一种直链淀粉-脂肪酸-蛋白质复合物纳米微球及其在改善肠道微生态中的应用制造技术

本发明专利技术属于生物医药

【技术实现步骤摘要】
一种直链淀粉
‑
脂肪酸
‑
蛋白质复合物纳米微球及其在改善肠道微生态中的应用
专利

[0001]本专利技术属于生物医药
、
食品
，涉及生物分子自组装与微生物调控
、
营养健康调控
。
具体地，本专利技术涉及一种直链淀粉
‑
脂肪酸
‑
蛋白质复合物纳米微球及其在改善肠道微生态及人体健康中的应用
。
更具体地，本专利技术涉及直链淀粉
‑
脂肪酸
‑
蛋白质复合物纳米微球
、
纳米微球的制备方法
、
纳米微球营养健康特性以及在食品
、
药品和保健品中的应用
。

技术介绍

[0002]在过去的几十年里，纳米颗粒的制造及其性质的探索引起了医学
、
材料科学和生物学等各个学科的关注
。
纳米颗粒的特性不同于其组件分子的特性，这些差异主要取决于它们的组成
、
结构和表面特性
。
因此，科学家们设计了大量具有不同物理化学和生物学特性的纳米颗粒
。
由于其独特的材料特性，纳米颗粒在不同的应用中表现出各种新的功能及特性
。
然而，过度暴露与摄入这些纳米颗粒对人类造成的潜在急性和慢性不良影响逐渐引起人们的重视和担心
。
随着经济的发展和人们健康意识的提升，设计和开发无毒性同时兼具营养健康特性的新型纳米颗粒显得尤为重要
。
[0003]许多生物大分子，包括肽
/
蛋白质
、
脂肪酸和多糖等，都可以通过自组装形成特定的多尺度结构，为构建具有良好生物相容性和生物安全性的生物可降解纳米颗粒提供了非常具有潜力的途径
。
目前已经设计和制造了多种生物材料，例如通过肽自组装形成的新型仿生纳米生物材料，基于脂肪酸的胶束，囊泡和小管以及淀粉基纳米球和纳米凝胶
。
然而，这些纳米粒子均存在结构脆弱
、
加工和储存稳定性差等缺陷
。
[0004]在生物分子自组装领域，通过热诱导淀粉与脂肪酸的相互作用为制备可控半晶体结构提供了一种高效简洁的思路
。
淀粉中的直链淀粉能够在脂肪酸存在下形成左手单螺旋构象，进而通过疏水相互作用将脂肪酸络合进疏水空腔中形成淀粉
‑
脂肪酸复合物，并进一步排列组装为具有良好稳定性的
V
‑
型晶体结构
。
淀粉
‑
脂肪酸复合物的形成可以降低淀粉的凝胶强度
、
改善冻融稳定性
、
抑制淀粉老化以及降低淀粉消化性
。
研究发现，向淀粉与脂肪酸体系中加入蛋白质能够显著改变淀粉的功能性质并提高其结构有序性，人们推测这可能是由于淀粉中的直链淀粉能够与脂肪酸和蛋白质之间存在相互作用进而形成三元复合物
。
尽管如此，目前对于直链淀粉
‑
脂肪酸
‑
蛋白质三元复合物的形成和自组装机制及三元复合物的结构
、
功能和相关应用仍不清楚
。
[0005]本专利技术文本中使用到的部分术语
、
词汇：
[0006]
技术实现思路

