采用碳酸氢钠模板制备中空玉米醇溶蛋白纳米颗粒的方法

1.本发明涉及农产品加工技术领域，具体为一种以碳酸氢钠为模板的中空玉米醇溶蛋白复合纳米颗粒的制备方法。


背景技术：

2.通过调节其溶解度，具有50％以上疏水性氨基酸的玉米醇溶蛋白可以自组装成球，形成纳米颗粒封装疏水性化合物。因其是食品级原料，高度安全性，而且可从较为平价玉米中大量获取，基于玉米醇溶蛋白的纳米颗粒已被广泛研究应用。尺寸在100nm以下的纳米颗粒有很多优势，如可以通过细胞膜，实现药物的充分吸收。玉米醇溶蛋白纳米颗粒的制备方法有许多，如反溶剂沉淀法，ph循环等，都是通过调节玉米醇溶蛋白溶解度实现的。
3.中空的方法也是其中之一，中空的方法制备的纳米颗粒可以实现控制尺寸的目的，以碳酸钙为模板的中空纳米颗粒实现了颗粒尺寸在3-20um的调控，以碳酸钠为模板的中空纳米颗粒包封二甲双胍，尺寸在67nm左右。另外，中空纳米颗粒也可以将两种溶解度的活性物质共包封起来。中空可以在不改变或者提高包封率，提高再分散性的基础上，制备更小的颗粒。
4.单一玉米醇溶蛋白制备的纳米颗粒不稳定，易在高碱度，肠胃中聚集。一般通过蛋白质，多糖等稳定玉米醇溶蛋白纳米颗粒，使其对环境有适应性。可溶性大豆多糖是一种与果胶类似结构的带负电荷的多糖，少量的多肽使其具有表面活性，可以在很宽的ph、离子浓度、温度范围内稳定玉米醇溶蛋白纳米颗粒。因其是由大豆中获得的，所以与玉米醇溶蛋白一样，可溶性大豆多糖，食品级的，也可以被较为平价的大量获取。本发明提出一种新的以碳酸氢钠为模板的中空纳米颗粒的制备方法，使用酸性的可溶性大豆多糖中和碱度，通过表征对比了碳酸钠和碳酸氢钠两种模板对中空玉米醇溶蛋白复合纳米颗粒的影响。


