一种具有降血糖功效的蛋白基纳米姜黄素微囊粉及其生产方法

本发明属营养健康食品及食品纳米包埋新，具体涉及一种具有降血糖功效的蛋白基纳米姜黄素微囊粉及其生产方法。

背景技术：

1、糖尿病(diabetes mellitus,dm)是一种慢性疾病，主要特征是血糖水平异常升高。糖尿病主要分为两类：ⅰ型糖尿病：患者身体的免疫系统错误地攻击并摧毁产生胰岛素的胰腺细胞，导致身体无法产生胰岛素；ⅱ型糖尿病：大多数糖尿病患者患的是ⅱ型糖尿病，通常发生在肥胖和生活方式不健康的人群中，患者身体产生胰岛素抵抗，或胰腺不能生产足够的胰岛素来维持正常的血糖水平。糖尿病的长期并发症可能影响身体的多个系统和器官，包括眼睛、心血管系统及神经系统等，导致视力减弱、心脏病和中风等严重健康问题。因此，控制血糖，及早预防糖尿病，帮助患者避免或延迟糖尿病并发症的发生，具有重要的意义。

2、姜黄素(curcumin)是从姜黄植物中提取的一种化合物，是姜黄中的主要活性成分。姜黄素自古以来就被用作药物和食品添加剂，在亚洲国家的传统医学中有广泛的应用。大量的研究已经证明，姜黄素具有多种生物活性，包括抗炎、抗氧化、抗肿瘤、抗菌和抗病毒等效果。这些生物活性使姜黄素成为当前最热点的健康功能成分，用于系列健康食品的研发。近年来，已有较多研究发现，姜黄素具有较强的改善糖尿病的功效，包括增强胰岛素抵抗敏感性、抗糖作用、抗氧化及抗炎作用等，因而有望在研发降血糖功效的营养健康食品方面有所作为。然而，姜黄素通常以晶体的形式存在，通过口服摄入时，能够被身体吸收的姜黄素极少。而且，姜黄素极易被氧化，因而其生物利用度很低。这限制了姜黄素在营养健康食品领域中的应用。

3、为了解决姜黄素的应用局限性，国内外迄今为止做了很多的技术尝试来改善其稳定性和生物利用度。利用纳米技术提高姜黄素的生物利用度是其中最为有效的一种策略及技术，譬如国家发明专利cn111657415b公开了利用反溶剂法制备得到玉米醇溶蛋白-阿拉伯胶纳米颗粒作为姜黄素的纳米输送载体，用于延缓衰老功能饮料的研发。新近的国家发明专利cn117297088a还实现了玉米醇溶蛋白-姜黄素纳米颗粒的结肠靶向输送功能。国家发明专利cn113080452a公开了一种高荷载量、高稳定性的蛋白基姜黄素制品的制备方法，通过简便的ph调控方法实现了蛋白质对姜黄素的高效纳米包埋作用。后续国家发明专利cn117337989a和cn116831287a采用同样的技术路线实现了酪蛋白酸钠或乳清蛋白或豌豆蛋白对姜黄素的纳米包埋作用。国家发明专利cn104256048a中，提出了一种利用加热变性的大豆分离蛋白作为姜黄素载体的方法，姜黄素通过乙醇溶液形式添加，随后通过旋转蒸发移除乙醇，从而提升了姜黄素的水溶性和稳定性。国家发明专利cn108741097a中使用尿素诱导蛋白质解离，直接加入姜黄素粉末，再通过透析移除尿素，实现了蛋白对姜黄素等活性化合物的有效荷载。与游离姜黄素相比，纳米包埋显著提高了姜黄素的稳定性、生物活性及生物利用率。此外，还有较多国家发明专利从药物研发角度公开了一系列的姜黄素纳米载药体系的制备方法及应用(如国家发明专利cn112451487b、cn115414340a、cn115364051a、cn114209851b、cn116172990b、cn117398369a、cn115120571b、cn117106309a、cn115068629b、cn110882398b)。

4、还有国家发明专利cn107952077a通过使用乙醇和植物糖原水溶液共溶姜黄素，并经过振荡平衡后离心，从而增强姜黄素在溶液上清液中的溶解度。国家发明专利cn102283373a中，将姜黄素与吐温20/60/80等乳化剂混合，通过乳化过程得到乳化液；随后，对乳化液进行研磨和过滤处理，制备出改善了水溶性和稳定性的姜黄素制剂。这些专利通过特定的处理方法，有效提升了姜黄素在水溶液中的溶解性和稳定性，但工业适用性方面仍存在一定局限性，譬如不易采用工业化干燥技术使其粉末制品化。相对来说，上述基于蛋白质的纳米包埋技术则没有此局限性，因而更适合用于纳米化的姜黄素微囊粉的生产。但是，必须要强调一点，食品生产过程尽量要避免有机溶剂或尿素的使用，而且姜黄素的荷载量要尽量的高。

5、因此，有必要开发简单的绿色的方法用于纳米化的姜黄素微囊粉的生产，同时提高姜黄素的荷载量。

技术实现思路

1、鉴于现有技术的不足，本发明旨在提供一种具有降血糖功效的蛋白基纳米姜黄素微囊粉及其生产方法。该微囊粉具有优越的品质，姜黄素荷载量高、适合喷雾干燥工业化生产、水溶性好，复溶后的姜黄素平均粒径均在100nm左右，而且还具有高的生物利用率。经糖尿病小鼠实验证实，该微囊粉具有显著的降血糖功效。该微囊粉的生产过程不仅简便，不涉及任何有机溶剂的使用，而且易于工业化连续生产。因此，本发明提供的纳米姜黄素微囊粉在营养健康食品、药物及饲料领域具有广泛的应用前景。

