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脂质体水凝胶结构变化与形成机理

放大字体  缩小字体 发布日期:2019-12-04
核心提示:  脂质体是由双亲性分子自组装形成的运载体系,具有高稳定性、靶向性、生物相容性和缓释性等优点,已在食品、生物、医学、农学等领域有广泛应用。近年来,脂质体逐渐在食品领域崭露头角,用以保护敏感性功能成分的稳定性或提高生物利用率。
   脂质体是由双亲性分子自组装形成的运载体系,具有高稳定性、靶向性、生物相容性和缓释性等优点,已在食品、生物、医学、农学等领域有广泛应用。近年来,脂质体逐渐在食品领域崭露头角,用以保护敏感性功能成分的稳定性或提高生物利用率。
 
  浙江工商大学食品与生物工程学院的刘玮琳、孔有余、韩剑众*等人采用涂层法制备脂质体与IPN胶交联构建脂质体水凝胶并表征其物化性质(粒径、质构、微观形貌);以膨胀系数、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、差热分析和交联率探求两者间的交联机理和脂质体在水凝胶的包埋方式,为脂质体水凝胶应用到食品领域提供一定的理论依据。
 
  1、脂质体的物化性质
 
  脂质体形状规整,呈囊泡状结构,分布较均匀,颗粒间彼此分散、独立。通过动态激光粒径电位仪测得脂质体平均粒径为(1 353±141.0)nm,表面电位为(-0.72±0.49)mV。
 
  2、脂质体水凝胶物化性质
 
  脂质体水凝胶的外观形貌
 
  明胶与壳聚糖比例为4∶1和2∶1形成的胶,倒置状态下均保持非常稳定的固体状态,有研究者认为二者可能是通过共价键结合在一起。在1∶1和1∶2的比例中,其胶的结构发生了坍塌,有一定的流动性,而1∶4比例则明显不具备胶的半固体状态,基本不能成胶。
 
  脂质体水凝胶的质构分析
 
  随着明胶比例增高,水凝胶的硬度也逐渐增大;在壳聚糖比例大于明胶时,无法成胶,故不计算其质构系数。当明胶与壳聚糖比例为4∶1时,脂质体水凝胶的耐咀嚼性为最优。回复力在整个体系中呈现抛物线形态,在明胶与壳聚糖比为2∶1时出现峰值。综合各质构结果,采取明胶与壳聚糖比4∶1为后期实验的制胶比例。
 
  3、凝胶结构的形成机理
 
  脂质体水凝胶的膨胀系数
 
  脂质体水凝胶和空白水凝胶的膨胀系数都是呈上升趋势,与之前文献报道水凝胶浸没于相同pH值条件下的离子溶液中都是出现了吸胀的属性相符。在0~3 h之间,两者都是极快吸水膨胀,3 h后两者都出现轻微的脱水;但在7~24 h之间,空白水凝胶和脂质体水凝胶又呈现稳定的膨胀过程,但是此吸水能力相较之前的快速吸水发涨能力略有下降,说明两种胶之间的网状空洞结构基本都被水分子填满,特别是脂质体水凝胶在18 h之后,质量基本保持平稳不变。
 
  脂质体水凝胶FTIR分析
 
  壳聚糖与明胶构成的空白水凝胶的FTIR图谱在3 276 cm-1处形成了明显的—O—H伸缩振动吸收宽锋,在1 682 cm-1处出现了壳聚糖酰胺N—H伸缩振动吸收峰,这两个特征峰都同时在脂质体水凝胶中出现相同的峰位置,说明相应的功能基团都在脂质体水凝胶中出现。
 
  脂质体水凝胶的差热分析
 
  脂质体、空白水凝胶和脂质体水凝胶在高温下均为吸热反应,且最大的吸热峰均在不同位置,分别对应的是133.126、117.726 ℃和126.891 ℃。脂质体本身由磷脂组成,水凝胶的形成为蛋白和多糖通过mTG交联,若为物理交联的胶,其本身没有重新产生化学键而是通过静电吸附形成;而脂质体水凝胶应出现两个吸热峰,各自对应磷脂和蛋白多糖交联的部分。
 
  脂质体水凝胶的交联率
 
  空白水凝胶和脂质体水凝胶均检测出自由氨基酸含量,且脂质体水凝胶的交联率比空白水凝胶低。本研究使用的水凝胶由壳聚糖和明胶通过mTG交联形成,一部分的羰基和氨基形成胺基,杂环上的不稳定二价键通过共价破坏与磷酯形成交叉反应,所以整个水凝胶的自由氨基酸比例有所降低。
 
  结 论
 
  实验最终选取明胶与壳聚糖比4∶1、mTG质量浓度10 mg/mL为最优条件,此配方下质构表现最优。相较空白水凝胶,脂质体水凝胶的膨胀系数更小,是由于脂质体水凝胶中的网状结构已经被脂质体的囊泡结构所填满,其空间结构已经基本接近饱和;同时,FTIR和差热分析显示脂质体中的C=O、P=O键与空白水凝胶中的氨和杂环形成胺基和其他复杂结构,而交联率也同时证明了脂质体与水凝胶之间的交联是通过化学交联的方式,破坏了一系列的官能团产生了复杂的共价键和氢键。
 
 
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