技术实现要素：

5.为了弥补现有技术的不足，本发明以碳酸氢钠为模板制备粒径小于100nm、颗粒分散性和稳定性好、大小均匀、操作简单的中空玉米醇溶蛋白复合纳米颗粒。
6.以碳酸氢钠为模板的中空玉米醇溶蛋白复合纳米颗粒的制备方法，按照下述步骤进行：
7.(1)称取玉米醇溶蛋白溶解在乙醇水溶液中以形成玉米醇溶蛋白原液，称取可溶性大豆多糖溶解在去离子水中。
8.(2)将溶于去离子水的碳酸氢钠沉淀于无水乙醇中，得到碳酸氢钠晶体分散液。
9.(3)充分混合玉米醇溶蛋白原液与碳酸氢钠晶体分散液使玉米醇溶蛋白吸附在碳酸氢钠晶体上。
10.(4)再将混合液(3)倒入可溶性大豆多糖溶液中，用磁力搅拌器搅拌1h(600rpm)使其形成中空玉米醇溶蛋白复合纳米颗粒溶液。
11.其中步骤(1)中玉米醇溶蛋白的浓度为2.0％(w/v)，可溶性大豆多糖浓度为0.6％
(w/v)，乙醇水溶液的浓度为70％(v/v)。
12.其中步骤(2)中最终乙醇的浓度为70％(v/v)，碳酸氢钠的质量分数是2.5wt％。
13.其中步骤(3)和(4)中玉米醇溶蛋白原液、碳酸氢钠晶体分散液和可溶性大豆多糖溶液的体积比为1:1:18，玉米醇溶蛋白与可溶性大豆多糖质量比为1:1。
14.本发明的有益效果：
15.(1)本发明利用碳酸氢钠溶于水不溶于乙醇的特点，使玉米醇溶蛋白在已形成的碳酸氢钠晶体上自组装，达到显著减小颗粒粒径的目的。本发明使用可溶性大豆多糖稳定中空玉米醇溶蛋白纳米颗粒，中和碳酸氢钠带来的碱度，更有利于生物活性物质和药物的理化性质。
16.(2)本发明使用碳酸氢钠作为中空模板制备玉米醇溶蛋白纳米颗粒，可以减小直接添加碳酸氢钠带来的浊度的增加，制备的颗粒分散性和稳定性好、大小均匀、操作简单。可能是作为牺牲模板的碳酸氢钠晶体颗粒比碳酸钠晶体颗粒稍大也更均一，也可能是碳酸钠的强碱度使玉米醇溶蛋白自组装不稳定，产生了更多杂蛋白。
17.(3)对比文件cn103495178b公开的玉米醇溶蛋白/碳酸钙复合微粒的制备及作为药物载体的应用的扫描电镜图可以看出颗粒粒径远大于100nm，本发明操作更简单，显著减小了纳米颗粒的粒径，使纳米颗粒小于能够进入细胞膜的尺寸100nm，有利于生物活性物质、药物的传递和吸收。此外，对比文件cn103495178b是利用“玉米醇溶蛋白/碳酸钙复合微粒之间有孔隙”封装药物，而本发明可以溶解模板提高生物活性物质的装载率。
附图说明
18.图1是玉米醇溶蛋白复合纳米颗粒的透射电镜图
具体实施方式
19.以下结合具体实例对本发明作进一步的详细描述。
20.对比例1
21.称取玉米醇溶蛋白溶解在70％(v/v)乙醇中，称取可溶性大豆多糖溶解在去离子水中，玉米醇溶蛋白原液的浓度为2.0％(w/v)，可溶性大豆多糖原液浓度为0.6％(w/v)。将溶于去离子水的碳酸钠沉淀于无水乙醇中，形成乙醇浓度为70％的碳酸钠晶体分散液(2.5wt％)。充分混合2ml玉米醇溶蛋白原液与2ml碳酸钠晶体分散液，再将混合液倒入36ml可溶性大豆多糖溶液中，用磁力搅拌器搅拌1h(600rpm)使其稳定，最终玉米醇溶蛋白与可溶性大豆多糖的质量比为1:1。
22.(1)粒径、pdi和zeta电位的测定：在室温条件下采用动态光散射测定玉米醇溶蛋白纳米颗粒的粒度、pdi和zeta电位。通过仪器基于stokes-einstein方程计算每个样品的粒径，而基于smoluchowski模型计算表面电位，在测量之前将纳米颗粒分散体稀释到合适浓度以避免多重散射效应。所有测量一式三份取平均值。
23.(2)透射电镜图的测定：将铜网置于样品液滴上静置2-3min,然后用滤纸从铜网边缘吸去多余的液体，滴上负染色液，染色1-2min后用滤纸吸去负染色液，将制备好的样品放在红外烘烤灯下进行干燥。采用透射电镜对样品进行测量。
24.对比例2
25.称取玉米醇溶蛋白溶解在70％(v/v)乙醇中，称取可溶性大豆多糖溶解在去离子水中，玉米醇溶蛋白原液的浓度为2.0％(w/v)，可溶性大豆多糖原液浓度为0.6％(w/v)。将溶于去离子水的碳酸钠沉淀于无水乙醇中，形成乙醇浓度为70％的碳酸钠晶体分散液(2.5wt％)。将2ml玉米醇溶蛋白原液倒入充分混合过的2ml碳酸钠晶体分散液与36ml可溶性大豆多糖溶液中，用磁力搅拌器搅拌1h(600rpm)使其稳定，最终玉米醇溶蛋白与可溶性大豆多糖的质量比为1:1。具体检测方法参照对比例1。
