基于薏米醇溶蛋白的虾青素纳米颗粒的构建及其特性研究

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醇溶蛋白可在高极性溶剂中发生自组装,进而将疏水性活性物质包埋在疏水性内核中。薏米醇溶蛋白(Coixin)是薏米储藏蛋白中含量最高的蛋白质。虾青素(Astaxanthin,ASX)是一种含氧的类胡萝卜素衍生物,因其具有良好的抗氧化性、抗炎性等生物活性,而在化妆品、食品和药品领域得到重视。但虾青素由于水溶性差、化学性质不稳定等缺点,在应用中受到了限制。本文研究了薏米醇溶蛋白和虾青素之间的相互作用,构建了基于薏米醇溶蛋白的虾青素输送体系,并对其稳定性和结构特性进行了表征,对其抗氧化活性及体外消化特性进行了评价。主要结果如下:通过荧光光谱法分析了薏米醇溶蛋白与虾青素之间的相互作用机制。虾青素与薏米醇溶蛋白之间存在荧光淬灭现象,且为静态动态结合淬灭,两者在298 K和310 K时的结合常数分别为5988.25和7854.16 L/mol,结合位点数分别为1.507和1.5178。静电相互作用和疏水相互作用可能是虾青素与醇溶蛋白相互作用的主要驱动力。利用反溶剂沉淀法制备了薏米醇溶蛋白-虾青素纳米颗粒(Coixin-Astaxanthin-Nanoarticle,C-ASX-NP),最佳制备条件为pH3.5、薏米醇溶蛋白浓度为3%、虾青素浓度为0.15 mg/mL,此时C-ASX-NP的平均粒径为121 nm,ζ-电位为39mV,虾青素包埋率和荷载量分别达到49.18%和2.45 μg/mL。以阿拉伯胶为稳定剂,构建了薏米醇溶蛋白-虾青素-阿拉伯胶纳米颗粒(Coixin-Astaxanthin-Arabic gum-Nanoparticle,C-ASX-AG-NP)。当薏米醇溶蛋白与阿拉伯胶比例为1:1时,C-ASX-AG-NP的平均粒径最小,为163.43 nm,PDI为0.123,虾青素包埋率为55.07%。通过比较C-ASX-NP和C-ASX-AG-NP的稳定性,发现阿拉伯胶的加入不仅可以增强醇溶蛋白基虾青素纳米颗粒在pH 6.0~7.0和12.5~37.5 mmol/LNaCl环境中的稳定性,还可以提高贮藏过程中的虾青素保留率。但是C-ASX-NP在70℃的稳定性要优于C-ASX-AG-NP的。通过傅里叶红外光谱分析可知薏米醇溶蛋白与阿拉伯胶之间存在着氢键和静电引力,结合X射线衍射图谱发现静电引力和疏水相互作用为薏米醇溶蛋白与虾青素相互作用的主要驱动力,并且虾青素以无定形态包埋在薏米醇溶蛋白疏水性内核中。薏米醇溶蛋白的自组装和虾青素的加入使薏米醇溶蛋白的α-螺旋结构相对含量降低。研究了 C-ASX-NP、C-ASX-AG-NP的抗氧化活性及其消化特性。C-ASX-AG-NP对DPPH自由基清除率和ABTS阳离子自由基清除能力高于C-ASX-NP,高于游离虾青素,说明采用薏米醇溶蛋白荷载虾青素可以提高虾青素的抗氧化活性。在体外模拟消化实验中,C-ASX-NP、C-ASX-AG-NP中的虾青素的生物可及性是游离虾青素的11倍和10倍,这说明基于薏米醇溶蛋白的包埋体系能够显著提高虾青素的利用率。
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