一种用于递送Omega-3的低盐温敏型双凝胶及其制备方法和应用

本发明涉及植物蛋白加工。更具体地，涉及一种用于递送omega-3的低盐温敏型双凝胶及其制备方法和应用。

背景技术：

1、omega-3脂肪酸主要来源为藻类、鱼类以及其它物质的二十碳五烯酸(epa，含5个不饱和键)和二十二碳六烯酸(dha，含6个不饱和键)。omega-3脂肪酸可以降低心脏病和中风的风险，同时，omega-3脂肪酸对大脑和认知功能的发展和维持也很重要，可以改善记忆和思维能力。此外，omega-3脂肪酸还具有抗炎作用，可以减轻炎症性疾病的症状，如关节炎和炎症性肠病。对于皮肤炎症性疾病的治疗，可以提高药物渗透性，可以减轻症状，如红肿和瘙痒，并促进皮肤的修复和愈合。总的来说，omega-3脂肪酸对人体健康有多种益处。然而omega-3极易氧化，且氧化产物会对人体造成危害，一些传统的输送系统如纳米乳液、油凝胶等表面残留的鱼油还会加速脂质氧化。

2、双凝胶是一种通常由油相和水相两种凝胶相共同组成的一种新兴的双向体系，可以单独或同时输送亲脂性和亲水性成分，并且在跨皮肤膜输送亲脂性生物活性方面比乳液、油凝胶和水凝胶更具优势。但截至目前，双凝胶主要用于制药和化妆品领域，在食品领域相对较少。

3、另外，儿童和老年人对omega-3的需求量相对较高，但他们在口腔咀嚼功能方面存在一定发育不全或退化的缺陷，因此，为了让此类有吞咽困难的人群或吞咽问题的临床患者更好地补充营养物质或活性成分，构建具有温敏特性的凝胶是一种有效的解决途径。

4、温敏凝胶是一种可以根据温度变化来控制溶胶-凝胶体系状态进行可逆转化的胶体。温敏凝胶是由分子间通过氢键、分子间作用力及大分子缠结等分子链间的物理交联作用，形成的相对稳定的三维网状结构，所形成的凝胶可以通过加热到临界温度恢复到溶液状。目前常用作制备热可逆性凝胶的原料有明胶、结冷胶等，制成的热可逆性凝胶可在口腔内融化，因而被广泛应用于生产布丁、甜点等。

5、目前，大部分蛋白基温敏凝胶都由动物蛋白制成，而使用植物蛋白制备温敏凝胶的报道相对较小，这是因为植物蛋白水溶性不好，导致成胶性较差。然而植物蛋白能够提供更好的可持续性和适当的营养价值和功能，同时出于对环境问题和消费者的健康考虑，从这个意义上讲，用植物蛋白替代动物蛋白是未来发展趋势。

6、豌豆蛋白因其高营养价值、低敏、低毒性的优点一直备受关注。球蛋白和白蛋白是豌豆蛋白中的两大蛋白质类群，分别占70-80％和10-20％。豆类蛋白(11s)、vicilin蛋白(7s)和conviction蛋白是球蛋白的三种主要蛋白，其中豆类蛋白是六聚体蛋白(～360kda)，有六个亚基通过二硫键连接，vicilin蛋白和conviction蛋白都是三聚体蛋白，分别为～150kda和～210kda，不涉及二硫键，有研究发现，通过盐提取的豌豆蛋白主要为vicilin蛋白和conviction蛋白。

7、豌豆蛋白还具有凝胶性、起泡性、乳化性等功能特性。由于豌豆蛋白中主要为盐溶的球蛋白，在水溶液中溶解性低，在不添加盐离子的情况下难以形成凝胶。因此，大部分盐离子凝胶的盐含量较高，然而世卫组织建议老年人每天盐的摄入量应该三克以上六克以下范围内才有益健康，超过六克会导致老年人的血压升高引起各种并发症，因此老年人在日常生活总减少盐的摄入至关重要。

8、因此，开发一种以豌豆蛋白为原材料制备低盐温敏凝胶用以包裹活性成分omega-3的制备方法，对于需补充omega-3的老年人而言是十分重要的。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本发明的第一个目的在于提供一种用于递送omega-3的低盐温敏型双凝胶的制备方法。本发明利用具有温敏特性的豌豆蛋白与寡糖和无机盐共同作用制备出具有温敏特性的水凝胶，然后再将水凝胶与荷载omega-3的油凝胶混合后，即得到一种适用于老年人食用的低盐温敏型双凝胶，为食品级凝胶产品。

