由脉冲电场辅助酶解制备玉米多孔淀粉得到。
10.为进一步实现本发明的目的，优选地，所述的脉冲电场辅助酶解制备玉米多孔淀粉是将玉米原淀粉与缓冲液配置成淀粉乳，并添加α-淀粉酶与糖化酶组成的复合酶，水浴酶解1～2.5h，终止反应，再调节反应物至中性，水洗，醇洗，烘干，粉碎，得到多孔淀粉；然后将多孔淀粉与水混合形成均匀的淀粉悬浊液，搅拌均匀，加入电解质溶液，调节淀粉乳溶液的电导率为50～400μs/cm，在脉冲电场处理室脉冲电场处理20～60min，过滤，干燥，粉碎，过筛，得到玉米多孔淀粉。
11.优选地，所述的脉冲电场的电场强度为5～20kv/cm，脉冲宽度为5～100μs，脉冲频率500～2000hz；通过蠕动泵将电场处理溶液泵入脉冲电场处理室，控制流速为50～200ml/min；所述的电解质溶液是氯化钾溶液和硫酸钾溶液中一种或两种，电解质溶液的浓度为0.5～2mol/l。
12.优选地，所述的缓冲液为醋酸-醋酸钠缓冲液或磷酸盐缓冲液，缓冲液ph值为4～5；淀粉乳中原淀粉的质量分数为10～30％；α-淀粉酶的酶活力为3000～5000u/ml，糖化酶的酶活力为5000-200000u/ml；α-淀粉酶和糖化酶的质量比为1:1～1:5；复合酶的加入量为淀粉干基质量1.5-2.5％；水浴酶解的温度为40～50℃。
13.优选地，所述的交联玉米多孔淀粉通过如下方法制得：将玉米多孔淀粉与去离子水混合配置成淀粉悬浊液，加入交联剂，调节体系的ph值，交联反应0.5～2h后洗涤、过滤、干燥、粉碎，过筛得到交联多孔淀粉。
14.优选地，所述的交联剂为三偏磷酸钠(stmp)，三氯氧磷(pocl3)，表氯醇(epch)和三聚磷酸钠(stpp)中的一种；调节体系的ph值通过加入碳酸钠和氯化钠混合物、磷酸氢二钠、氢氧化钠调节；淀粉悬浊液中多孔淀粉悬浊液质量分数为10-30％，交联剂的用量为淀粉悬浊液质量的5-20％；交联反应通过水域控制，温度为30-50℃，所述的干燥为鼓风干燥机中干燥8-12h；所述的洗涤时用去离子水洗涤3-5次。
15.优选地，所述的姜黄素醇溶液是由姜黄素溶于乙醇中形成，姜黄素的浓度为1～3mg/ml；所述吸附的时间为0.5～2h；交联玉米多孔淀粉与姜黄素质量比30:1～80:1。
16.优选地，按照交联玉米多孔淀粉负载姜黄素的复合凝胶微球制备的原料用量计，所述的羧甲基纤维素溶液的质量分数为0.5～5％，氧化锌的质量分数为0～2％，氯化铁或氯化钙溶液的质量分数为1～5％，壳聚糖溶液的质量分数为0.5～3％，其余为姜黄素/交联多孔淀粉复合物。
17.优选地，所述的水浴混合搅拌的温度为30～50℃，搅拌的速度为200～600rpm，搅拌时间为0.5～2h；所述的壳聚糖溶液中搅拌的时间为0.5～2h，搅拌速率为200～600rpm。
18.所述的交联玉米多孔淀粉负载姜黄素的复合凝胶微球的制备方法，包括如下步骤：
19.1)酶解制备多孔淀粉：将玉米原淀粉与缓冲液配置成淀粉乳，并加入由α-淀粉酶和糖化酶组成的复合酶；水浴酶解，终止后调节体系至中性，水洗，醇洗，烘干，粉碎，得到多孔淀粉；
20.2)脉冲电场处理多孔淀粉：将多孔淀粉与水混合形成均匀的淀粉悬浊液，加入电解质溶液，调节淀粉乳溶液的电导率，在脉冲电场处理室进行脉冲电场处理，将脉冲电场处理后的多孔淀粉，进行过滤、洗涤、干燥、粉碎、过筛；
21.3)制备交联玉米多孔淀粉：将交联剂添加到的脉冲电场处理多孔淀粉悬浊液中，调节反应体系的ph值，搅拌均匀，水浴反应，调节反应体系的ph值，终止反应，洗涤，过滤，干燥，粉碎，过筛；
22.4)制备负载姜黄素的复合凝胶微球：将姜黄素溶于乙醇中，得到姜黄素醇溶液，加入到交联玉米多孔淀粉中，搅拌吸附姜黄素，过滤出去未吸附的姜黄素，得到姜黄素/交联多孔淀粉复合物；
