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植物糖原-槲皮素复合物的制备及特征

放大字体  缩小字体 发布日期:2020-05-17
核心提示:槲皮素(quercetin,Qu)是一种天然存在的多羟基黄酮醇(3,3’,4’,5,7-五羟基黄酮),是黄酮中最强的抗氧化剂之一,广泛存在于人类的日常饮食中
   槲皮素(quercetin,Qu)是一种天然存在的多羟基黄酮醇(3,3’,4’,5,7-五羟基黄酮),是黄酮中最强的抗氧化剂之一,广泛存在于人类的日常饮食中,在莴苣、洋葱、葡萄酒、浆果和茶中含量尤为丰富,具有抗氧化、抗炎、抗病毒、抗肿瘤、抗糖尿病、保护心血管等多种生理活性。但是Qu在水中的溶解度低(2.84~8.28?μg/mL);低溶解度一方面是槲皮素在体内的吸收效率差、生物利用率低的重要原因;另一方面也极大程度限制了其在水溶性基质的食品和药品等相关领域的应用。因此,提高Qu的水溶性是保证其生物学效应、开发其潜在应用价值的重要途径。
 
  河南科技大学食品与生物工程学院的韦倩倩、樊金玲*、朱文学等人着重研究了植物糖原(PG)、Qu、体系pH值和盐对Qu表观溶解度、负载能力、负载效率的影响规律;在此基础上,进一步研究了PG-Qu复合物的抗氧化活性和癌细胞抑制能力;并采用动态激光光散射法、透射电子显微镜(TEM)、傅里叶红外变换光谱(FTIR)仪、X射线衍射(XRD)仪对PG-Qu复合物的粒径、形貌、分子相互作用等结构表征进行了分析。
 
  1、不同因素对PG负载Qu的影响
 
  结果可知,当体系中不存在PG时,由于Qu的溶解度很低,吸光度小于本实验检测方法的最低检测限(分光光度法),无法测得准确数值。当PG质量浓度在1~5?mg/mL范围内,Qu表观溶解度随PG质量浓度增大而显着增大;随后继续提高PG质量浓度,表观溶解度不再增加。PG对Qu的负载效率的影响呈类似规律,而负载能力则随PG质量浓度增大呈现减-增-减的变化趋势。当PG质量浓度为5?mg/mL时,表观溶解度、负载能力和负载效率达到最大值,分别为47?μg/mL、9.49?μg/mg和78.33%。
 
  Qu质量浓度在1~6?mg/mL范围内,Qu表观溶解度和负载能力随Qu质量浓度增大而显着增大,表观溶解度提高了5.37 倍 ,负载效率无显着变化(70.98 %~79.88 %) ;随后继续提高Qu质量浓度至8?mg /mL,表观溶解度、负载能力和负载效率均呈逐步下降趋势。由于负载体系中Qu处于过饱和状态,同时存在Qu分子相互聚集生成沉淀以及Qu与PG分子相互作用生成可溶性PG-Qu复合物两个过程,彼此竞争;因此,当Qu质量浓度较小时(小于6?mg/mL),体系中存在的PG分子数量足以用于负载Qu,即形成可溶性复合物的过程占优势。
 
  当溶液pH值从2增至6时,Qu的表观溶解度未发生显着变化;pH值从6增至8时,Qu的表观溶解度提高了3.9 倍。负载效率和负载能力呈类似变化规律,最大值分别可达75.82%、9.19?μg/mg。据报道,Qu的—OH的去质子化顺序为4’—OH、7—OH、3—OH、3’—OH、5—OH,对应的pKa分别为6.41、7.81、10.91、11.53、12.91,Qu在pH?5以下的酸性环境中不会发生去质子化。
 
  2、PG负载对Qu抗氧化活性的影响
 
  Qu组和PG-Qu组样品的总还原力和羟自由基清除能力均呈现良好的量效关系;当Qu质量浓度相同时,PG-Qu组样品的总还原力和羟自由基清除能力高于前人报道的Qu/二氧化硅纳米粒、Qu/壳聚糖纳米粒与Qu相比,对羟自由基和O2-·的清除作用有所提高的结果相同。
 
  3、PG负载对Qu抑制癌细胞效果的影响
 
  不同组中,Qu对MCF-7细胞和A549细胞的抑制作用均呈剂量依赖性;细胞培养过程中,Qu浓度为20~100?μmol/L时,各组对这两种细胞的抑制率从大到小均依次为Qu/DMSO组>PG-Qu组>Qu/H2O组,且组间差异显着。表明PG负载Qu后能显着提高Qu对MCF-7细胞和A549细胞增殖的抑制作用。
 
  4、PG-Qu复合物的结构表征结果
 
  PG-Qu复合物的粒径分布及Zeta电位
 
  PG的平均粒径约为71.51?nm;不同质量浓度PG负载Qu得到PG-Qu复合物的粒径与PG相比无显着变化,均在68~72?nm之间;PG和PG-Qu复合物粒径的PDI均小于0.15,表明PG和PG-Qu复合物粒径分布均匀;PG的Zeta电位为-4.12?mV,负载Qu后PG-Qu的Zeta电位显着下降至约-10?mV,推测可能因为在负载条件下(pH?7.74)PG带负电荷,而Qu的羟基发生去质子化使Qu呈电负性,故PG负载Qu后所带负电荷显着增加。
 
  TEM分析结果
 
  PG表现为分布均匀、表面光滑的球形结构,直径约30~50?nm,与前人采用TEM测定PG纳米粒的粒径结果相近。PG-Qu复合物形貌与PG相比无明显变化。TEM成像所测粒径小于采用激光粒度仪测定的平均粒径(68~72?nm)。
 
  FTIR结果
 
  在PG的光谱中,峰位3?368?cm-1出现一宽峰,为—OH的伸缩振动。在Qu的光谱中,3?312?cm-1处的峰为—OH的伸缩振动峰,1?664?cm-1处为C环上的—C=O的伸缩振动峰,1?612?cm-1处为C环上的—C=C的伸缩振动峰,1?512?cm-1和1?560?cm-1处的峰分别为Qu的A环和B环的苯环特征振动峰。在Qu与PG的物理混合物光谱中,上述Qu的特征吸收峰均存在;其中,1?664?cm-1处的-C=O伸缩振动峰移至1?662?cm-1处,1?560?cm-1的峰移至1?559?cm-1。
 
  XRD结果
 
  Qu在衍射角(2θ)13.18°、16.85°、22.04°和26.70°处有明显的衍射峰存在,表明其为晶体结构;PG不是晶体,故其衍射光谱中没有明显衍射峰;Qu衍射峰在Qu与PG物理混合物的衍射图谱中基本上都存在,表明Qu以晶体形式存在于混合物中;PG-Qu复合物衍射图谱中所有衍射峰都消失,表明PG-Qu中Qu几乎以无定形的状态存在。
 
  结 论
 
  综合以上可得出,PG是一种高效的载体,可显着提高Qu的表观溶解度,同时可提高Qu的抗氧化性和癌细胞抑制作用,因此有望被应用于功能食品中以促进Qu的药理作用。
 
 
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