大豆蛋白复合高分子微凝胶基抗氧化剂及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种大豆蛋白复合高分子微凝胶基抗氧化剂，是将亲水性差但相对稳定的大豆分离蛋白，与水溶性高分子聚乙烯醇结合，通过热分散与冷收缩法使大豆分离蛋白中含有的羟基、羧基、氨基与聚乙烯醇中的羟基发生氢键作用，形成在水中均匀分散的大豆蛋白复合高分子微凝胶，然后将微凝胶与水杨醛缩半胱氨酸希夫碱金属配合物结合，得到大豆蛋白复合高分子微凝胶基抗氧化剂。抗氧化性能研究表明，该复合高分子微凝胶基抗氧化剂具有很强的清除氧自由基的能力，因此可作为SOD酶模拟物，在药物、食品加工与包装材料领域具有很好的应用前景。

Soybean protein composite macromolecule microgel base antioxidant and preparation method thereof

The invention provides a soybean protein composite microgels based antioxidant, is hydrophilic but relatively stable soybean protein isolate, combined with water soluble polymer polyvinyl alcohol, the heat dispersion and cold shrink method containing soy protein isolate of hydroxyl and carboxyl, amino and hydroxyl groups in polyvinyl alcohol hydrogen bonds. In the formation of soybean protein composite polymer water dispersed micro gel, then micro gel and salicylaldehyde Schiff base metal complexes with cysteine, soybean protein composite microgels based anti oxidant. Study on antioxidant properties showed that the composite microgels based antioxidants has a strong ability to scavenge oxygen free radicals, so SOD can be used as enzyme mimics, and has a good application prospect in medicine, food processing and packaging materials.