23.5)将步骤4)中制备的姜黄素/交联多孔淀粉复合物，加入到羧甲基纤维素溶液，加入氧化锌，水浴混合搅拌均匀；将混合物匀速滴入到氯化铁或氯化钙溶液中成凝胶微球，再将凝胶微球过滤出去未成凝胶的混合物，再将凝胶微球转移至壳聚糖溶液中，再进行外层膜包裹处理，得到负载有姜黄素的复合凝胶微球。
24.优选地，步骤1)中，盐酸的浓度为1～3mol/l，氢氧化钠的浓度为1～3mol/l。
25.本发明制备得到的交联玉米多孔淀粉吸油率可达到90～110％，并且有更好的抗剪切性质以及耐降解性。而未经处理的玉米原淀粉(即步骤1)中所述的玉米原淀粉)的吸油率仅为50～60％；经过步骤1)中的酶解过程，酶解玉米多孔淀粉的吸油率可达到70～90％，再经过步骤2)中脉冲处理酶解多孔淀粉，多孔淀粉的吸油率可达到80～110％。这是因为酶
解反应可以在玉米原淀粉表面产生许多的微孔，同时也会生成中空的结构，因此多孔淀粉的比表面积相比于原淀粉的比表面积显著地增加。同时，产生的微孔可以为外界的物质提供更好地吸附位点，从而提高多孔淀粉的吸附性能。此外，脉冲电场对酶解多孔淀粉的进一步处理，是基于宏观空间的电荷极化理论。贯穿于多孔淀粉表面及内部的电解质为多孔淀粉提供了额外的电荷，在一定强度的外加电场的作用下，电解质中的电荷会发生电荷极化作用，从而产生极化能量作用于多孔淀粉，造成多孔淀粉的孔洞进一步的增大，增加了多孔淀粉的比表面积，从而提高了多孔淀粉的吸附性能。
26.经步骤3)中交联反应处理之后，交联多孔淀粉的热稳定性提高，热分解温度相比于未交联的多孔淀粉的提高了2～8℃，这是由于交联反应增加了多孔淀粉结构的致密性，紧密的结构会限制分子链的运动，增加抗分解性，进一步提高了交联多孔淀粉的热稳定性；同时，交联多孔淀粉的膨胀力相较于多孔淀粉的膨胀力降低了0.5～1.5g/g，这是由于淀粉分子与交联剂的交联增加并加强了氢键的强度，氢键强度的增加会限制交联多孔淀粉的溶胀能力。
27.经步骤4)得到的吸附有姜黄素的交联多孔淀粉复合物，姜黄素的载荷率可以达到60％以上，表明交联多孔淀粉可以作为姜黄素的有效吸附剂。
28.经步骤4)得到的负载有姜黄素的复合凝胶微球，姜黄素的稳定性得到显著地提高，能够在光照和一定温度下较长时间地保留姜黄素的活性。同时，凝胶微球外层通过层层自组装形成的由内向外的羧甲基纤维素-壳聚糖包裹层，可以有效地保护姜黄素的稳定性，也能够起到延缓药物释放的作用，同时保护姜黄素等药物在胃部不被消化吸收，起到定向输送至小肠的作用。这是因为，复合凝胶的外层包裹有壳聚糖，壳聚糖是一种碱性多糖，当处于胃液等酸性环境中，壳聚糖的氨基被质子化，大量的阳离子通过增加极性和静电斥力来增加壳聚糖的溶解度，从而起到溶解凝胶微球外层包裹层的作用。而羧甲基纤维素属阴离子型纤维素醚类物质，在碱性或弱碱性的环境中，溶解度会增加，因此能够在小肠环境中溶解，释放出姜黄素等活性物质，起到定向释放的作用。
29.与现有的技术相比，本发明具有如下优点：
30.1)本发明利用脉冲电场辅助酶解制备多孔淀粉，可以在较短时间内制备得到吸附性质良好的多孔淀粉，极大地较少了化学法或酶解法制备所需的数十个小时的反应时间；
31.2)本发明针对酶解制备的多孔淀粉进行脉冲电场的处理，可以提高短时间制备的酶解多孔淀粉的孔径大小、孔的比表面积和孔容积，有效地提高多孔淀粉的成孔率，进而提高多孔淀粉的吸附率。
32.3)本发明利用交联反应对制备得到的酶解多孔淀粉进行交联化处理，进一步提高了多孔淀粉的热稳定性，交联之后的交联多孔淀粉的热分解温度有所提高，同时也一定程度上提高了交联多孔淀粉的吸附性，从而提高了交联多孔淀粉的生物利用度。
33.4)本发明利用层层自组装方法制备的负载姜黄素的复合凝胶微球制备方法简单，使用原材料便宜易得，所需设备简易，并且所选原材料均为无毒无害的天然材料，可生物降解，不会对人体造成伤害。
