一种制备H‑聚体或J‑聚体虾青素多聚体纳米分散体系的方法及应用，选取的虾青素良溶剂为低毒性的乙醇，通过将一定比例的虾青素乙醇相、壳聚糖水相、天然DNA水相在特定的工艺条件下混合、脱除有机溶剂后与一定比例的低聚壳聚糖混匀制得稳定的虾青素多聚体纳米分散体系。该方法可以通过调整反应条件控制虾青素，以得到H型或J型多聚体两种以不同的多聚体形式稳定存在的纳米体系，且两种分散体系呈现两种不同的颜色。其中H‑聚体的悬液呈橘黄色，在波长380～388nm有最大光吸收；J‑聚体的悬液呈粉紫色，在波长560～585nm有最大光吸收。该方法制备工艺简单，条件温和，生产成本低，绿色无污染，便于工业化推广。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及可分散于水溶液中的虾青素纳米体系，具体地说是以虾青素多聚体形式存在且多聚体构型(虾青素H-聚体或虾青素J-聚体)可控的可分散于水的虾青素多聚体纳米分散体系，属于食品、饲料、医药、化工、纳米
技术介绍
虾青素广泛存在于自然界，如植物花、叶、果实，甲壳类动物、鱼、藻体等的组织内。虾青素是一种脂溶性色素，具有艳丽的色泽和强大的抗氧化活性。其中，藻源天然虾青素是迄今为止发现的自然界中存在的最强抗氧化剂，也是唯一能够通过血脑屏障的类胡萝卜素。可作为膳食补充剂、食品添加剂、着色剂、抗氧化剂等广泛用于健康保健、农业饲料、美容化妆等领域。由于高等动物机体自身无法合成虾青素，只能通过食物获取。然而，虾青素不溶于水，在油中的溶解度也很低，以及对光、热、氧敏感等问题不仅妨碍其在水性配方中的使用，也很难被机体吸收。利用微/纳米技术将虾青素包埋于亲水性壁材中，可以改善虾青素的稳定性和水分散性。如Tachaprutinun等(2009)利用聚(环氧乙烷)-4-甲氧基肉桂酰基邻苯二甲酰基壳聚糖(PCPLC)包埋虾青素，制得的虾青素冻干粉具有良好的水分散性，在70℃放置2h纳米悬液中的虾青素仍稳定存在。Anarjan等(2012)使用聚山梨醇酯-20、酪蛋白酸钠、阿拉伯胶，与溶解在二氯甲烷和丙酮中的虾青素混合乳化，经高压均质、旋转蒸发除有机溶剂后得到虾青素纳米乳。Yuan等(2013)利用主-客体分子识别将虾青素分子包结于羟丙基-β-环糊精(HPCD)的疏水空腔内，得到透明的橙红色溶液。有研究表明，虾青素单体分子在不同溶剂条件下可因单体分子的有序堆积方式不同而形成H-聚体或J-聚体，其中H-聚体为虾青素单体分子面对面平行堆积而成，其最大吸收波长由单体的480nm蓝移至380-388nm范围内；J-聚体为虾青素单体分子错位平行堆积而成，其最大吸收波长由单体的480nm红移至560-585nm范围内。然而，由于虾青素多聚体，特别是H-聚体虾青素在形成后很难长期稳定存在，因此，目前还没有以H-聚体或J-聚体形式存在的虾青素多聚体纳米分散体系，也未有关于可控制虾青素多聚体形成及稳定的微/纳米分散体系的制备技术。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现在虾青素微/纳米产品的溶液颜色单一、包埋材料安全性、虾青素水分散性和稳定性等问题，利用两种天然生物大分子，壳聚糖和天然DNA为壁材，提供一种可控制形成两种颜色的制备H-聚体或J-聚体虾青素多聚体纳米分散体系的方法及应用。本专利技术的具体内容如下：以虾青素H-聚体或J-聚体形式存在的虾青素多聚体纳米分散体系，其特征在于该体系由水、纳米粒子和无机盐组成，纳米粒子包括由低聚壳聚糖组成的亲水性外壳—记为结构①，由壳聚糖与天然DNA分子缠绕形成的具有疏水微区的内核—记为结构②，以及疏水性的虾青素H-聚体或J-聚体—记为结构③，其中结构③嵌插于结构②内的疏水微区中，结构①以外壳的形式包裹结构②③，并维持其稳定性；形成的纳米粒子平均粒径小于1μm，纳米粒子表面带有大量正电荷，zeta电位大于20mV，纳米粒子在水中可稳定分散，且该体系具有高透明度，透光率达到93％以上。