BCC天然复合胶的制备及对红景天苷和Vc的包封研究

摘要

与传统合成复合物制备高成本、耗时且具一定毒性相比，自组装的天然高分子复合物具有绿色无毒、可再生的特点，并具备生物相容性优良、载药量大、稳定性高和释放可控等优点，在生物体内可降解，除此之外高分子表面功能基团丰富可通过修饰靶向基团而实现环境响应性。天然高分子复合物已经在组织工程和缓释领域中得到了广泛的应用，随着现代生物技术的进一步发展，将呈现更为光明的前景。在天然高分子界，主要指的就是蛋白和多糖。用于制作天然高分子胶的牛血清白蛋白（BSA）是食品领域常用的模型蛋白，并具备良好的生物相容性、生物可降解性和低抗原、低致敏性，并且表面具备丰富官能团，易与药物结合，但其环境稳定性和载药量有待提高。研究发现Maillard Reaction能够有效提高蛋白质的众多功能性质如在溶剂中溶解的能力、乳化性能、抗外界氧化的能力、抵制细菌生长的能力以及对热的稳定性，并且降低其免疫抗原性。红景天苷在医药领域不管是在抗炎症、抗衰老和心血管神经保护等方面都呈现了广泛的药理作用和保健效果，同时，在抑制白血病、胃腺癌、腮腺癌、结肠癌等方面也发挥了突出的功效，但存在生物半周期较短和口服生物利用度不高等缺陷，在应用时往往受到限制。有研究报导利用脂质体和微粒包裹红景天苷，但是这些有机载体存在体内体外不稳定、可控性释放较低、包裹药物易泄漏、安全性不足等问题。本论文展开了利用废物重利用资源橘皮果胶（CPP）修饰牛血清白蛋白BSA制备复合胶（BCC）的研究，同时通过一定性质表征分析制备机理，同时选择红景天苷，以及在食品、医药、化妆等领域应用广泛但环境稳定性不足的维生素C（Vc）进行包封和模拟释放考察。主要研究成果如下：
　　1、将制备过程中两种原料质量配比（MR）、蛋白浓度（c）与pH值对复合物粒径的影响进行三因素三水平响应面分析。蛋白果胶混合体系中体系粒径与两种原料配比、蛋白浓度与pH值响应一定方程，MR、pH、c、MR×pH、pH×c、pH2、c2是显著影响因子，又以pH、MR影响最为显著；复合成胶体系响应面方程失拟。并从构象层面考察制备过程混合与复合成胶两个阶段的合成效果。结果发现复合成胶阶段相比混合阶段发生了明显的变化。
　　2、通过流变性能、构象结构和形态特征的测定，研究了牛血清白蛋白橘皮果胶BCC的形成机理，探讨了不同pH条件对复合成胶流变性质、二级结构和形貌的影响，并以红景天苷为模型模拟体外释放。结果表明：调节pH至牛血清白蛋白等电点4.7之下，蛋白所带静电荷会发生阴性至阳性的转变，进而产生与阴性果胶携带同种电荷到携带异种电荷的状态变化，进而产生增强的静电作用，粒径大幅减小。BSA和果胶间的静电和共价相互作用是BCC的主要形成机理，并形成稳定的和牢固的三维网状结构，具有较窄的粒径分布指数（PDI<0.06）。制备复合胶应用于功能性食品红景天苷的载药包封率达到50％左右，模拟体外释放具备胃肠道缓释功能，并且具备一定的pH与离子稳定性，表明BCC对红景天苷及其它功能性食品具潜在应用价值。
　　3、研究了不同橘皮果胶CPP添加比例条件下，橘皮果胶CPP与BSA复合的不同效果。结果发现，CPP与BSA质量比为0.5时，能够制得粒径小、流变性质和结构构象稳定的果胶嵌入型三维结构蛋白复合胶；而在添加比例为0.2或0.8时，体系易因果胶不足发生蛋白自组装或果胶过量发生蛋白的多重吸附现象，成为多分散体系。以Vc为包封模型，并研究其释放机制，同时对复合物包封10周稳定性进行测试。结果表明：BCC对Vc的封装效率达到65.31％。扩散，溶蚀是Vc从BCC中释放的主要机制。BCC作为一个Vc包封体系，进行10周的稳定性测试，测试证明BCC能够有效提高Vc的保留率（73.95％），并且自身理化性质保持稳定。因此，具备三维网状结构的BCC在食品和非食品领域改善功能性组分的稳定性和生物利用度方面，或许能够成为一个极具潜力的传送体系。