[0007]本专利技术主要解决的技术问题是开发一种基于生物分子自组装形成的新型纳米微球，并且具有良好的营养健康调控特性
。
[0008]需要说明的是，本专利技术是基于专利技术人的下列发现而完成：
[0009]早期研究通过构建淀粉
、
脂肪酸
、
蛋白质三元模型体系，利用快速粘度分析仪
(RVA)
模拟热加工，发现脂肪酸和蛋白质共存可以显著提高冷却期间淀粉的糊粘度并形成独特的粘度峰
。
虽然个别淀粉
‑
脂肪酸二元体系在一定条件下也可形成冷却粘度峰，但蛋白质的加入能够显著提高该粘度峰的强度，推测这是由于热加工过程中直链淀粉与脂肪酸和蛋白质形成了三元复合物
。
通过对样品的
X
‑
射线衍射
(XRD)
以及差示扫描量热分析
(DSC)
发现三元体系相比于二元体系具有更好的结构有序性，但由于体系的非均质性无法确定这是由于形成的三元复合物具有更加有序的结构导致的，还是在蛋白质存在下形成了更多数量的二元复合物导致的
。
而目前大多数关于直链淀粉
‑
脂肪酸
‑
蛋白质三元复合物的研究大都基于推测该体系，缺乏对纯的三元复合物的直接表征
。
[0010]有鉴于此，专利技术人突破现有方法和技术上的局限，将溶解在
DMSO
水溶液中的直链淀粉与脂肪酸和蛋白质在特定热诱导条件下进行自组装以形成三元复合物
。
而在自组装过程中，三元复合物数量达到一定程度后聚集并形成沉淀，随后通过离心首次制备出纯的直链淀粉
‑
脂肪酸
‑
蛋白质三元复合物
。
蛋白质与淀粉通过氢键和范德华力等非共价相互作用力的结合是直链淀粉
‑
脂肪酸
‑
蛋白质三元复合物形成的关键
。
三元复合物能够在特定温度下自组装为直径～
500nm
的纳米微球，具有高的热力学稳定性以及有序的
V
‑
型晶体结构，从而使纳米微球具有好的酶抗性和调控微生物群落的功能
。
由此，本专利技术在国际上首次制备出直链淀粉
‑
脂肪酸
‑
蛋白质三元复合物纳米微球并对其多尺度结构进行了系统表征
。
[0011]为此，在本专利技术的一个方面，本专利技术提出了一种纳米微球
。
本专利技术中该纳米微球由直链淀粉
‑
脂肪酸
‑
蛋白质三元复合物自组装成形成
。
专利技术人以直链淀粉替代以往使用的淀粉，在
DMSO
水溶液体系以及特定温度程度下与脂肪酸和蛋白质进行生物分子自组装制备三元复合物纳米微球
。
三元复合物的形成涉及直链淀粉与脂肪酸和蛋白质之间的氢键
、
范德华力等多种非共价相互作用力
。
当浓度较低时三元复合物以可溶性分子形成存在，而当浓度较高时则组装为纳米微球并以沉淀形式存在
。
具有高热力学稳定性以及有序的
V
‑
型晶体结构，从而使纳米微球具有更高的酶抗性，因此能够使更多的复合物进入大肠中进行发酵以调控肠道菌群组成和代谢
。
[0012]本专利技术中上述纳米微球还可以具有下列附加技术特征：
[0013]本专利技术中利用直链淀粉替代传统研究中淀粉与脂肪酸和蛋白质在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种纳米微球，由淀粉
、
脂肪酸
、
蛋白质组成，其特征在于三者通过分子自组装而得
。2.
权利要求1所述的纳米微球，其中淀粉
、
脂肪酸
、
蛋白质的质量比为
(15
～
30)∶(1
～
10)∶(1
～
20)。3.
权利要求2所述的纳米微球，其中淀粉
、
脂肪酸
、
蛋白质的质量比为
(18
～
21)∶(0.5
～
2)∶(1
～
4)。4.
权利要求3所述的纳米微球，其中淀粉
、
脂肪酸
、
蛋白质的质量比为
20∶1∶2。5.
权利要求1所述的纳米微球，其特征在于，所述淀粉为直链淀粉
。6.
根据权利要求5所述的纳米微球，其特征在于，所述直链淀粉选自：天然来源的直链淀粉
、
通过酶法制备的直链淀粉的一种或几种
。7.
权利要求1任一项所述的纳米微球，其特征在于，脂肪酸选自：具有不同碳链长度和不饱和度的脂肪酸
。8.
权利要求7所述的纳米微球，其特征在于，脂肪酸的碳链长度为
C8～
C
18
；优选月桂酸
、
肉豆蔻酸
、
棕榈酸；最优选月桂酸
。9.
权利要求1任一项所述的纳米微球，其特征在于，蛋白质选自：水溶性蛋白质
。10.
权利要求9所述的纳米微球，其特征在于水溶性蛋白质选自：
β
‑
乳球蛋白
、
乳清蛋白
、
大豆分离蛋白的一种或几种
。11.
权利要求1所述的纳米微球，其特征在于淀粉
、
脂肪酸
、
蛋白质三者进行分子自组装在
DMSO
水溶液中进行
。12.
权利要求1‑
11
任一项所述的纳米微球，其晶体形态
X
衍射具有
7.5
°
、12.8
°
和
19.8
°
衍射峰
。13.
权利要求1‑
11
任一项所述的纳米微球，其粒径为
400
‑
600nm。14.
权利要求
13
所述的纳米微球，其粒径为
500nm。15.
权利要求1‑
11
任一项所述的淀粉
‑
脂肪酸
‑
蛋白质复合物纳米微球的制备方法，其特征在于：
(1)、
将淀粉加入到
DMSO
水溶液体系中，加热
、
分散
、
降温；
(2)、
向步骤
(1)
得到的淀粉溶液加入脂肪酸
、
蛋白质，加热
、
降温；
(3)、
将步骤
(2)
得到的样品离心，弃去上清液，得沉淀，即为淀粉
‑
脂肪酸
‑
蛋白质复合物纳米微球
。16.
权利要求
15
所述的淀粉
‑
脂肪酸
‑
蛋白质复合物纳米微球的制备方法，其特征在于：
(1)、
将直链淀粉加入到
DMSO
水溶液体系中加热使直链淀粉均匀分散，体系澄清透明后降温；
(2)、
向步骤
(1)
得到的直链淀粉溶液加入脂肪酸及蛋白质后进行加热，使组分充分互作形成复合物，随后降温并保持一段时间以使...

【专利技术属性】
技术研发人员：王书军，晁琛，孙蓉，于璟琳，
申请(专利权)人：天津科技大学，
类型：发明
国别省市：