一种大豆β-伴球蛋白/透明质酸弱酸稳定性缓释凝胶的制备方法和应用

本发明属于凝胶领域，具体涉及一种大豆β-伴球蛋白/透明质酸弱酸稳定性缓释凝胶的制备方法和应用。

背景技术：

1、透明质酸(hyaluronic acid，(c14h21no11)n)是一种带负电荷的酸性粘多糖，其为白色的无定型固体，无色无味，有强吸湿性，极易溶于水，不溶于有机溶剂。它是由d-葡萄糖醛酸及n-乙酰葡糖胺的双糖单位重复排列组成的线性高分子直链多糖聚合物。分子中d-葡萄糖醛酸及n-乙酰葡糖胺按1∶1的摩尔比组成，二者之间由β酰葡，3-配糖键相连，双糖单位之间由β糖键，4-配糖键相连。基于透明质酸的分子连接方式，以及其与水溶液间的交互作用，透明质酸在空间上的螺旋柱形结构内侧存在大量的连续定向排列的羟基，与水分子通过极性键和氢键结合，使其具有高度的保湿性，能结合自重1000倍的水分。除此之外，透明质酸独特的黏弹性、生物相容性和可降解性使其在生物等领域有广泛的应用，同时还具有抗炎抗菌、清除自由基、维持组织形态等功效。自透明质酸正式获批为新食品原料，产品使用范围从原来保健食品原料，扩大到新食品原料，透明质酸在食品中的应用更加广泛。不同相对分子量的透明质酸表现出不同的理化性质、生物活性和生理功能。

2、大豆β-伴球蛋白约占大豆总蛋白质含量的37％，具有良好的乳化特性，是影响大豆蛋白功能特性的重要组分。大豆β-伴球蛋白是一类三聚糖蛋白，其相对分子量约为180-210kda，由α、α′和β3种亚基组成，具有致密折叠的高级结构。人和动物所食入的大部分大豆β-伴球蛋白作为营养物质被肠道吸收利用，只有小部分是具有抗原性的，可以引起人和动物的过敏反应。大豆β-伴球蛋白安全性高，是具有潜力的壁材，可应用于制备凝胶并实现其在胃肠道的缓释功能。然而，单独的大豆β-伴球蛋白凝胶力学性能较差，作为递送载体仍旧存在不足，需要进一步的化学或物理改性。大豆β-伴球蛋白等电点约为ph 5.3，在ph 5.3时溶解性差，由于大多数食品和饮料都是酸性的(ph＝2.5-ph＝4)，这限制了大豆β-伴球蛋白在食品和饮料工业中的应用。芝麻酚是一种天然酚类化合物，化学名称为3，4-亚甲二氧基苯酚，分子式为c7h6o3。分子中的酚羟基使其具有较强抗氧化活性，同时还具有抑菌、抗突变、抗肝毒性、抗炎、抗衰老、抗癌、预防动脉粥样硬化和代谢综合征。因此将芝麻酚作为功能性生物活性成分加入到各种食品中具有良好的应用前景。为避免加工过程中对芝麻酚产生光降解或氧化，通过天然聚合物如蛋白质和多糖的自组装形成的凝胶被认为是合适的载体系统，用于封装、保护和输送。

3、欧姆加热是一种新型的热电加工技术，与传统的加热方法相比，欧姆加热采用了直接的体积加热，它绕过了热传导系统，实现了快速和均匀的加热过程，从而克服了热传递的限制。它具有节能高、简单、环保、维护成本低等优点。大量研究发现，与多糖复合后的蛋白基载体，比单纯的蛋白基载体具有更好的加工稳定性和包埋特性。蛋白质和多糖结合后如何形成的均一、稳定的三维网络结构，是决定其具有良好缓释作用和包埋效果的关键。在蛋白质和多糖凝胶结构中，能更好地防止功能性物质的光降解或氧化；同时还能有效改善的生物利用度或对功能性成分释放的控制。

4、目前国内很少研究大豆β-伴球蛋白与透明质酸复合凝胶的缓释作用，而利用大豆β-伴球蛋白与透明质酸特有的三维网状结构来荷载芝麻酚的研究未见报道。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了解决单一的大豆β-伴球蛋白溶液形成凝胶网络稳定性较差和强度较弱，蛋白对消化酶敏感，水解后会导致凝胶网络破坏，包封芯材大量释放；大豆β-伴球蛋白等电点溶解性差，限制其在酸性食品中应用；单一的透明质酸凝胶网络结构疏松、孔径大、水溶性芯材在胃肠液中容易溶出，释放速度快；为了解决大豆β-伴球蛋白/透明质酸复合凝胶产生结构不均一、排列不好的网络结构的问题，而提供一种大豆β-伴球蛋白/透明质酸弱酸稳定性缓释凝胶的制备方法和应用，及其作为封装小分子生物活性物质的载体。