26.对比例3
27.称取玉米醇溶蛋白溶解在70％(v/v)乙醇中，玉米醇溶蛋白原液的浓度为2.0％(w/v)。将溶于去离子水的碳酸钠沉淀于无水乙醇中，形成乙醇浓度为70％的碳酸钠晶体分散液(2.5wt％)。充分混合2ml玉米醇溶蛋白原液与2ml碳酸钠晶体分散液，再将混合液倒入36ml去离子水中，用磁力搅拌器搅拌1h(600rpm)使其稳定。具体检测方法参照对比例1。
28.对比例4
29.称取玉米醇溶蛋白溶解在70％(v/v)乙醇中，玉米醇溶蛋白原液的浓度为2.0％(w/v)。将溶于去离子水的碳酸钠沉淀于无水乙醇中，形成乙醇浓度为70％的碳酸钠晶体分散液(2.5wt％)。将2ml玉米醇溶蛋白原液倒入充分混合过的2ml碳酸钠晶体分散液与36ml去离子水中，用磁力搅拌器搅拌1h(600rpm)使其稳定。具体检测方法参照对比例1。
30.对比例5
31.称取玉米醇溶蛋白溶解在70％(v/v)乙醇中，称取可溶性大豆多糖溶解在去离子水中，玉米醇溶蛋白原液的浓度为2.0％(w/v)，可溶性大豆多糖原液浓度为0.6％(w/v)。将2ml玉米醇溶蛋白原液倒入38ml去离子水中，用磁力搅拌器搅拌1h(600rpm)使其稳定。具体检测方法参照对比例1。
32.实施例1
33.称取玉米醇溶蛋白溶解在70％(v/v)乙醇中，称取可溶性大豆多糖溶解在去离子水中，玉米醇溶蛋白原液的浓度为2.0％(w/v)，可溶性大豆多糖原液浓度为0.6％(w/v)。将溶于去离子水的碳酸氢钠沉淀于无水乙醇中，形成乙醇浓度为70％的碳酸氢钠晶体分散液(2.5wt％)。充分混合2ml玉米醇溶蛋白原液与2ml碳酸氢钠晶体分散液，再将混合液倒入36ml可溶性大豆多糖溶液中，用磁力搅拌器搅拌1h(600rpm)使其稳定，最终玉米醇溶蛋白与可溶性大豆多糖的质量比为1:1。
34.实施例2
35.称取玉米醇溶蛋白溶解在70％(v/v)乙醇中，称取可溶性大豆多糖溶解在去离子水中，玉米醇溶蛋白原液的浓度为2.0％(w/v)，可溶性大豆多糖原液浓度为0.6％(w/v)。将溶于去离子水的碳酸氢钠沉淀于无水乙醇中，形成乙醇浓度为70％的碳酸氢钠晶体分散液(2.5wt％)。将2ml玉米醇溶蛋白原液倒入充分混合过的2ml碳酸氢钠晶体分散液与36ml可溶性大豆多糖溶液中，用磁力搅拌器搅拌1h(600rpm)使其稳定，最终玉米醇溶蛋白与可溶性大豆多糖的质量比为1:1。具体检测方法参照对比例1。
36.实施例3
37.称取玉米醇溶蛋白溶解在70％(v/v)乙醇中，玉米醇溶蛋白原液的浓度为2.0％(w/v)。将溶于去离子水的碳酸氢钠沉淀于无水乙醇中，形成乙醇浓度为70％的碳酸氢钠晶体分散液(2.5wt％)。充分混合2ml玉米醇溶蛋白原液与2ml碳酸氢钠晶体分散液，再将混合
液倒入36ml去离子水中，用磁力搅拌器搅拌1h(600rpm)使其稳定。具体检测方法参照对比例1。
38.实施例4
39.称取玉米醇溶蛋白溶解在70％(v/v)乙醇中，玉米醇溶蛋白原液的浓度为2.0％(w/v)。将溶于去离子水的碳酸氢钠沉淀于无水乙醇中，形成乙醇浓度为70％的碳酸氢钠晶体分散液(2.5wt％)。将2ml玉米醇溶蛋白原液倒入充分混合过的2ml碳酸氢钠晶体分散液与36ml去离子水中，用磁力搅拌器搅拌1h(600rpm)使其稳定。具体检测方法参照对比例1。
40.从表1可以看出中空制备的对比例1、3和实施例1、3的粒径明显小于其他实心制备的纳米颗粒的粒径，且都小于100nm。中空的方法和可溶性大豆多糖的稳定会增加zeta电位的绝对值，形成更稳定的纳米颗粒。从图1可以看出虽然实施例1-4的粒径比对比例1-4稍大，但是形成的中空腔更明显均一，颗粒更均一,产量更多；对于实施例，可溶性大豆多糖的包覆增加了其纳米颗粒的均一性，减少了杂蛋白的产生。因此，本发明一种以碳酸氢钠为模板的中空玉米醇溶蛋白复合纳米颗粒的制备方法可以显著减小纳米颗粒的粒径，制备出操作简单、分散性好、均一稳定的纳米颗粒，提高了玉米淀粉副产物的利用率，为生物活性化合物的递送系统提供新方法。
41.表1各对比例及实施例的粒径、pdi和zeta电位
[0042][0043]
本文虽然已经给出了本发明的一些实施例，但是本领域的技术人员应当理解，在不脱离本发明技术方案的情况下，可以对本文的实施例进行改变。上述实施例只是示例性的，不应以本文的实施例作为本发明权力范围的限定。