34.5)本发明提供的负载姜黄素的复合凝胶微球，其对姜黄素具有明显的稳定保护作用，经过1周的保护时间后，所述包埋的姜黄素复合凝胶微球中姜黄素的保留率仍然大于50％，而未包埋的原姜黄素的保留率小于10％。同时，成凝胶后的姜黄素，其热稳定性和光
稳定性较未包埋的姜黄素具有显著性地提高。并且在体外模拟释放实验中，显示出良好的小肠和结肠定向释放的效果。
35.6)层层自组装是利用相反电荷的静电相互作用，反复沉积在胶体基质表面的一种技术，本发明利用多孔淀粉对活性成分的吸附，然后利用层层自组装技术对多孔淀粉/姜黄素活性成分复合物进行凝胶化的层层自组装，起到靶向释放姜黄素的作用，同时这一方法也可延伸到其他的药物运载体系中。
附图说明
36.图1为本发明的对比例1中未进行脉冲处理和脉冲处理之后多孔淀粉的比表面积和孔的平均直径图。
37.图2(a)为本发明的对比例2中多孔淀粉的tg热重分析的数据图。
38.图2(b)为本发明的对比例2中交联多孔淀粉的tg热重分析的数据图图3为本发明的对比例3中不同种淀粉吸附姜黄素的载荷率的数据图。
39.图4(a)为本发明的实施例1中多孔淀粉和交联多孔淀粉表面光电子能谱的全谱图。
40.图4(b)为本发明的实施例1中多孔淀粉和交联多孔淀粉表面光电子能谱的磷元素谱图。
41.图4(c)为本发明的实施例1中多孔淀粉峰拟合后的表面光电子能谱的碳元素谱图。
42.图4(d)为本发明的实施例1中交联多孔淀粉峰拟合后的表面光电子能谱的碳元素谱图。
43.图5为本发明的实例1负载有姜黄素的凝胶微球的扫描电子显微镜图。
44.图6为本发明的实例1负载有姜黄素的凝胶微球中各组分的傅里叶红外光谱图。
45.图7为本发明的实施例1中不同质量分数羧甲基纤维素(cmc)形成的复合凝胶微球体外释放的数据图。
46.图8为本发明的实施例2中不同质量分数纳米氧化锌颗粒(zno)形成的复合凝胶微球体外释放的数据图。
47.图9为本发明的实施例3中不同质量分数壳聚糖(cs)溶液形成的复合凝胶微球体外释放的数据图。
具体实施方式
48.下面结合附图和实施例，对本发明作进一步地说明，但本发明的实施方式不限于此。
49.本发明首先利用脉冲电场辅助酶解制备玉米多孔淀粉，可以有效地减少制备玉米多孔淀粉的时间，同时利用交联剂对制备好的玉米多孔淀粉进行交联处理，得到交联玉米多孔淀粉，起到增加多孔淀粉吸附性和抗剪切性的作用。随后，将得到的交联玉米多孔淀粉用作姜黄素吸附剂，吸附姜黄素醇溶液，进行离心、过滤处理，去除未吸附的姜黄素/多孔淀粉复合物，进行真空冷冻干燥，备用。之后将姜黄素/多孔淀粉混合物添加到热水溶解的羧甲基纤维素溶液中，混合均匀，同时加入氧化锌，以提高水凝胶基体的抗菌性、机械性和稳
定性，将混合溶液混合均匀，得到混合有姜黄素/多孔淀粉/氧化锌/羧甲基纤维素的混合液。随后用注射器将混合溶液注入到氯化铁溶液中，搅拌均匀得到负载有姜黄素的凝胶微球。之后，再将凝胶微球过滤，水洗出去未包埋的物质，再将凝胶转移至壳聚糖溶液中进行层层自组装的包埋，得到最终的负载有姜黄素的复合凝胶微球。
50.多孔淀粉吸油率的测定：不同处理条件下多孔淀粉的吸油率的测定方法具体如下，预先称量装有3颗小玻璃珠的10ml离心管的质量，记为m0，随后加入约1g左右多孔淀粉于10ml离心管中，称取离心管质量m1，再加入4ml的玉米油，充分搅拌均匀，在8000rpm/min的转速下，离心15min，倒掉上清液，将离心管倒置10min以吸去剩余的浮油，称量重量m2。则该待测多孔淀粉的吸油率oa可以通过下列公式进行计算得到：
51.oa＝(m
2-m1)/(m
1-m0)
52.式中：oa表示待测多孔淀粉的吸油率。