2、本发明的第一目的，在于提供一种具有降血糖功效的食品级纳米姜黄素微囊粉，可用于以预防糖尿糖及控制体内血糖平衡为主要功能诉求的营养健康食品的研发。

3、为了实现上述的第一目的，本发明采取以下的技术方案：首先，采用ph介导的蛋白质-姜黄素纳米复合组装技术，辅以喷雾干燥处理，获得具有高生物利用率的蛋白基纳米姜黄素微囊粉；其次，以ii型糖尿病小鼠为实验模型，验证该微囊粉具有显著的降血糖功效。该微囊粉的原料均为食品级原料，具有较好的水分散性，复溶于水后的平均粒径在100nm左右；粉末中的姜黄素具有较好的热稳定性，且生物利用率均在30％以上。

4、本发明的第二目的，在于提供一种具有降血糖功效的蛋白基纳米姜黄素微囊粉的工业化生产方法。

5、为了实现上述的第一目的，本发明采取以下的技术方案：首先，实现蛋白质与姜黄素在碱性条件下的高效纳米复合作用，而且不涉及任何有机溶剂的使用；其次，采用ph调控使蛋白-姜黄素自组装形成纳米颗粒，实现蛋白对姜黄素的高效包埋；最后，对上述体系进行喷雾干燥，制备得到相应的微囊粉。

6、上述技术方案中所述的蛋白质为酪蛋白酸钠、乳清蛋白和大豆分离蛋白的至少一种；所述的游离姜黄素为含量介于95％-98％的结晶型产品；所述的调节ph用的是1～4m的盐酸或氢氧化钠溶液。

7、实现本发明第二目的的技术方案的具体步骤如下：

8、(1)配制好充分水化的蛋白质溶液，并对其进行预热处理；

9、(2)调节上述的预加热蛋白溶液的ph至碱性，在搅拌条件下保持30～90min；

10、(3)在搅拌条件下，缓慢加入姜黄素晶体，使姜黄素充分溶解于碱性蛋白体系，之后继续搅拌30～90min，使蛋白质-姜黄素充分复合；

11、(4)调节上述步骤(3)溶液的ph至中性，并在搅拌条件下保持一定时间，使姜黄素-蛋白纳米复合物自组装高效形成纳米颗粒；

12、(5)添加一定量的喷雾干燥助剂，搅拌充分混合之后，进行喷雾干燥，即可获得蛋白基纳米姜黄素微囊粉。

13、上述步骤(1)中所用的蛋白质为酪蛋白酸钠和大豆分离蛋白中的至少一种。

14、上述步骤(1)所述蛋白质溶液中蛋白质的质量百分比浓度为1.0％～4.0％，最适浓度为2％，具体应用的浓度视实施情况而定。

15、上述步骤(1)所述水化处理的条件为1～5℃，6～24h。

16、上述步骤(1)中，所述预热处理的条件为65～95℃，5～20min，加热结束后蛋白质溶液从加热温度冷却至室温的降温速率为1～5℃/min，预热的目的是使蛋白质溶液结构初步展开，使疏水位点暴露于蛋白质表面。

17、上述步骤(2)中，调节ph所用的碱为1～4m的氢氧化钠溶液；调节溶液ph为10～12，优选地，ph 11～12；碱处理持续时间为30～120min。

18、上述步骤(4)中，调节ph所用的酸为1～4m的盐酸溶液；调节溶液ph为6.5～7.5，优选地，ph 7；回调后再中性ph下继续搅拌30～120min。

19、上述步骤(5)中，所述喷雾干燥助剂为糖类(碳水化合物)，具体为抗性糊精、辛烯基琥珀酸改性淀粉的至少一种；喷雾干燥助剂与蛋白质的添加质量之比为1:1～1:2；搅拌时间为30～90min。

20、上述步骤(5)中，所述喷雾干燥的条件为：进风温度为140℃～200℃，出风温度为70℃～90℃，进料温度为50℃～75℃；优选地，所述喷雾干燥的条件为：进风温度为160～170℃，出风温度为80～90℃，进料温度为50～55℃。

21、与现有技术相比，本发明具有以下几个方面的优越性：

22、(1)新产品：本发明提供的一种具有降血糖功效的食品级姜黄素微囊粉，是科学与技术的完美结合，不仅落地了基于姜黄素的营养健康食品的研发技术方案，而且也为创新降血糖健康食品的研发添加了新的品类。该微囊粉的配方组成全都是食品级原料，其水溶性、稳定性好，而且生物利用率高。该微囊粉可以很好地在水中复溶，复溶液呈橙黄色且透明，其粒径在100nm左右。其含有的姜黄素含量介于5％～9％，其生物利用率可高达49％。经糖尿病小鼠实验研究证明，该微囊粉具有显著的降血糖功效，因而，有望广泛地应用于以稳定血糖为主要功效的营养健康食品及药物的研发。

23、(2)新方法及新技术：本发明提供的食品级纳米姜黄素微囊粉的生产方法是基于ph介导的蛋白-姜黄素纳米复合自组装的过程，不仅安全、简便可控，而易于工业化。该方法可实现对姜黄素的高效纳米包埋作用，而且不涉及任何有机溶剂的使用。