2、本发明的第二个目的在于提供一种采用如上所述的制备方法制备得到的omega-3的经口递送系统。该经口递送系统严格控盐，具有优异的力学性能和热稳定性，既可以延缓omega-3氧化，也可以保证omega-3在肠道内消化释放。

3、本发明的第三个目的在于提供一种利用如上所述的omega-3的经口递送系统在食品领域中的应用。

4、为达到上述第一个目的，本发明采用下述技术方案：

5、本发明公开一种用于递送omega-3的低盐温敏型双凝胶的制备方法，包括如下步骤：

6、s1、采用硫酸铵沉淀法从新鲜的豌豆种子中提取出具有温敏特性的豌豆蛋白；

7、s2、将提取的豌豆蛋白、寡糖加入到水中进行混合，得到混合溶液，向其中加入或不加入无机盐，混合溶液中所述无机盐的质量浓度为0-0.3％，调节体系的ph为3-3.4；然后将ph调节后的混合溶液进行等离子体处理，得到具有温敏特性的水凝胶；

8、s3、将鱼油和单甘酯进行加热搅拌至充分溶解，冷却后得到荷载omega-3的油凝胶；

9、s4、将步骤s2得到的水凝胶和步骤s3得到的油凝胶进行混合，高速剪切后即得。

10、本发明提供的低盐温敏型双凝胶是以豌豆蛋白-寡糖基水凝胶为水相、鱼油-油凝胶为油相的水包油型低盐omega-3递送系统，具有独特的三维网状结构、明显的热可逆特性、优异的omega-3氧化稳定性和良好的感官和质地特性，在室温下可以保持凝胶状态，此状态下可以保证包裹在双凝胶中的活性成分omega-3可以稳定存在，减少omega-3被氧化的几率，同时保持较好的成型度和双凝胶体系的稳定，当周围环境稳定上升至80℃以上转为溶胶状态，此状态下用以模拟低盐温敏型双凝胶在食用后进入人体的过程，发现omega-3会逐渐暴露出来，并在胃肠道环境中稳定释放，释放效果较好。

11、在豌豆蛋白提取方式上，本发明采用硫酸铵沉淀法从新鲜的豌豆种子中提取出豌豆蛋白，赋予得到的豌豆蛋白具有温敏特性，优于常规的碱溶酸沉提取法，同时为了改善豌豆蛋白水溶性不好的问题，采用寡糖与豌豆蛋白发生糖基化作用，促进豌豆蛋白凝胶化，形成凝胶网络，并且寡糖还可以通过与水分子形成氢键，增加凝胶的水合能力，提高凝胶的稳定性，在一定程度上取代盐离子在凝胶过程中的作用，虽然可以呈现热可逆的效果，且明显降低omega-3被氧化的程度，但双凝胶在硬度、咀嚼性以及omega-3肠道释放方面仍是偏低的。为了获得更好的双凝胶性能，基于控盐的理念下，适当引入少量无机盐可以明显增强双凝胶在硬度、咀嚼性以及omega-3肠道释放的性能，因此，在寡糖和无机盐的协同作用下最终成功制备出具有低盐温敏特性的可在肠道内稳定释放omega-3的双凝胶。

12、进一步，所述无机盐选自nacl，混合溶液中所述无机盐的质量浓度为0.1-0.3％，示例性地，可以为0.1％、0.11％、0.12％、0.13％、0.14％、0.15％、0.16％、0.17％、0.18％、0.19％、0.2％、0.21％、0.22％、0.23％、0.24％、0.25％、0.26％、0.27％、0.28％、0.29％、0.3％等。

13、寡糖是由多糖通过降解途径制备得到，相较于多糖更容易被人体吸收，且具有更高的生物活性，其中所述海洋寡糖作为寡糖中的其中一类，是由海洋生物多糖经过不同方法降解得到的小分子聚合物，具有盐溶性，经降解后的海洋寡糖较多糖表现出更强的生物活性，具有抗氧化活性、抗肿瘤活性、免疫调节活性、抗炎活性、调节肠道微生物及许多其他生物活性。在一个具体实施方式中，通过等离子场中低温诱导海洋寡糖修饰豌豆蛋白可以改善豌豆蛋白的凝胶性质，使豌豆蛋白可以在不添加或添加少量盐的条件下形成更稳定的凝胶。在本发明中，所述寡糖包括海洋寡糖，选自壳寡糖、卡拉胶寡糖、褐藻寡糖、琼胶寡糖中的一种或多种。

14、进一步，所述豌豆蛋白和寡糖的质量比为20-30:1，示例性地，可以为20:1、21:1、22:1、23:1、24:1、25:1、26:1、27:1、28:1、29:1、30:1等。

