CN104224716B - 利用纳米乳化技术生产纳米微粒的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用纳米乳化技术生产纳米微粒的方法，利用牛乳清蛋白作为表面活性剂，中链甘油三酸酯为油相，生产纳米微粒运载脂溶性生物活性物质姜黄素。本发明制备的纳米乳化液，其分散相中的纳米微粒的平均粒径在200 nm左右，该纳米乳化液不仅在高温、高离子强度下具有良好的稳定性，还具有良好的贮藏稳定性，并对姜黄素具有一定的保护作。通过建立Caco‑2单层细胞模拟人体小肠上皮细胞，考察姜黄素纳米乳化体系对姜黄素吸收效率影响，研究结果显示，姜黄素经纳米乳化微粒运载后，在1 h内，姜黄素的吸收量由15%提高至35%，吸收速率由3.20×10‑5 cm/s提高至7.07×10‑5cm/s。
Description
技术领域
本发明涉及一种纳米微粒的制备方法，具体涉及一种利用牛乳清蛋白和中链甘油三酸酯为原料，采用纳米乳化技术制备姜黄素纳米微粒的方法。
背景技术
姜黄素是从姜黄中提取出的一种黄色色素，属于酚类物质。许多研究显示，姜黄素具有抗炎、抗氧化、降血脂、抑制Ⅱ型糖尿病并发症、抑制血栓和心肌梗塞、抗多种癌症等生物活性。尽管姜黄素的药理作用非常明确，但由于其自身的因素，极大地限制了它在临床上的应用。首先，姜黄素几乎不溶于水，在水中的溶解度极低（11 ng/mL或30 nmol/L），酸性条件下不溶，在中性及碱性条件下不稳定，口服给药时由于在胃中（pH 1~3）的不溶性及在肠道（pH 6~8）中的降解而大大降低了吸收率。其次，一些研究显示姜黄素在体内存在代谢快、血药浓度低、药物半衰期短的情况，使该药物的生物利用度不高。为了解决上述问题，国内外的研究者们进行了许多尝试，其中纳米乳化技术的应用引起了人们的极大关注。纳米乳化技术不仅可以应用于脂溶性生物活性物质的运载，还可以应用于药物、香料、抗氧化剂及抗菌剂中。纳米乳化技术所制备的纳米微粒一般在50～200nm的范围，远远小于传统乳化技术所制备的微粒（1～100μm）。纳米乳化在应用中所具有的优点主要有以下三个方面：（1）极大地提高了乳化体系的稳定性；（2）纳米乳化体系不仅可以运载疏水性物质还可以运载亲水性物质；（3）由于微粒的粒度很小，可以很容易地穿过细胞膜，增加血药浓度，从而提高生物活性物质的生物利用率。
但是，为了得到如此小的粒径，往往需要较高的均质压力，这对设备的要求极高，不利于工业化的普及。研究显示，乳化液中微粒的粒径大小不只取决于均质压力，所采用的乳化剂、油相物质也都有影响。乳化剂的表面活性越强，油相物质的表面张力越低就越有利于乳化体系粒径的减小。因此，为了达到降低均质压力，促进纳米乳化技术工业化生产的目的，选择合适的乳化剂和油相物质具有重要的意义。
发明内容
为了解决姜黄素不溶于水、吸收率低、应用范围窄的问题，本发明提供了一种利用纳米乳化技术生产纳米微粒的方法。该方法利用纳米乳化技术生产纳米微粒运载姜黄素，从而提高其稳定性及生物利用率，并使其能够分散于水中，提高其应用范围，对扩大姜黄素及其它多种脂溶性生物活性物质的应用范围，促进其进一步开发和利用具有重要的意义。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种利用纳米乳化技术生产纳米微粒的方法，利用牛乳清蛋白作为表面活性剂，中链甘油三酸酯（辛葵酸酯）为油相，生产纳米微粒运载脂溶性生物活性物质姜黄素，具体实施步骤如下：
一、将牛乳清蛋白溶于磷酸盐缓冲溶液中，搅拌3～5小时，使乳清蛋白充分水化，制备1～7 g/100 mL的牛乳清蛋白溶液。
本步骤中，所述磷酸盐缓冲溶液的浓度为0.05 mol/L、pH=7。
二、将姜黄素溶于110～140℃的中链甘油三酸酯中，制备0.1～1 g/100 mL的姜黄素油溶液。
三、将牛乳清蛋白溶液与姜黄素油溶液混合，其中油相占混合液总体积的5～30%，利用高剪切乳化机进行高速搅拌，制备粗乳液。
本步骤中，所述搅拌转速为11000~13000
rpm/min，搅拌时间为5～10 min。
四、将所得粗乳液进行均质处理，将所得纳米乳化液迅速冷却至室温。
本步骤中，所述均质条件为：通过高压均质机，在40～70 MPa的压力条件下循环3～4次。
经研究发现，乳清蛋白不仅具有较高的营养价值，而且具有良好的乳化性能，而中链甘油三酸酯不仅具有快速吸收，不增加肝负荷，提高营养物吸收的功能，而且具有很低的表面张力，同时，相对于橄榄油、芝麻油、调和油、大豆油、亚麻籽油、玉米油等常见植物油，姜黄素在中链甘油三酯中的溶解度更高，有利于提高纳米乳化体系的载药量，因此，本发明采用牛乳清蛋白为乳化剂，中链甘油三酸酯为油相制备纳米乳化液，保证了生产过程中能够在较低的压力下就可以生产出分散相粒径为200 nm左右的纳米乳化液，不仅提高了姜黄素的水溶性和生物利用率，同时也扩大了姜黄素的应用范围，更有利于该技术的工业化生产，降低成本，从而促进姜黄素及其它脂溶性生物活性物质相关产品的进一步开发与利用。
