一种岩藻黄质核壳纳米纤维及其对非酒精性脂肪肝的应用

本发明属于食品科学领域，涉及一种岩藻黄质核壳纳米纤维及其对非酒精性脂肪肝的应用。

背景技术：

1、非酒精性脂肪肝病(nafld)是全球最慢性和最普遍的肝脏疾病之一，是一种以脂质(主要是甘油三酯，也称为脂肪变性)在肝实质肝细胞中积累为特征的病症。部分原因是肥胖和胰岛素抵抗导致肝脏积累甘油三酯和游离脂肪酸。nafld简而言之分为两种途径：代谢途径和炎症途径，代谢途径涉及脂质积累，高脂肪饮食和胰岛素抵抗，主要表现为肥胖、血脂异常、高血压和ii型糖尿病。炎症途径涉及氧化应激，会导致脂质过氧化增加、肝细胞内活性氧升高和线粒体功能障碍和脂毒性。然而，目前还没有批准的nafld特定治疗药物，唯一可用的治疗方法是饮食和运动干预。鉴于此，本发明制备了一种负载岩藻黄质的纳米纤维为饮食缓解非酒精性脂肪肝提供了一种新策略。

2、岩藻黄质是一种在海洋褐藻和硅藻中发现的最丰富的疏水类胡萝卜素之一，具有多种生物活性，具有抗肥胖、抗肿瘤、抗氧化和抗炎等特性，具有巨大的潜力。岩藻黄质约占自然界所有已知类胡萝卜素的10％，具有良好的生物相容性和生物降解性。然而，尽管岩藻黄质具有很好的特性，但由于其高度不饱和的结构使其在加工和储存过程中容易受到环境因素而降解和裂变，从而限制了其在食品工业中的应用。因此，迫切需要开发能够包裹和保护岩藻黄质不受光、氧、温度和其他有害影响的递送系统。

3、目前，对生物活性物质的各种保护和传递系统已经被广泛研究，包括纳米颗粒，纳米乳液，以及微胶囊。与这些技术相比，静电纺丝纳米纤维因其低成本、高包封率和包封化合物的可控释放而备受关注。由静电纺丝制成的纳米纤维具有大比表面积、高孔隙率、纤维尺寸和形状可控，使其成为生物活性物质的极佳运输者。此外，电纺工艺易于在温和的条件下操作，因此在制备过程中具有很高的使用潜力。目前，静电纺丝已被广泛应用于食品包装、组织工程、伤口愈合和活性物质输送等领域。值得注意的是，微流控同轴电纺能够在精确控制流量的同时形成具有核-壳结构的纳米纤维，从而将生物活性物质特定地包裹到芯层纤维中。与单轴静电纺丝相比，微流控同轴静电纺丝显示出更高的包封率能更好的保护生物活性成分，从而改善其稳定性。

4、纳米纤维可以从各种材料中合成，包括合成聚合物、天然聚合物、碳基材料和复合材料，作为纤维纳米载体具有不同的应用。在用于纳米纤维制造的合成聚合物中，聚碳酸酯(pc)、聚乙烯醇(pva)、聚乙烯吡咯烷酮(pvp)和聚乳酸(pla)是常用的材料。然而，这些合成聚合物往往具有有限的生物相容性和生物降解性，导致消费者对它们作为食品配料的接受度感到担忧。在食品行业，人们更倾向于环境友好的天然聚合物。蛋白质在决定食品的营养和物理化学性质方面起着至关重要的作用，使其适合用作食品、药品、化妆品和其他领域中生物活性物质的输送系统。玉米蛋白作为一种植物蛋白，具有良好的生物相容性和降解性，被广泛用于白藜芦醇、姜黄素、儿茶素等生物活性成分的包埋。研究已经证明了它作为光、氧、湿气和微生物污染的屏障的有效性。玉米蛋白纳米纤维的电纺丝可以通过调节生物活性物质的释放来提高其生物利用度。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供了一种负载岩藻黄质的玉米蛋白-明胶核壳纳米纤维的制备方法和应用。本发明的首要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种基于同轴静电纺丝核壳纳米纤维的制备方法，该方法简单易行并可获得尺寸可控且具有极高稳定性的纳米纤维。该核壳纳米纤维可应用于生物活性物质岩藻黄质的包埋递送领域，并显著提高其在恶劣环境下的保留率，有效减少hepg2细胞脂质积累，减少小鼠肝脏内脂肪积累，扩宽了岩藻黄质在非酒精性脂肪肝的应用。

2、本发明提供了一种负载岩藻黄质的纳米纤维的制备方法，包括如下步骤：

3、s1、静电纺丝纺丝溶液的制备：取明胶和玉米蛋白，溶解在乙酸乙醇水溶液中，搅拌均匀，得到壳层纺丝溶液，取岩藻黄质和玉米蛋白溶解在乙醇水溶液中，作为芯层纺丝溶液；