15、进一步，步骤s2中所述混合溶液中豌豆蛋白的质量浓度为10-15％；优选为12-14％。

16、进一步，步骤s2中等离子体处理具体是使用低温等离子体处理仪吸取ph调节后的混合溶液置于反应釜中进行等离子体处理，其功率为80-100w，处理时间为3-10min。经实验发现，等离子体处理有利于凝胶的形成，增加二硫键和氢键的形成，提高豌豆蛋白的凝胶性，增强凝胶的机械性能，同时还发现等离子体处理技术可以在改善豌豆蛋白凝胶性的同时提高水凝胶的温敏特性。

17、进一步，所述水凝胶和油凝胶的质量比为2-5:1。

18、进一步，所述高速剪切为在15000-25000rpm下处理3-5min。

19、进一步，所述鱼油中omega-3的含量为20.0-31.0wt％，omega-3包括二十碳五烯酸和二十二碳六烯酸在内的两种成分。

20、进一步，制备油凝胶时，鱼油和单甘酯的加入量之比为8-10:1(v/v)。

21、进一步，步骤s2中，所述豌豆蛋白的具体提取过程为：

22、按照1:8-12的固溶比向新鲜的豌豆种子中加入nacl溶液，用naoh溶液调节ph为8-8.5，搅拌均匀后，离心，取一次上清液；向一次上清液中加入无水(nh4)2so4，搅拌，用hcl溶液调节ph为7.5-7.9，离心，取二次上清液；向二次上清液中加入无水(nh4)2so4，搅拌，离心，取沉淀物；将沉淀物用3500-5000da的透析袋透析48-72h，经冻干、磨粉、过筛，得到豌豆蛋白。

23、进一步，豌豆蛋白提取过程中，所述nacl溶液的浓度为0.2-0.5mol/l，优选为0.5mol/l；所述naoh溶液的浓度为0.5-2mol/l，优选为2mol/l；所述hcl溶液的浓度为0.5-2mol/l，优选为2mol/l。

24、进一步，向一次上清液中加入无水(nh4)2so4的用量为其饱和程度的55-70％，向二次上清液中加入无水(nh4)2so4的用量为其饱和程度的85-95％，(nh4)2so4的饱和程度数据可以通过查询硫酸铵饱和程度表得到。

25、进一步，所述离心的转速为8000-10000rpm，离心时间为10-30min。

26、为达到上述第二个目的，本发明采用下述技术方案：

27、本发明公开一种采用如上所述的制备方法制备得到的omega-3的经口递送系统。

28、为达到上述第三个目的，本发明采用下述技术方案：

29、本发明公开一种利用如上所述的omega-3的经口递送系统在食品领域中的应用。

30、本发明的有益效果如下：

31、1、本发明设计的一种可以递送omega-3的低盐温敏型双凝胶，该低盐温敏型双凝胶包括以豌豆蛋白-寡糖组成的水凝胶体系以及以鱼油-单甘酯组成的油凝胶体系，属于水包油型双凝胶，鱼油中有效成分omega-3被包裹在油凝胶体系中，可以延缓其氧化，同时本发明提供的双凝胶是一种低盐、具有热可逆特性的活性成分递送系统，既可以保证活性成分在存储过程中的稳定性，又可以保证人们在食用后的充分释放，可以满足老年人在低盐条件下对于omega-3的摄入需求。

32、2、本发明采用硫酸铵沉淀法从新鲜的豌豆种子中提取出的豌豆蛋白具有温敏特性，这是制备温敏型双凝胶的重要前提，相比于传统的碱溶酸沉提取法优势明显；提取出来的豌豆蛋白与寡糖进行糖基化反应或是在寡糖和无机盐的协同作用下共同改善豌豆蛋白的成胶性，另外，实验中还发现当进行等离子体处理后，更有助于具有温敏特性的水凝胶的形成。

33、3、本发明以豌豆蛋白和寡糖为原料制备具有温敏特性的水凝胶，以鱼油和单甘酯制备荷载omega-3的油凝胶，再通过高速剪切将具有温敏特性的水凝胶和荷载omega-3的油凝胶充分混合得到可递送omega-3的低盐温敏型双凝胶，具有首创性。本发明双凝胶独特的三维网状结构，可以更好地提高鱼油的氧化稳定性、增强氧化屏障，并改善感官和质地特性。

34、4、本发明所设计的低盐温敏型双凝胶具有独特流变性质，尤其可以为儿童、老年人等有吞咽困难或吞咽问题的人群更好地补充omega-3。