2、本发明的一种大豆β-伴球蛋白/透明质酸弱酸稳定性缓释凝胶的制备方法，所述的制备方法是按照以下步骤进行：

3、1)取大豆β-伴球蛋白用去离子水配制成蛋白质质量浓度为6％～10％的蛋白质溶液，将蛋白质溶液去除植酸，得到除植酸的蛋白质溶液；

4、2)取透明质酸溶胀于去离子水中，再加入步骤1)的除植酸的蛋白质溶液中，制得透明质酸质量浓度为0.6～0.9％的溶液，然后在室温下静置溶胀；

5、3)向步骤2)中溶胀的溶液中加入氯化钙溶液，使溶液中钙离子的含量为5～15mmol/l，然后调节ph至3～5，进行高压均质，脱泡处理，再进行欧姆加热成胶，即制得所述的缓释型大豆β-伴球蛋白/透明质酸复合凝胶。

6、进一步地，所述的蛋白质溶液再调节ph<5后，经过搅拌处理后，离心去除未溶解的成分。

7、进一步地，步骤2)中所述的溶胀时间为2～6h。

8、进一步地，步骤3)中所述的高压均质的压力为30～50mpa，均质时间为1～5min。

9、进一步地，步骤3)中所述的高压均质后大豆β-伴球蛋白颗粒的粒径为120～300nm。

10、进一步地，步骤3)中所述的脱泡处理是在0.1mpa的真空条件下脱气去除气泡。

11、进一步地，步骤3)中所述的欧姆加热条件为：初始温度为20～30℃，以4～8℃/min的加热速率加热至80～90℃，保温30～60min。。

12、进一步地，于欧姆加热至80～90℃后保温至出现凝胶阶段的电场强度为3-21v/cm，从出现凝胶至保温结束的电场强度为2.5-4v/cm。

13、进一步地，步骤3)中欧姆加热后，将加热后的样品以3～6℃·min-1的恒定冷却速率冷却至室温，然后在6℃下保存过夜。

14、本发明所制备的大豆β-伴球蛋白/透明质酸弱酸稳定性缓释凝胶的制备方法的应用，所述的复合凝胶用于负载芝麻酚。

15、本发明包含以下有益效果：

16、本发明以大豆β-伴球蛋白、芝麻酚、透明质酸为原料，以透析方式脱植酸得到酸溶性大豆β-伴球蛋白，分别溶解酸溶性大豆β-伴球蛋白和透明质酸，利用水合作用及静电吸引作用力驱动，诱导二者共聚自组装形成纳米凝胶，通过调节ph、高压均质技术降低共聚物粒径、提高复合纳米凝胶稳定性，更有益于其在酸性食品及饮料中的应用。

17、进一步利用欧姆加热方式诱导大豆β-伴球蛋白结构展开，使形成的聚合物结构更加稳定。在中等电场下，将大豆β-伴球蛋白芝麻酚/透明质酸复合物与电极直接接触，集成到一个电路中，充当一个电阻，当电流通过大豆β-伴球蛋白/芝麻酚透明质酸复合物时，电能消散为热能，导致温度上升，进而调控复合物形成均一的粒径，均匀分布、结构稳定的状态。反应过程在盐离子诱导下，三者形成有序排列良好的三维网络结构。

18、芝麻酚通过与大豆β-伴球蛋白的非共价相互作用形成配合物，以改善大豆β-伴球蛋白的凝胶性能。在凝胶形成过程中，添加透明质酸来修饰凝胶结构，可以促进一些分子间或分子内相互作用的形成。这种复合凝胶具有比传统加热方式获得的凝胶更好的排列的空间网络结果，进而展示出更好的持水性、凝胶强度和韧性。进一步研究复合凝胶及芯材芝麻酚在体外模拟消化过程中的释放规律，确定缓释型大豆β-伴球蛋白/透明质酸复合凝胶的制备方法，及其对缓释体系的适用性。本发明方法为功能性凝胶在营养递送中的应用提供理论研究基础，同时此方法在应用过程中准确度高、便于识别、应用范围广泛，可选择不同芯材，构建功能性成分的递送体系。