线性糊精的制备、表征及包合性能研究

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本文以直链淀粉为原料,通过优化α-淀粉酶酶解条件,获得了不同聚合度的线性糊精(Linear dextrin,LD)。通过梯度乙醇沉降LD分离出三个不同聚合度的LD组分,利用高效阴离子交换色谱确定了三个LD组分的主要链长区间。再以三个LD组分为包埋壁材,包合花生四烯酸(Arachidonic acid,ARA)和香叶酸(Geranic acid,GA)两种活性物质,采用红外光谱(FTIR)、热重分析(TGA)、X-射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)、体外模拟消化等对包合物的理化性质进行测定,探究了不同链长LD的包合能力,总结了不同聚合度LD的包合规律。通过单因素和响应面实验优化条件制备了ARA/65LD和GA/75LD包合物,并探究了壁材对活性物质的保护作用。
  (1)通过单因素实验和正交实验确定了α-淀粉酶酶解直链淀粉制备LD的最佳工艺条件:α-淀粉酶添加量为1.0U/g,酶解时间20min,淀粉乳底物浓度为1.0%,聚合度(Degree of polymerization,DP)在18~35之间的LD占65.33%。用梯度乙醇沉降法成功收集到主要DP值在30~35、24~29和18~23的三种LD组分,分别命名为65LD、70LD和75LD。水分含量和溶解度结果表明,随着链长的降低,LD的水分含量和溶解度升高。XRD结果表明,分级得到的LD组分为B型结晶结构,且结晶度随链长的缩短而降低。
  (2)通过FTIR、差示扫描量热(DSC)、TGA、结晶性能、AFM等表征手段对包合物的理化性质进行了分析。包埋率结果表明,与70LD和75LD组分相比,65LD更适合包合ARA,相反GA与75LD组分的亲和力更高。红外光谱结果表明,65LD、70LD和75LD均通过疏水相互作用与ARA或GA形成了包合物。DSC和XRD结果表明,相比于其它包合物,ARA/65LD和GA/75LD两种包合物的分子排列的更加有序和紧密。AFM结果表明,ARA/65LD包合物的颗粒为椭圆形结构,且分散均匀,随着LD链长的降低,ARA/LD包合物颗粒逐渐趋向聚集。GA/65LD包合物颗粒呈聚集的棒形,而GA/75LD的颗粒为均匀的球形。
  (3)通过单因素实验和响应面实验,确定了制备花生四烯酸/线性糊精(ARA/65LD)包合物的最佳工艺:摩尔比1:2,包合时间12h,包合温度90℃,ARA与65LD包合时包合率最大,为32.91%。香叶酸/线性糊精(GA/75LD)包合物的最佳工艺为:摩尔比1:1,包合时间18h,包合温度90℃,GA与75LD包合时的包合率最大,为41.68%。FTIR和XRD结果证明了ARA/65LD和GA/75LD包合物的形成。从体外消化实验可以看出,当ARA或GA与LD形成包合物后具有缓慢释放的特性。包合物紧密结构的形成,降低了模拟胃液对ARA和GA的刺激,使ARA和GA能更多进入到模拟小肠环境进行释放。其中ARA与65LD形成包合物后,ARA的保留率为84.37%,而GA/75LD包合物经模拟胃消化后,GA保留了90.34%。光照稳定性和氧化稳定结果表明,ARA或GA与LD形成包合物后有效降低了紫外光对ARA和GA的破化,降低了氧可及性,提高了ARA和GA的稳定性。
  综上所述,长链LD更适合与链长较长的客体(ARA)形成包合物,而链长较短的LD则与短链的客体GA有更大的亲和力。
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