OS-燕麥β-葡聚糖酯自聚集體的構(gòu)建及應(yīng)用.pdf

1、經(jīng)過疏水改性的親水性多糖在水溶液中能自發(fā)組裝形成具有獨(dú)立結(jié)構(gòu)的膠束樣顆粒。在水相體系中，自組裝兩親性多糖中多糖的疏水基團(tuán)通過疏水相互作用積聚而形成數(shù)量眾多的疏水微區(qū)，而親水的多糖鏈則依靠氫鍵等作用力與水分子相互作用構(gòu)成顆粒的外殼結(jié)構(gòu)。研究發(fā)現(xiàn)，這些疏水微區(qū)是親脂性小分子的良好載體。此類疏水多糖載體在顯著提高親脂性小分子的分散性的同時，又可以在人體胃腸道中對其提供有效的保護(hù)，最終達(dá)到靶向輸送的目的。但少有關(guān)于疏水化β-葡聚糖及其荷載親脂性

2、小分子的研究報(bào)道。因此，本研究以O(shè)S-燕麥β-葡聚糖酯(OS-燕麥β-葡聚糖酯)自聚集體的構(gòu)建為基礎(chǔ)，重點(diǎn)研究其與親脂性小分子的相互作用，進(jìn)一步就荷載有親脂性小分子OS-燕麥β-葡聚糖酯自聚集體的穩(wěn)定性，靶向釋放特性及生物可利用率等方面展開研究。
　　(1)通過燕麥β-葡聚糖與辛烯基琥珀酸酐之間發(fā)生酯化反應(yīng)獲得了OS-燕麥β-葡聚糖酯。通過單因素實(shí)驗(yàn)研究了反應(yīng)時間、反應(yīng)溫度、辛烯基琥珀酸酐添加量、燕麥β-葡聚糖的濃度對OS-燕麥β

3、-葡聚糖酯取代度的影響規(guī)律。在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，選擇反應(yīng)時間、反應(yīng)溫度、燕麥β-葡聚糖的濃度為自變量，以取代度為響應(yīng)值，根據(jù)Box-Behnken design原理設(shè)計(jì)試驗(yàn)，并進(jìn)行顯著性和交互作用分析。確定了最高取代度的制備條件:反應(yīng)時間為4.66 h，反應(yīng)溫度為45.6℃，燕麥β-葡聚糖濃度為2.18 mg/mL。紅外圖譜在1727 cm-1和1574 cm-1處，而核磁共振圖譜在0.84、1.21和1.98 ppm附近均出現(xiàn)了OS-

4、燕麥β-葡聚糖酯的特征峰;差示掃描量熱發(fā)現(xiàn)OS-燕麥β-葡聚糖酯熱焓值的低于原燕麥β-葡聚糖;熱失重分析表明OS-燕麥β-葡聚糖酯的熱穩(wěn)定性要高于原燕麥β-葡聚糖。
　　(2)動態(tài)光散射和透射電鏡發(fā)現(xiàn)，不同取代度和重均分子質(zhì)量的OS-燕麥β-葡聚糖酯能夠自聚集成粒徑為175 nm到600 nm的球形膠束，且表面帶負(fù)電荷。熒光光譜研究發(fā)現(xiàn)，不同取代度和重均分子質(zhì)量的OS-燕麥β-葡聚糖酯的臨界膠束濃度(Critical micell

5、e concentration，CMC)為0.206 mg/mL到0.039 mg/mL。隨著取代度升高，OS-燕麥β-葡聚糖酯的疏水性也得到提高，CMC也隨之降低。同時，大分子的空間位阻也被削弱，這有利于OS-燕麥β-葡聚糖酯分子間疏水基團(tuán)的接觸，所以CMC隨著重均分子質(zhì)量的降低而降低。除OS-燕麥β-葡聚糖酯的結(jié)構(gòu)因素（重均分子質(zhì)量和取代度）對其自聚集有顯著影響外，還發(fā)現(xiàn)外部因素(pH、溫度、離子強(qiáng)度和OS-燕麥β-葡聚糖酯的濃度)

6、對其自聚集行為也會產(chǎn)生顯著影響。
　　(3)以姜黃素為模型荷載物質(zhì)，考察了OS-燕麥β-葡聚糖酯的結(jié)構(gòu)和外部因素對其荷載效果的影響。研究發(fā)現(xiàn)，姜黃素主要依靠疏水相互作用荷載到OS-燕麥β-葡聚糖酯納米顆粒之中。隨著OS-燕麥β-葡聚糖酯取代度的增加，其姜黃素荷載力先升高后降低;隨著OS-燕麥β-葡聚糖酯重均分子質(zhì)量的增加，其姜黃素荷載力也逐漸升高。最終，獲得最優(yōu)OS-燕麥β-葡聚糖酯對姜黃素荷載力(4.21±0.16μg/mg)的