本发明所需原料来源广泛，生产工艺简单，生产成本低，不仅可以用来运载姜黄素，同样也适用于其它脂溶性生物活性物质的运载。生产所需的牛乳清蛋白和中链甘油三酸酯分别具有较高的营养价值和良好的保健功能。因此，本发明不仅可以提高姜黄素及其它脂溶性生物活性物质的生物利用率，而且具有较高的营养价值和保健功能。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。
具体实施方式一：如图1所示，本实施方式提供了一种利用纳米乳化技术生产纳米微粒的方法，其生产步骤如下：
（1）将乳清分离蛋白（蛋白含量≥90%）溶于0.05M、pH=7的磷酸盐缓冲溶液中，搅拌2 h，制备1.25 g/100 mL的乳清蛋白溶液。
（2）将中链甘油三酸酯加热至110℃，然后将姜黄素加入到热的中链甘油三酸酯中，并使其充分溶解，制备0.1 g/100 mL的姜黄素油溶液。
（3）将冷却至室温的姜黄素中链甘油三酸酯油溶液与乳清蛋白水溶液混合，利用高剪切乳化机在11000 rpm/min的条件下高速搅拌5 min制备粗乳液，所得的粗乳液中油相（中链甘油三酸酯）占5%（v/v），水相（乳清蛋白溶液）占95%（v/v）。
（4）将粗乳液利用高压均质机在40 MPa（或400 bar）的条件下循环均质3次，所得纳米乳化液中姜黄素的含量为0.02 g/100 mL。
具体实施方式二：本实施方式提供了一种利用纳米乳化技术生产纳米微粒的方法，其生产步骤如下：
（1）将乳清分离蛋白（蛋白含量≥90%）溶于0.05M、pH=7的磷酸盐缓冲溶液中，搅拌3h，制备2.5 g/100 mL的乳清蛋白溶液。
（2）将中链甘油三酸酯加热至120℃，然后将姜黄素加入到热的中链甘油三酸酯中，并使其充分溶解，制备0.5 g/100 mL的姜黄素油溶液。
（3）将冷却至室温的姜黄素中链甘油三酸酯油溶液与乳清蛋白水溶液混合，利用高剪切乳化机在12000 rpm/min的条件下高速搅拌6 min制备粗乳液，所得的粗乳液中油相（中链甘油三酸酯）占10%（v/v），水相（乳清蛋白溶液）占90%（v/v）。
（4）将粗乳液利用高压均质机在50 MPa（或500 bar）的条件下循环均质3次，所得纳米乳化液中姜黄素的含量为0.1 g/100 mL。
具体实施方式三：本实施方式提供了一种利用纳米乳化技术生产纳米微粒的方法，其生产步骤如下：
（1）将乳清分离蛋白（蛋白含量≥90%）溶于0.05M、pH=7的磷酸盐缓冲溶液中，搅拌5h，制备7 g/100 mL的乳清蛋白溶液。
（2）将中链甘油三酸酯加热至140℃，然后将姜黄素加入到热的中链甘油三酸酯中，并使其充分溶解，制备1 g/100 mL的姜黄素油溶液。
（3）将冷却至室温的姜黄素中链甘油三酸酯油溶液与乳清蛋白水溶液混合，利用高剪切乳化机在13000 rpm/min的条件下高速搅拌10 min制备粗乳液，所得的粗乳液中油相（中链甘油三酸酯）占30%（v/v），水相（乳清蛋白溶液）占70%（v/v）。
（4）将粗乳液利用高压均质机在70 MPa（或700 bar）的条件下循环均质3次，所得纳米乳化液中姜黄素的含量为0.2 g/100 mL。
按照上述工艺制备的纳米乳化液，其分散相中的纳米微粒的平均粒径在200 nm左右，该纳米乳化液不仅在高温、高离子强度下具有良好的稳定性，还具有良好的贮藏稳定性，并对姜黄素具有一定的保护作。通过建立Caco-2单层细胞模拟人体小肠上皮细胞，考察姜黄素纳米乳化体系对姜黄素吸收效率影响，研究结果显示，姜黄素经纳米乳化微粒运载后，在1 h内，姜黄素的吸收量由15%提高至35%，吸收速率（由表观渗透系数Papp表示）由3.20×10-5 cm/s提高至7.07×10-5cm/s。
Claims (3)
1.一种利用纳米乳化技术生产纳米微粒的方法，其特征在于所述方法具体实施步骤如下：
一、将牛乳清蛋白溶于磷酸盐缓冲溶液中，搅拌3～5小时，使乳清蛋白充分水化，制备1～7 g/100 mL的牛乳清蛋白溶液；
二、将姜黄素溶于110～140℃的中链甘油三酸酯中，制备0.1～1 g/100 mL的姜黄素油溶液；
三、将牛乳清蛋白溶液与姜黄素油溶液混合，其中油相占混合液总体积的5～30%，利用高剪切乳化机在11000~13000 rpm/min的条件下高速搅拌5～10 min，制备粗乳液；
四、将所得粗乳液进行均质处理，将所得纳米乳化液迅速冷却至室温。
2.根据权利要求1所述的利用纳米乳化技术生产纳米微粒的方法，其特征在于所述磷酸盐缓冲溶液的浓度为0.05 mol/L、pH=7。
3.根据权利要求1所述的利用纳米乳化技术生产纳米微粒的方法，其特征在于所述均质条件为：通过高压均质机，在40～70 MPa的压力条件下循环3～4次。
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