【技术实现步骤摘要】
大豆蛋白复合高分子微凝胶基抗氧化剂及其制备方法
本专利技术涉及一种大豆蛋白复合高分子微凝胶基抗氧化剂及其制备方法，可作为SOD酶模拟物，属于天然高分子复合材料领域及生物医用材料领域。
技术介绍
活性氧包括超氧阴离子自由基、羟基自由基、过氧化氢和单线态氧等，是人类新陈代谢的天然副产物。但当其过量时，就会攻击生物分子，如脂质、蛋白质、酶、DNA和RNA，导致细胞或组织损伤。超氧化物歧化酶（SOD）是一种体内的金属酶，能够催化氧自由基的歧化反应来平衡体内的氧自由基。虽然天然SOD清除氧自由基的能力很强，但是它的提取工艺复杂、价格高并且通过细胞膜的通透性很差。因此，研究SOD酶模拟物受到关注。希夫碱及其金属配合物由于具有较好的抑菌、抗氧化、抗肿瘤活性，已被用作SOD酶模拟物。然而，大多数具有生物活性的希夫碱金属配合物在水中的溶解度差，且有一定毒性，并且限制了它们的应用。因此，寻找一种既能使配合物毒性降低又具有较好的水溶性，同时还能保持或提高药效的方法就显得非常必要。聚乙烯醇（PVA）是一种用途广泛的水溶性高分子，玻璃化转变温度为60~85℃，其分子结构中含有许多羟基（-OH），具有极性，且可通过氢键与水相连，遇水敏感且易形成微凝胶，因此在水中具有良好的溶解性。但是纯PVA凝胶溶胀性能低，且有反应惰性，这些特点限制了它在药物释放系统领域的应用。大豆分离蛋白作为一类天然高分子材料，不仅来源丰富、价格低廉、营养价值高，且具有可降解、生物相容、热稳定、无污染、绿色环保等一些优良性能，可被广泛应用于高分子复合材料领域及生物医用材料领域。因此，将大豆分离蛋白、聚乙烯醇及希夫碱及其金属配合物通过一定的方式结合起来，形成水溶性高、生物相容好、热稳定性好，具有较强清除氧自由基能力的抗氧化剂，可作为SOD酶模拟物，在药物、食品加工与包装材料领域具有很好的应用前景。
技术实现思路
本专利技术目的是制备一种水溶性高、生物相容好、热稳定性好，具有较强清除氧自由基能力的大豆蛋白复合高分子微凝胶基抗氧化剂。一、大豆蛋白复合高分子微凝胶基抗氧化剂的制备本专利技术将亲水性差但相对稳定的大豆分离蛋白，与水溶性高分子聚乙烯醇结合，通过热分散与冷收缩法使大豆分离蛋白中含有的羟基、羧基、氨基与聚乙烯醇中的羟基发生氢键作用，形成在水中均匀分散的大豆蛋白复合高分子微凝胶，然后将微凝胶与水杨醛缩半胱氨酸希夫碱金属配合物结合，得到大豆蛋白复合高分子微凝胶基抗氧化剂。其具体制备工艺如下：（1）大豆蛋白复合高分子微凝胶的制备：将大豆分离蛋白分散于NaOH水溶液或KOH水溶液中，配制成浓度为1~5mg/mL的大豆分离蛋白分散液；搅拌下加热至50℃~90℃，在高速（600~800rpm）搅拌下，匀速滴加聚乙烯醇溶液，继续搅拌1~5h，然后于–20℃~–10℃下冷冻12~36h，室温解冻12~36h，透析12~36h，得到大豆分离蛋白复合高分子微凝胶。NaOH水溶液或KOH水溶液的浓度0.5~2.5mol·L-1，聚乙烯醇溶液的浓度0.5~6mg/mL，大豆分离蛋白与聚乙烯醇的质量比为1:1~1:6。（2）大豆蛋白复合高分子微凝胶基抗氧化剂的制备：在大豆分离蛋白复合高分子微凝胶中加入氨基酸希夫碱金属配合物的二甲亚砜溶液，室温避光振摇15~36h，透析12~36h，得到大豆蛋白复合高分子微凝胶基抗氧化剂。氨基酸希夫碱金属配合物为氨基酸希夫碱铜配合物，是由2,4-二羟基苯甲醛缩半胱氨酸希夫碱配体与醋酸铜发生配位反应得到。大豆分离蛋白与氨基酸希夫碱金属配合物的质量比为25:1~50:1。上述透析采用2000～18000Da的透析袋，蒸馏水为透析液，透析过程中需更换3~10次透析液。二、大豆蛋白复合高分子微凝胶基抗氧化剂的形貌结构1、宏观与微观形貌宏观形貌：本专利技术制备的大豆分离蛋白复合高分子微凝胶的水溶液透明性高，说明其粒径较小。微观形貌：本专利技术制备的大豆分离蛋白复合高分子微凝胶的扫描电镜照片见图1。通过扫描电镜可看出，大豆分离蛋白与聚乙烯醇通过物理交联作用形成微凝胶后，微凝胶呈相对规则的椭圆片状结构，直径约为150~400nm左右。2、红外光谱图2为大豆分离蛋白复合高分子微凝胶的红外光谱。由图2可知，3428cm-1为-OH的特征吸收峰，与聚乙烯醇的-OH特征吸收峰相比，变宽且向低波数移动，证明氢键的增加，在1654cm-1附近出现了聚乙烯醇中C=O的伸缩振动吸收峰，同时在1628cm-1、1532cm-1、1226cm-1附近出现了大豆分离蛋白酰胺I、II、III带的特征吸收峰，表明大豆分离蛋白与聚乙烯醇成功结合。3、X射线衍射光谱图3为大豆分离蛋白复合高分子微凝胶的X-射线衍射光谱。从图3中可以看出，在2θ为19.3o处出现了聚乙烯醇的特征衍射峰，在2θ为26.9o处为大豆分离蛋白的衍射峰。当大豆分离蛋白结合聚乙烯醇得到微凝胶后其衍射峰强度变弱。大豆分离蛋白与聚乙烯醇复合之后结构形态发生了变化，说明成功得到大豆分离蛋白复合高分子微凝胶。4、紫外-可见光谱图4为大豆分离蛋白复合高分子微凝胶基抗氧化剂的紫外-可见光谱。由图4可知，金属配合物在260nm左右的吸收峰与微凝胶的特征吸收峰（280nm）发生重叠，在300nm之后，没有微凝胶的特征吸收峰，有金属配合物的特征吸收。因此，可以在300nm之后用紫外-可见吸收光谱检测金属配合物与微凝胶的结合情况。可以看出：结合小分子希夫碱后，微凝胶在345nm处的吸收强度增大，最大吸收峰发生了紫移，这是与希夫碱配体吸收峰重叠造成的，且在350nm出现了吸收峰，说明小分子希夫碱金属配合物和微凝胶成功结合。三、大豆蛋白复合高分子微凝胶基抗氧化剂的性能通过测试大豆蛋白复合高分子微凝胶基抗氧化剂对超氧阴离子的清除能力，以考察其抗氧化性能。通过NBT光化学还原法检测了大豆蛋白复合高分子微凝胶基抗氧化剂的清除超氧阴离子能力（图5）。由图5可知，大豆分离蛋白复合高分子微凝胶的抗氧化活性较弱，当其与希夫碱金属配合物形成结合体后，清除清除超氧阴离子的能力有较大的提高。其EC50值为0.0132μmol/L，对SOD的模拟度达到了297.10%，因而是一种优异的SOD模拟物。综上所述，本专利技术通过热分散-冷收缩方法，将天然高分子大豆分离蛋白与水溶性高分子聚乙烯醇相结合，制得水溶性复合高分子微凝胶；然后将其与氨基酸希夫碱金属配合物结合，形成微凝胶金属配合物结合体－大豆蛋白复合高分子微凝胶基抗氧化剂，在提高氨基酸希夫碱金属配合物水溶性的同时降低其毒性。抗氧化性能测试表明，该微凝胶基抗氧化剂清除氧自由基的能力得到大幅度提高，因此可作为SOD酶模拟物，用于抗氧化药物的制备。附图说明图1为大豆分离蛋白复合高分子微凝胶的扫描电镜图。图2为大豆分离蛋白复合高分子微凝胶的红外光谱。图3为大豆蛋白复合高分子微凝胶基抗氧化剂的X-射线衍射光谱。图4为大豆蛋白复合高分子微凝胶基抗氧化剂的紫外光谱。图5为大豆蛋白复合高分子微凝胶基抗氧化剂的超氧阴离子清除活性。具体实施方式下面通过具体实施例对本专利技术大豆蛋白复合高分子微凝胶基抗氧化剂的制备和性能作进一步说明。实施例1（1）大豆分离蛋白分散液的配制：取0.01g的大豆分离蛋白，分散于10mL0.5mol/LNaOH水溶液中，配制成浓度为1本文档来自技高网...

