壳聚糖席夫碱锌微胶囊的制备及其Zn2+缓释性能研究

来源 :仲恺农业工程学院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:liongliong471
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锌是一种具有重要生物活性的微量元素,是唯一出现在所有酶类中的金属元素,其重要性是其他金属元素不可替代的,壳聚糖(chitosan)是一种天然存在的线状多糖,可与醛类化合物通过亚胺结构化得到壳聚糖席夫碱(CSB),CSB比壳聚糖拥有拥有更高的螯合金属速度和螯合量,其锌络合物有望作为新型的有机锌补充剂解决动物锌缺乏问题。本论文以壳聚糖和香草醛为原料反应得到香草醛-壳聚糖席夫碱(VCSB),醋酸锌再与VCSB反应得到香草醛-壳聚糖席夫碱锌(VCSB-Zn(Ⅱ)),并以藻酸钠为壁材,通过乳化凝胶法将VCSB-Zn(Ⅱ)进行包埋得到藻酸钙(CA)负载VCSB-Zn(Ⅱ)微胶囊(CA@VCSB-Zn(Ⅱ)),使其能够显著提高胃酸的耐受力,避免局部高浓度等不良问题。通过模拟胃肠液对VCSB-Zn(Ⅱ)和CA@VCSB-Zn(Ⅱ)进行Zn2+缓释性能测试,得到以下结论:(1)通过香草醛对壳聚糖进行改性后与醋酸锌配位反应制备了壳聚糖席夫碱螯合锌VCSB-Zn(Ⅱ)补充剂,VCSB的性能测试结果表明,VCSB的螯合量比壳聚糖有了显著提升,并且随着C=N含量增加而增加,分别为36.87、37.54、39.30、48.77、50.96和50.54mg/g,然而,壳聚糖的容量仅为29.91mg/g,这主要和壳聚糖链上的配位活性位点有关。在Zn2+缓释测试中,研究结果表明,VCSB-Zn(Ⅱ)由于其配位键和C=N在模拟胃液(SGF)中不稳定断裂及其酸缓溶能力,表现了出优异的缓释能力,Ri随着VCSB-Zn(Ⅱ)对锌的螯合量增加,分别为64.01%、64.45%、67.39%、68.16%、71.42%和77.85%。缓释曲线遵循一阶和Korsmeyer-Peppas模型。这与溶解释放和Fick扩散机制一致。(2)通过乳化凝胶法成功制备了Zn2+缓释微胶囊CA@VCSB-Zn(Ⅱ),包埋率(EE)作为指标,通过多因素正交实验优化制备条件为Ca Cl2溶液浓度为50g/L、Span 80添加量为1.5%、SA浓度为20 g/L、VCSB-Zn(Ⅱ)与SA溶液的添加比1g/75g,EE值为65.21%。缓释结果表明,壳聚糖螯合Zn(Ⅱ)和VCSB-Zn(Ⅱ)仅在SGF中释放Zn2+,而CA@VCSB-Zn(Ⅱ)能在整个过程中持续释放,CA@VCSB-Zn(Ⅱ)可以在SGF中保持微囊形式,大部分Zn2+得以保持在微囊中,而在模拟肠液(SIF)条件下,Zn2+通过渗透压逐渐扩散并迅速被半胱氨酸(L-Cys)捕获。VCSB-Zn(Ⅱ)和CA@VCSB-Zn(Ⅱ)的Ri接近且远高于chitosan-Zn(Ⅱ),分别为82.81%、79.15%和57.33%。此外,EE越高,Ri越高。缓释曲线遵循一阶和Korsmeyer-Peppas模型。这与Fick扩散机制是一致的。总体而言,CA@VCSB-Zn(Ⅱ)实现了Zn2+的持续缓释。本研究通过调控壳聚糖席夫碱密度等实现了对微胶囊Zn2+螯合量的调控,并通过改变微胶囊壁材厚度来控制Zn2+缓释速度,未来将有望更好实现锌在动物营养中的精准添加。可见,本研究构建的这种壳聚糖席夫碱锌微胶囊缓释体系,在动物微量元素补充剂领域具有巨大的应用潜力和广阔的市场前景。
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