4、s2、岩藻黄质核壳纳米纤维的制备：将制备的壳层纺丝溶液和芯层纺丝溶液溶液注入同轴喷丝头，将壳层注射器的流速调为0.1～0.2ml/h，芯壳流速比为0.18～0.3:1，在22～26℃、20-25％相对湿度下进行静电纺丝，即得岩藻黄质核壳纳米纤维。

5、进一步的，步骤s1中，明胶和玉米蛋白的质量比为1:1～3。

6、进一步的，步骤s1中，所述乙酸乙醇水溶液中乙酸、乙醇和水的体积比为3:2～4:1～3。

7、进一步的，步骤s1中，明胶的质量和乙酸乙醇水溶液的体积之比为0.8g:6～10ml。

8、进一步的，步骤s1中，玉米蛋白和岩藻黄质的质量比为10～20:1。

9、进一步的，步骤s1中，岩藻黄质的质量和乙醇体积之比为20mg:1～2ml。

10、进一步的，步骤s1中，岩藻黄质的质量和水体积之比为20mg:0.1～0.3ml。

11、进一步的，步骤s2中，同轴喷丝头由内外毛细管组成；内毛细管的内径和外径分别为0.2～0.35mm和0.5～0.65mm，外毛细管的内径和外径分别为0.8～1.05mm和1～1.20mm。

12、进一步的，步骤s2中，静电纺丝的电压为15～18kv，收集距离为10～15cm。

13、优选的，步骤s2中，芯壳流速比为0.26:1。

14、本发明提供上述方法得到的岩藻黄质核壳纳米纤维。

15、本发明提供的岩藻黄质核壳纳米纤维在制备控制体内脂肪、缓解非酒精性脂肪肝的保健食品中的应用。

16、[有益效果]

17、1、采用微流控静电纺丝方法，条件温和，制备过程操作简单，绿色环保，制备的纳米纤维尺寸可控且较为均一；

18、2、采用玉米蛋白明胶包裹的岩藻黄质，提高岩藻黄质的热稳定性和在恶劣环境下的保留率，通过微流控静电纺丝制得的负载岩藻黄质的纳米纤维负载量高，并提高其生物利用度；

19、3、本发明制备的负载岩藻黄质核壳纳米纤维，能够有效减少hepg2细胞脂质积累和调节高脂饮食诱导的小鼠肝脏内的脂肪积累，为缓解非酒精性脂肪肝提供了一种新策略。

技术特征：

1.一种负载岩藻黄质的纳米纤维的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1中所述的方法，其特征在于，步骤s1中，明胶和玉米蛋白的质量比为1:1～3。

3.根据权利要求1中所述的方法，其特征在于，步骤s1中，所述乙酸乙醇水溶液中乙酸、乙醇和水的体积比为3:2～4:1～3；明胶的质量和乙酸乙醇水溶液的体积之比为0.8g:6～10ml。

4.根据权利要求1中所述的方法，其特征在于，步骤s1中，玉米蛋白和岩藻黄质的质量比为10～20:1。

5.根据权利要求1中所述的方法，其特征在于，步骤s1中，岩藻黄质的质量和乙醇体积之比为20mg:1～2ml；岩藻黄质的质量和水体积之比为20mg:0.1～0.3ml。

6.根据权利要求1中所述的方法，其特征在于，步骤s2中，同轴喷丝头由内外毛细管组成；内毛细管的内径和外径分别为0.2～0.35mm和0.5～0.65mm，外毛细管的内径和外径分别为0.8～1.05mm和1～1.20mm。

7.根据权利要求1中所述的方法，其特征在于，步骤s2中，静电纺丝的电压为15～18kv，收集距离为10～15cm。

8.根据权利要求1中所述的方法，其特征在于，步骤s2中，芯壳流速比为0.26:1。

9.根据权利要求1～8任一项所述的上述方法得到的岩藻黄质核壳纳米纤维。

10.权利要求9中所述的岩藻黄质核壳纳米纤维在制备控制体内脂肪、缓解非酒精性脂肪肝的保健食品中的应用。

技术总结本发明公开了一种岩藻黄质核壳纳米纤维及其对非酒精性脂肪肝的应用，属于食品科学领域。本发明以玉米蛋白、明胶和岩藻黄质为原料通过静电纺丝技术制备纳米纤维，构建以玉米蛋白和明胶为外壳，以玉米蛋白和岩藻黄质内核，基于静电纺丝技术构建核/壳纳米纤维并使用HepG2肝癌细胞、小鼠实验进行单轴纳米纤维和核壳纳米纤维缓解非酒精性脂肪肝病研究评价。证明了核壳纳米纤维能更好的保护生物活性物质岩藻黄质，通过体内外活性评价，表明负载岩藻黄质的纳米纤维能更好的缓解非酒精性脂肪肝。技术研发人员：苏文涛,田雪莹,谭明乾受保护的技术使用者：大连工业大学技术研发日：技术公布日：2024/5/9