【技术保护点】
大豆蛋白复合高分子微凝胶基抗氧化剂的制备方法，包括以下工艺步骤：（1）大豆蛋白复合高分子微凝胶的制备：将大豆分离蛋白分散于NaOH水溶液或KOH水溶液中，配制成浓度为1~5 mg/mL的大豆分离蛋白分散液；搅拌下加热至50℃~90℃，在搅拌下，匀速滴加聚乙烯醇溶液，继续搅拌1~5 h，然后于– 20℃~ –10℃下冷冻12~36 h，室温解冻12~36 h，透析12~36 h，得到大豆分离蛋白复合高分子微凝胶；（2）大豆蛋白复合高分子微凝胶基抗氧化剂的制备：在大豆分离蛋白复合高分子微凝胶中加入氨基酸希夫碱金属配合物的二甲亚砜溶液，室温避光振摇15~36 h，透析12 ~36 h，得到大豆蛋白复合高分子微凝胶基抗氧化剂。

【技术特征摘要】
1.大豆蛋白复合高分子微凝胶基抗氧化剂的制备方法，包括以下工艺步骤：（1）大豆蛋白复合高分子微凝胶的制备：将大豆分离蛋白分散于NaOH水溶液或KOH水溶液中，配制成浓度为1~5mg/mL的大豆分离蛋白分散液；搅拌下加热至50℃~90℃，在搅拌下，匀速滴加聚乙烯醇溶液，继续搅拌1~5h，然后于–20℃~–10℃下冷冻12~36h，室温解冻12~36h，透析12~36h，得到大豆分离蛋白复合高分子微凝胶；（2）大豆蛋白复合高分子微凝胶基抗氧化剂的制备：在大豆分离蛋白复合高分子微凝胶中加入氨基酸希夫碱金属配合物的二甲亚砜溶液，室温避光振摇15~36h，透析12~36h，得到大豆蛋白复合高分子微凝胶基抗氧化剂。2.如权利要求1所述大豆蛋白复合高分子微凝胶基抗氧化剂的制备方法，其特征在于：NaOH水溶液或KOH水溶液的浓度0.5~2....

【专利技术属性】
技术研发人员：何玉凤，闫桂芳，钱立忠，王荣民，宋鹏飞，
申请(专利权)人：西北师范大学，
类型：发明
国别省市：甘肃,62