53.多孔淀粉比表面积和孔径大小的测定：利用低温氮吸附法测定淀粉样品的比表面积、总孔体积和孔径分布情况。具体操作为：使用全自动气体吸附分析仪进行测定，进行测量前，先将淀粉样品置于100℃的真空条件下进行脱气处理5h，除去淀粉样品表面吸附的空气。随后待样品冷却至室温后，以高纯度的氮气作为介质进行低温氮吸附测试，将待测样品放入全自动气体吸附分析仪中，通入氮气进行测试。待测样品的氮气吸附量与样品的比表面积、总孔体积和孔径大小等相关，随着测试温度的升高，淀粉吸附的氮气被解吸，最终达到平衡状态，得到吸附-脱附曲线以及相关的测试指标。之后，利用bet法和bjh法计算测试样品的比表面积，孔容孔径和孔径分布情况。
54.对比例1：
55.采用现有技术酶解制备玉米多孔淀粉：将玉米原淀粉与ph为5.0的乙酸-乙酸钠缓冲液混合，磁力搅拌15min使淀粉悬浊液分散均匀，得到30wt％的淀粉匀浆，随后加入2％的复合酶(复合酶和淀粉干基的质量百分比)进行酶解反应，酶解反应中复合酶为α-淀粉酶和糖化酶，α-淀粉酶和糖化酶的质量比为1:2。反应在50℃恒温水浴锅中进行，水浴反应时间为1.5h，得到酶解后的多孔淀粉乳，用1mol/l的盐酸终止反应10min，之后再用氢氧化钠将反应溶液调节至中性，酶解后的玉米淀粉乳，乙醇洗涤3次，水洗3次，抽滤，然后再用鼓风干燥机干燥淀粉，所述干燥的温度为45℃，所述干燥时间为12h，粉碎过筛，得到对比例1中的多孔淀粉。
56.脉冲电场处理酶解玉米多孔淀粉：将多孔淀粉与去离子水混合形成均匀的淀粉悬浊液，磁力搅拌均匀，随后加入1mol/l的氯化钾电解质溶液，调节淀粉乳溶液的电导率为150μs/cm，利用蠕动泵泵入脉冲电场处理室，脉冲电场实际处理时间为30min，脉冲电场强度为12kv/cm，脉冲宽度为40μs，脉冲频率1000hz，流速为100ml/min。将脉冲电场处理后的多孔淀粉，进行过滤、去离子水洗涤3次、鼓风干燥箱中干燥12h、粉碎、过筛，得到对比例1中脉冲电场辅助酶解制备的玉米多孔淀粉。
57.随后将制备得到的酶解多孔淀粉和脉冲处理之后的酶解多孔淀粉进行吸油率、比表面积和孔径测试。经吸油率的测试得到，对比例1中酶解玉米多孔淀粉的吸油率达到76.16％，脉冲之后的酶解玉米多孔淀粉的吸油率达到88.35％；如图1所示，酶解玉米多孔淀粉的比表面为4.174cc/g，孔平均直径为8.271nm，脉冲处理之后的酶解玉米多孔淀粉的比表面积为5.056cc/g，孔平均直径为18.11nm。
58.对比例2：
59.将对比例1中得到的酶解玉米多孔淀粉进行交联处理，多孔淀粉与去离子水混合配置成15％质量分数的淀粉悬浊液，搅拌均匀，之后加入10wt％的三偏磷酸钠作为交联剂(三偏磷酸钠与淀粉干基质量百分比)，在磁力搅拌器上进行搅拌反应，磁力搅拌的速率为400rpm，水浴温度为40℃，添加0.2ml碳酸钠和0.5g氯化钠于20ml去离子水中，调节反应体系的ph值，水浴反应时间为1h，终止反应15min，反应混合物用去离子水洗涤3次，鼓风干燥机中干燥12h，粉碎，过筛，得到对比例2中的交联玉米多孔淀粉。
60.通过热重分析测试测试交联多孔淀粉与未交联多孔淀粉的热性质，结果如图2所示，图2(b)中交联多孔淀粉的最大热分解温度为313.9℃，高于图2(a)中未交联多孔淀粉的最大热分解温度310.9℃，这些结果表明交联后的多孔淀粉相比于未交联的多孔淀粉具有更好的热稳定性。
61.对比例3：
62.为了进一步验证单独的酶解处理和单独的脉冲处理，以及酶解和脉冲协同处理，和交联处理多孔淀粉对淀粉样品吸附性质的影响。在此对比例中，将玉米原淀粉，脉冲处理之后的玉米原淀粉，酶解玉米多孔淀粉，脉冲处理后的多孔淀粉以及交联多孔淀粉作为吸附姜黄素的载体，用于吸附姜黄素。用无水乙醇配制1mg/ml的姜黄素溶液，搅拌至姜黄素完全溶解于乙醇。接下来，将5g玉米多孔淀粉加入50ml水中，搅拌均匀，使其成为淀粉悬浊液，随后加入50ml姜黄素醇溶液，(姜黄素：多孔淀粉1:100)并在40℃下封装1h。然后取3ml姜黄素/交联多孔淀粉复合物溶液在5000rpm条件下离心10min，以除去未包埋的姜黄素，离心后收集上清液，然后用紫外分光光度计在425nm处测量吸光值，并根据姜黄素含量与425nm吸光值间的关系计算出上清液中姜黄素的含量。沉淀物在50℃下干燥5h，然后粉碎，用80目筛过筛并存在在干燥器中。吸附率由下式计算：