由于体系为水相体系，且主要成分为虾青素、壳聚糖、低聚壳聚糖、天然DNA及少量无机盐，其中未添加油剂、表面活性剂等人工合成的化学物质，因此具有良好的生物安全性、生物相容性和生物可降解性。所述的以虾青素H-聚体形式存在的虾青素多聚体纳米分散体系为粒度在100～600nm范围内的胶体，透光率大于93％；体系中的虾青素分子头-头、尾-尾相连，平行堆积形成H-聚体；且在水中呈现透明的橘黄色，在波长380～388nm有最大光吸收。所述的以虾青素J-聚体形式存在的虾青素多聚体纳米分散体系为粒度在100～600nm范围内的胶体，透光率大于93％；体系中的虾青素分子头-尾相连，错位平行堆积形成J-聚体；且在水中呈现透明的粉紫色，在波长560～580nm有最大光吸收。一种制备H-聚体或J-聚体虾青素多聚体纳米分散体系的方法，其特征在于包括以下步骤：1)4-25℃，避光条件下，将虾青素溶于任意体积的无水乙醇，以得到虾青素过饱和乙醇溶液，10000rpm离心5-15min或微孔滤膜(如0.8μm以下孔径)过滤除去未溶解的虾青素颗粒得到虾青素溶液；2)室温条件下，将壳聚糖溶解于pH 1-4的盐酸或醋酸溶液中，然后以碱溶液(如氢氧化钠等)调节pH至5-6得到0.01-0.5mg/ml的壳聚糖溶液；3)室温条件下，将固体DNA溶解于水中，120℃高压灭菌30min制得0.01-0.5mg/ml的DNA溶液；所述的DNA为从动、植物、微生物组织中提取的天然DNA；4)将步骤1)的乙醇相溶液和步骤2)的水相溶液进行混合，包括：4.1)在20-25℃，避光、惰性气体保护的条件下，将步骤2)的壳聚糖溶液快速加入到步骤1)的虾青素溶液中；控制乙醇相与水相体积比在1:2-1:1范围内，200-500rpm搅拌5-10分钟，以最终得到呈粉紫色的J-聚体虾青素多聚体纳米分散体系；或4.2)在20-25℃，避光、惰性气体保护的条件下，将步骤1)的虾青素溶液快速加入到步骤2)的壳聚糖溶液中；控制乙醇相与水相体积比在1:3-1:10范围内，200-500rpm搅拌5-10分钟，以最终得到呈橘黄色的H-聚体虾青素多聚体纳米分散体系；所述的快速加入是倒入，或是大于20cm3/s以上的流速加入；5)避光、200-500rpm搅拌的条件下，或者在避光、200-500rpm搅拌、惰性气体保护的条件下，将与步骤2)的壳聚糖溶液等浓度的步骤3)制备的DNA溶液缓慢加入至上述步骤4)的混合液中，控制DNA溶液与壳聚糖溶液的体积比为1:2，20-25℃继续搅拌混合2-5min；所述的缓慢加入是以0.02-2cm3/s的流速加入；6)在避光、25-35℃，真空度2-8mbar条件下，悬蒸除去乙醇溶剂，使体系中乙醇残留量低于1％；7)室温、避光条件下向脱除乙醇的混合体系中加入低聚壳聚糖，使低聚壳聚糖的终浓度为0.001-0.2wt％，混匀后即得到以虾青素H-聚体或J-聚体形式存在的虾青素多聚体纳米分散体系。步骤1)中的虾青素为3S-3’S型，3R-3’R型，以及3R-3’S三种构型中的一种。所述的壳聚糖脱乙酰度范围在72-99％，分子量范围在50-150kDa；所述的低聚壳聚糖为可溶于水的壳聚糖，脱乙酰度大于90％，分子量范围在1-8kDa。所述的天然DNA为具有双螺旋结构的长链、线性DNA，且分子量大于100bp的天然DNA；包括鲑鱼精DNA、小牛胸腺DNA、λDNA、鲱鱼精DNA。上述方法制备的虾青素多聚体纳米分散体系作为食品着色剂、膳食、保健品、日化用品、饲料的应用。上述方法制备的虾青素多聚体纳米分散体系，经冻干得到固体粉末，或者浓缩得到高虾青素含量的纳米悬液(体系中虾青素质量分数>0.1％)，将所得粉末或纳米悬液直接添加到水性基质，乳液，或固体物料中混合，或被包封于软/硬胶囊壳中，然后进一步加工成食品着色剂、特殊膳食、保健品、日化用品、饲料。上述所述的水性基质包括矿泉水、纯净水、蒸馏水；所述的乳液包括牛奶、发酵乳、乳化剂；所述的固体物料包括淀粉、糊精、微晶纤维素、本文档来自技高网...