7、最優(yōu)化學(xué)結(jié)構(gòu)為:取代度為0.0199和重均分子質(zhì)量為1.68×105 g/mol。同時，發(fā)現(xiàn)外部環(huán)境的改變也會引起OS-燕麥β-葡聚糖酯自聚集體對姜黃素荷載效果的改變。首先，提高體系攪拌輸入功率能夠提高OS-燕麥β-葡聚糖酯自聚集體對姜黃素的荷載力;其次，OS-燕麥β-葡聚糖酯與姜黃素之間的作用對OS-燕麥β-葡聚糖酯的濃度、環(huán)境pH和溫度也存在依數(shù)性。在進(jìn)一步的優(yōu)化試驗(yàn)下，得到環(huán)境的最優(yōu)參數(shù):攪拌輸入功率為4.4 W，溫度為35.7℃

8、，pH為5.9，OS-燕麥β-葡聚糖酯的濃度為2.57 mg/mL，攪拌時間為96 h。最終姜黃素在OS-燕麥β-葡聚糖酯溶液中的濃度可達(dá)到21.16μg/mL。
　　(4)紅外圖譜顯示，當(dāng)姜黃素荷載到OS-燕麥β-葡聚糖酯顆粒之后，在OS-燕麥β-葡聚糖酯指紋區(qū)某些特征峰出現(xiàn)了消失和移動現(xiàn)象證明姜黃素荷載到了OS-燕麥β-葡聚糖酯顆粒中。通過X衍射和差示掃描量熱發(fā)現(xiàn)，姜黃素以無定形態(tài)荷載到OS-燕麥β-葡聚糖酯顆粒中。通過動態(tài)光

9、散射、透射電鏡和原子力顯微鏡對比發(fā)現(xiàn)，姜黃素荷載到OS-燕麥β-葡聚糖酯顆粒之后，由于疏水相互作用使得顆粒粒徑和多酚PDI降低，且顆粒表面變得不規(guī)則。
　　(5)不同結(jié)構(gòu)的多酚與OS-燕麥β-葡聚糖酯自聚集體之間相互作用受到多酚結(jié)構(gòu)影響顯著。不僅僅表現(xiàn)為不同主體結(jié)構(gòu)間的差異顯著，而且在同一主體結(jié)構(gòu)中不同羥基數(shù)量、糖苷化、甲基或甲氧基化都會影響到最終OS-燕麥β-葡聚糖酯自聚集體對多酚的荷載力。不同類黃酮異構(gòu)體與OS-燕麥β-葡聚糖

10、酯自聚集體的作用強(qiáng)弱順序?yàn)?黃酮醇＞黃酮＞異黃酮＞黃烷酮。糖苷化后黃酮的荷載力均顯著提高。黃芪苷、楊梅苷、蘆丁、大豆苷、染料木苷和柚皮苷與它們的配基相比，OS-燕麥β-葡聚糖酯自聚集體對它們荷載率分別提高了5391.3％、4744.7％、288％、385.2％、140.3％和276.4％。OS-燕麥β-葡聚糖酯自聚集體對香豆酸的荷載力高低順序?yàn)?鄰位香豆酸＞間位香豆酸＞對位香豆酸。EC和EGC經(jīng)過沒食子?；蠓謩e為ECG和EGCG，OS

11、-燕麥β-葡聚糖酯自聚集體對它們的荷載力則顯著降低。
　　(6)考察了荷載姜黃素OS-燕麥β-葡聚糖酯在體外模擬胃腸條件下的穩(wěn)定性、釋放規(guī)律及在大鼠體內(nèi)的生物利用率;同時，考察了荷載姜黃素OS-燕麥β-葡聚糖酯在食品加工及儲藏條件下的穩(wěn)定性及其在果汁中的應(yīng)用。研究發(fā)現(xiàn)，與對照組相比(等量的姜黃素溶于5％DMSO)，OS-燕麥β-葡聚糖酯能有效保護(hù)姜黃素抵抗小腸高pH的環(huán)境作用。與荷載姜黃素的OS-燕麥β-葡聚糖酯在胃和小腸中的釋放

12、速率相比，其在結(jié)腸中的快速釋放說明荷載姜黃素OS-燕麥β-葡聚糖酯有一定的腸道靶向釋放特性。同時，經(jīng)大鼠灌胃后測定其血清中姜黃素含量，對比后可知，荷載姜黃素OS-燕麥β-葡聚糖酯通過有效的保護(hù)及腸黏膜粘附作用，提高姜黃素在體內(nèi)的生物利用率。
　　(7)與對照組相比，OS-燕麥β-葡聚糖酯自聚集體在食品加工及儲藏條件下（光照、紫外照射、加熱）下仍能有效保護(hù)姜黃素。姜黃素在木瓜汁和菠蘿汁中的活化能較高(41.57 kJ/mol和35.