63.吸附率(％)＝(m
2-m1)/m2×
100
64.其中，m1是姜黄素包埋物溶液离心后上清液中姜黄素的质量，m2是添加至包埋物中总的姜黄素的质量，单位mg。
65.结果如图3所示，经姜黄素的吸附率测量，得到玉米原淀粉的姜黄素吸附率为56.78％，酶解玉米多孔淀粉的姜黄素吸附率为59.44％，脉冲处理之后的酶解玉米多孔淀粉的姜黄素吸附率为60.82％，交联玉米多孔淀粉的姜黄素吸附率为61.11％，这些结果表明脉冲电场和交联反应的协同进行会提高多孔淀粉的姜黄素吸附率。
66.实施例1
67.酶解处理制备玉米多孔淀粉：将玉米原淀粉与ph为5.0的乙酸-乙酸钠缓冲液混合，磁力搅拌15min使淀粉悬浊液分散均匀，得到30wt％的淀粉匀浆，随后加入2％的复合酶(复合酶和淀粉干基的质量百分比)进行酶解反应，酶解反应中复合酶为α-淀粉酶和糖化酶，α-淀粉酶和糖化酶的质量比为1:2。反应在50℃恒温水浴锅中进行，水浴反应时间为1.5h，得到酶解后的多孔淀粉乳，用1mol/l的盐酸终止反应10min，之后再用氢氧化钠将反应溶液调节至中性，酶解后的玉米淀粉乳，乙醇洗涤3次，水洗3次，抽滤，然后再用鼓风干燥机干燥淀粉，所述干燥的温度为45℃，所述干燥时间为12h，粉碎过筛，得到多孔淀粉。
68.脉冲电场处理酶解玉米多孔淀粉：将多孔淀粉与去离子水混合形成均匀的淀粉悬浊液，磁力搅拌均匀，随后加入1mol/l的氯化钾电解质溶液，调节淀粉乳溶液的电导率为
150μs/cm，利用蠕动泵泵入脉冲电场处理室，脉冲电场实际处理时间为30min，脉冲电场强度为12kv/cm，脉冲宽度为40μs，脉冲频率1000hz，流速为100ml/min。将脉冲电场处理后的多孔淀粉，进行过滤、去离子水洗涤3次、鼓风干燥箱中干燥12h、粉碎、过筛得到成品。
69.交联玉米多孔淀粉的制备：将上述所得的脉冲电场辅助酶解制备的玉米多孔淀粉进行交联处理，多孔淀粉与去离子水混合配置成15％质量分数的淀粉悬浊液，搅拌均匀，之后加入10wt％的三偏磷酸钠作为交联剂(三偏磷酸钠与淀粉干基质量百分比)，在磁力搅拌器上进行搅拌反应，磁力搅拌的速率为400rpm，水浴温度为40℃，添加0.2ml碳酸钠和0.5g氯化钠于20ml去离子水中，调节反应体系的ph值，水浴反应时间为1h，终止反应15min，反应混合物用去离子水洗涤3次，鼓风干燥机中干燥12h，粉碎，过筛，得到交联多孔淀粉。为了验证交联多孔淀粉是否成功合成，通过表面光电子能谱进行测试，结果如图4，交联多孔淀粉和多孔淀粉的表面光电子能谱全谱图，碳元素，氧元素，磷元素的光电子能谱图结果表明，交联多孔淀粉相比于多孔淀粉，在碳元素光电子谱图和氧元素光电子谱图中，交联产生了新的c-o-p吸收峰，这表明交联多孔淀粉中引入三偏磷酸钠中的磷元素，即证明了交联反应成功进行。
70.姜黄素/交联玉米多孔淀粉复合物的制备：用无水乙醇配制1mg/ml的姜黄素溶液50ml，搅拌均匀至姜黄素完全溶解。随后，将5g玉米多孔淀粉加入50ml水中，搅拌均匀，使其成为淀粉悬浊液，随后将姜黄素醇溶液和淀粉悬浊液进行混合，在40℃下300rpm的转速下进行包埋，包埋过程进行避光处理，包埋1h。然后取3ml姜黄素/交联多孔淀粉复合物溶液在5000rpm条件下离心10min，以除去未包埋的姜黄素，离心后收集上清液，然后用紫外分光光度计在425nm处测量吸光值，并根据姜黄素含量与425nm吸光值间的关系计算出上清液中姜黄素的含量。随后，将姜黄素/交联多孔淀粉复合物进行抽滤，水洗3次，醇洗3次，真空冷冻干燥过滤物，然后粉碎，用80目筛过筛并存在在干燥器中避光保存，得到姜黄素/交联多孔复合物。