【技术保护点】
以虾青素H‑聚体或J‑聚体形式存在的虾青素多聚体纳米分散体系，其特征在于该体系由水、纳米粒子和无机盐组成，纳米粒子包括由低聚壳聚糖组成的亲水性外壳——记为结构①，由壳聚糖与天然DNA分子缠绕形成的具有疏水微区的内核——记为结构②，以及疏水性的虾青素H‑聚体或J‑聚体——记为结构③，其中结构③嵌插于结构②内的疏水微区中，结构①以外壳的形式包裹结构②③，并维持其稳定性；形成的纳米粒子平均粒径小于1μm，纳米粒子表面带有大量正电荷，zeta电位大于20mV，纳米粒子在水中可稳定分散，且该体系具有高透明度，透光率达到93％以上。
【技术特征摘要】
1.以虾青素H-聚体或J-聚体形式存在的虾青素多聚体纳米分散体系，其特征在于该体系由水、纳米粒子和无机盐组成，纳米粒子包括由低聚壳聚糖组成的亲水性外壳——记为结构①，由壳聚糖与天然DNA分子缠绕形成的具有疏水微区的内核——记为结构②，以及疏水性的虾青素H-聚体或J-聚体——记为结构③，其中结构③嵌插于结构②内的疏水微区中，结构①以外壳的形式包裹结构②③，并维持其稳定性；形成的纳米粒子平均粒径小于1μm，纳米粒子表面带有大量正电荷，zeta电位大于20mV，纳米粒子在水中可稳定分散，且该体系具有高透明度，透光率达到93％以上。2.如权利要求1所述的纳米分散体系，其特征在于所述的以虾青素H-聚体形式存在的虾青素多聚体纳米分散体系为粒度在100～600nm范围内的胶体，透光率大于93％；体系中的虾青素分子头-头、尾-尾相连，平行堆积形成H-聚体；且在水中呈现透明的橘黄色，在波长380～388nm有最大光吸收。3.如权利要求1所述的纳米分散体系，其特征在于所述的以虾青素J-聚体形式存在的虾青素多聚体纳米分散体系为粒度在100～600nm范围内的胶体，透光率大于93％；体系中的虾青素分子头-尾相连，错位平行堆积形成J-聚体；且在水中呈现透明的粉紫色，在波长560～580nm有最大光吸收。4.一种制备H-聚体或J-聚体虾青素多聚体纳米分散体系的方法，其特征在于包括以下步骤：1)4-25℃，避光条件下，将虾青素溶于任意体积的无水乙醇，以得到虾青素过饱和乙醇溶液，10000rpm离心5-15min或微孔滤膜过滤除去未溶解的虾青素颗粒得到虾青素溶液。2)室温条件下，将壳聚糖溶解于pH 1-4的盐酸或醋酸溶液中，然后以碱溶液调节pH至5-6得到0.01-0.5mg/ml的壳聚糖溶液；3)室温条件下，将固体DNA溶解于水中，120℃高压灭菌30min制得0.01-0.5mg/ml的DNA溶液；所述的DNA为从动、植物、微生物组织中提取的天然DNA；4)将步骤1)的乙醇相溶液和步骤2)的水相溶液进行混合，包括：4.1)在20-25℃，避光、惰性气体保护的条件下，将步骤2)的壳聚糖溶液快速加入到步骤1)的虾青素溶液中；控制乙醇相与水相体积比在1:2-1:1范围内，200-500rpm搅拌5-10分钟，以最终得到呈粉紫色的J-聚体虾青素多聚体纳米分散体系；或4.2)在20-25℃，...
【专利技术属性】
技术研发人员：李敬，赵英源，梁兴国，董平，张亚萍，王紫娟，
申请(专利权)人：中国海洋大学，
类型：发明
国别省市：山东;37
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。