71.负载有姜黄素复合凝胶微球的制备：分别取溶于水后的最终质量百分比为1％，2％，3％和4％的羧甲基纤维素，溶于50℃的温水中，再分别取终浓度为0.5％的氧化锌和0.5g的姜黄素/交联多孔淀粉复合物溶于去离子水中，定容至100ml，搅拌均匀。将氧化锌和姜黄素/交联多孔淀粉的混合物倒入羧甲基纤维素溶液中，混合搅拌均匀，随后用10mm内径的注射器，将上述混合液注入到3％质量分数的fecl3溶液中。凝胶微球在fecl3溶液中交联反应30min，过滤，水洗，将制备好包裹有羧甲基纤维是的微球转移至100ml质量分数为1％的壳聚糖溶液中，100rpm,常温反应30min，得到负载有姜黄素的复合凝胶微球。
72.将得到的负载有姜黄素的凝胶微球进行形貌和结构的表征，通过扫描电子显微镜分析干燥后负载有姜黄素的凝胶微球的形貌，结果如图5所示，形成的凝胶微球表面呈褶皱状，内部未见明显的空腔结构，姜黄素在包埋过程中与粘稠状的羧甲基纤维素混合均匀，扫描电子显微镜图未能直观地观察到姜黄素的分布情况。
73.对凝胶微球及各组分的傅里叶红外光谱图进行测试，结果如图6所示，首先，在cmc和cs中的峰值3445cm-1
和3430cm-1
处，羟基峰变得更宽，并且在zno@cmc@cs微球中，移动到较低频率3430cm-1
，表明cmc的羧基和cs的羟基之间氢键的形成和-nh2和-oh基团的伸缩振动的叠加。其次，在1580cm-1
处羧基峰强度降低，在1000cm-1
～1200cm-1
范围，铁氧键部分共价键合，这些现象由于fe
3
与cmc去质子化羧酸根基团形成离子键形成。在1400cm-1
～
1600cm-1
处一些小峰强度增加，在1590cm-1
处观察到了一个新的吸收带，这可以解释为，cs中的氨基和cmc中的羧基相互作用，形成聚电解质结构，壳聚糖和zno纳米颗粒之间形成一些新的氢键。
74.将制备好的复合凝胶微球进行体外消化释放试验，分别在模拟胃液(sgf，ph＝1.2)，模拟小肠液(sif,ph＝6.8)和模拟结肠液中(scf,ph＝7.4)中分别进行2小时，3小时，3小时的体外消化释放试验最后，通过测定姜黄素在消化液中的浓度，判断姜黄素的体外的释放情况。
75.经测量得到交联多孔淀粉吸附姜黄素的吸附率为61.11％，制备的凝胶微球负载姜黄素的载荷率为56.88％，载荷量为5.69mg/g。交联多孔淀粉的热稳定性相比于多孔淀粉稳定，具体表现为交联多孔淀粉的最大热分解温度为313.9℃，高于多孔淀粉最大热分解温度310.4℃。体外消化实验表明，结果如图7所示，姜黄素在模拟胃液(ph＝1.2)中的释放率相对较低，在2h内，质量分数为1％到4％的羧甲基纤维素形成的微球的释放率分别为12.02％，9.36％，6.56％和6.36％。随后，经过模拟小肠液(ph＝6.8)和模拟结肠液(ph＝7.4)中累计6h的释放量分别达到69.15％，75.86％，80.35％和73.65％。
76.实施例2
77.酶解玉米多孔淀粉的制备：按照实施例1中的方法配置30％的淀粉匀浆，加入2％的复合酶(复合酶和淀粉干基质量比)进行酶解反应，α-淀粉酶：糖化酶的质量比为1:2，水浴搅拌速率为500rpm，水浴温度为50℃，反应时间1.5h后，用1mol/l的盐酸调节体系ph为1.2-1.5，终止反应10min，之后用氢氧化钠调节体系ph至中性，反应混合物经抽滤，洗涤，干燥，粉碎，过筛等到多孔淀粉。
78.脉冲电场处理酶解玉米多孔淀粉：将多孔淀粉与去离子水混合形成均匀的淀粉悬浊液，磁力搅拌均匀，随后加入1mol/l的氯化钾电解质溶液，调节淀粉乳溶液的电导率为150μs/cm，利用蠕动泵泵入脉冲电场处理室，脉冲电场实际处理时间为30min，脉冲电场强度为12kv/cm，脉冲宽度为40μs，脉冲频率1000hz，流速为100ml/min。将脉冲电场处理后的多孔淀粉，进行过滤、去离子水洗涤3次、鼓风干燥箱中干燥12h、粉碎、过筛得到成品。
79.交联多孔淀粉的制备：将上述得到的脉冲电场辅助酶解制备的玉米多孔淀粉进行交联处理，多孔淀粉与去离子水配置成15％质量分数的淀粉悬浊液，之后加入质量比为10％的三偏磷酸钠作为交联剂(三偏磷酸钠：淀粉干基质量比)，在磁力搅拌器上进行搅拌，速率为400rpm，水浴温度为40℃，添加0.2ml碳酸钠和0.5g氯化钠于20ml去离子水中，调节反应体系的ph值，水浴反应时间为1h，终止反应15min，反应混合物用去离子水洗涤3次，鼓风干燥机中干燥12h，粉碎，过筛，得到交联玉米多孔淀粉。
80.负载有姜黄素复合凝胶微球的制备：分别取溶于水后的最终质量百分比为1％，2％，3％和4％的羧甲基纤维素，溶于50℃的温水中，再分别取终浓度为0.5％的氧化锌和0.5g的姜黄素/交联多孔淀粉复合物溶于去离子水中，定容至100ml，搅拌均匀。将氧化锌和姜黄素/交联多孔淀粉的混合物倒入羧甲基纤维素溶液中，混合搅拌均匀，随后用10mm内径的注射器，将上述混合液注入到3％质量分数的fecl3溶液中。凝胶微球在fecl3溶液中交联反应30min，过滤，水洗，将制备好包裹有羧甲基纤维是的微球转移至100ml质量分数为1％的壳聚糖溶液中，100rpm,常温反应30min，得到负载有姜黄素的复合凝胶微球。
81.负载有姜黄素复合凝胶微球的制备：分别取0％，0.25％，0.50％和1.00％质量分
数的氧化锌纳米颗粒，溶于一定体积的50℃的温水中，再分别取3％的羧甲基纤维素和0.5g的姜黄素/交联多孔淀粉复合物溶于一定体积的去离子水中，定容至100ml，搅拌均匀。将氧化锌和姜黄素/交联多孔淀粉的混合物倒入羧甲基纤维素溶液中，混合搅拌均匀，随后用10mm内径的注射器，将上述混合液注入到3％质量分数的fecl3溶液中。凝胶微球在fecl3溶液中交联反应30min，过滤，水洗，将制备好包裹有羧甲基纤维是的微球转移至1％质量分数的壳聚糖溶液中，100rpm,常温反应30min，得到负载有姜黄素的复合凝胶微球。之后，将制备好的复合凝胶微球进行体外消化释放试验，分别在模拟胃液(sgf，ph＝1.2)，模拟小肠液(sif,ph＝6.8)和模拟结肠液中(scf,ph＝7.4)中分别进行2小时，3小时，3小时的体外消化释放试验。最后，测定交联多孔淀粉吸附姜黄素的吸附率，复合凝胶微球负载姜黄素的载荷率，复合凝胶微球在体外的释放情况。
82.经测量得到交联多孔淀粉吸附姜黄素的吸附率为61.11％，制备的凝胶微球负载姜黄素的载荷率为56.88％，载荷量为5.69mg/g。交联多孔淀粉的热稳定性相比于多孔淀粉更加稳定，具体表现为交联多孔淀粉的最大热分解温度为313.9℃，高于多孔淀粉最大热分解温度310.4℃。体外消化实验表明，结果如图8所示，姜黄素在模拟胃液(ph＝1.2)中的释放率相对较低，在2h内，质量分数为0％到1.00％的氧化锌纳米颗粒形成的微球的释放率分别为7.52％，5.76％，5.39％和5.06％。随后，经过模拟小肠液(ph＝6.8)和模拟结肠液(ph＝7.4)中累计6h的释放量分别达到79.35％，74.83％，73.67％和68.15％。
83.实施例3
84.酶解玉米多孔淀粉的制备：按照实施例1中的方法配置30％的淀粉匀浆，加入2％的复合酶(复合酶和淀粉干基质量比)进行酶解反应，α-淀粉酶：糖化酶的质量比为1:2，水浴搅拌速率为500rpm，水浴温度为50℃，反应时间1.5h后，用1mol/l的盐酸调节体系ph为1.2-1.5，终止反应10min，之后用氢氧化钠调节体系ph至中性，反应混合物经抽滤，洗涤，干燥，粉碎，过筛等到多孔淀粉。
85.脉冲电场处理酶解玉米多孔淀粉：将多孔淀粉与去离子水混合形成均匀的淀粉悬浊液，磁力搅拌均匀，随后加入1mol/l的氯化钾电解质溶液，调节淀粉乳溶液的电导率为150μs/cm，利用蠕动泵泵入脉冲电场处理室，脉冲电场实际处理时间为30min，脉冲电场强度为12kv/cm，脉冲宽度为40μs，脉冲频率1000hz，流速为100ml/min。将脉冲电场处理后的多孔淀粉，进行过滤、去离子水洗涤3次、鼓风干燥箱中干燥12h、粉碎、过筛得到成品。
86.交联多孔淀粉的制备：将上述得到的脉冲电场辅助酶解制备的玉米多孔淀粉进行交联处理，多孔淀粉与去离子水配置成15质量分数的淀粉悬浊液，之后加入质量比为10％的三偏磷酸钠作为交联剂(三偏磷酸钠：淀粉干基质量比)，在磁力搅拌器上进行搅拌，速率为400rpm，水浴温度为40℃，添加0.2ml碳酸钠和0.5g氯化钠于20ml去离子水中，调节反应体系的ph值，水浴反应时间为1h，终止反应15min，反应混合物用去离子水洗涤3次，鼓风干燥机中干燥12h，粉碎，过筛，得到交联玉米多孔淀粉。
87.负载有姜黄素复合凝胶微球的制备：分别取质量分数为3％的羧甲基纤维素，质量分数为0.5％的氧化锌和0.5g的姜黄素/交联多孔淀粉复合物溶于一定体积的去离子水中，定容至100ml,搅拌均匀。拌均匀，随后用10mm内径的注射器，将上述混合液注入到3％质量分数的fecl3溶液中。凝胶微球在fecl3溶液中交联反应30min，过滤，水洗，将制备好包裹有羧甲基纤维是的微球转移至0.25％，0.5％，1％和1.25％质量分数的壳聚糖溶液中，
100rpm,常温反应30min，得到负载有姜黄素的复合凝胶微球。之后，将制备好的复合凝胶微球进行体外消化释放试验，分别在模拟胃液(sgf，ph＝1.2)，模拟小肠液(sif,ph＝6.8)和模拟结肠液中(scf,ph＝7.4)中分别进行2小时，3小时，3小时的体外消化释放试验。最后，测定交联多孔淀粉吸附姜黄素的吸附率，复合凝胶微球负载姜黄素的载荷率，复合凝胶微球在体外的释放情况。
88.经测量得到交联多孔淀粉吸附姜黄素的吸附率为61.11％，制备的凝胶微球的载荷率为56.88％，载荷量为5.69mg/g。交联多孔淀粉的热稳定性相比于多孔淀粉更加稳定，具体表现为交联多孔淀粉的最大热分解温度为313.9℃，高于多孔淀粉最大热分解温度310.4℃。体外消化实验表明，结果如图9所示，姜黄素在模拟胃液(ph＝1.2)中的释放率相对较低，在2h内，质量分数为0.25％到1.00％的壳聚糖溶液形成的微球的释放率分别为5.26％，6.16％，7.33％和8.62％。随后，经过模拟小肠液(ph＝6.8)和模拟结肠液(ph＝7.4)中累计6h的释放量分别达到79.06％，79.56％，75.75％和72.17％。
89.本发明利用脉冲电场辅助制备酶解玉米多孔淀粉，能够高效地制备吸附性和载药性高的玉米多孔淀粉；同时，水凝胶的层层自组装技术能够有效地提高姜黄素的稳定性和靶向释放性。因此，本发明针对多孔淀粉制备和水凝胶的制备用于构建有效的药物运载体系，对于人们日益增长的市场需求具有重要意义。本发明对酶解得到的玉米多孔淀粉进行了脉冲电场处理，与直接酶解得到多孔淀粉相比，脉冲电场可以有效地较少酶解的时间，同时得到较高的吸附性和载药率。对吸附有姜黄素的多孔淀粉/姜黄素复合物进行羧甲基纤维素和壳聚糖的复合凝胶化处理，可以有效地提高姜黄素的稳定性，并且达到定向释放的效果，是一种十分有效的药物运载系统。
90.本发明的实施方式不受所述实施例的限制，其他任何未背离本发明的精神本质与原理下所做的改变、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。