羧甲基殼聚糖包覆薏苡仁油前體脂質(zhì)體的穩(wěn)定性研究

白春清,熊　華,陳麗麗,袁美蘭,江　勇,趙　利,*

(1.江西科技師范大學 生命科學學院,江西南昌 330013;2.南昌大學 食品科學與技術國家重點實驗室,江西南昌 330047)

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羧甲基殼聚糖包覆薏苡仁油前體脂質(zhì)體的穩(wěn)定性研究

白春清1,熊華2,陳麗麗1,袁美蘭1,江勇1,趙利1,*

(1.江西科技師范大學 生命科學學院,江西南昌 330013;2.南昌大學 食品科學與技術國家重點實驗室,江西南昌 330047)

為評價羧甲基殼聚糖包覆薏苡仁油前體脂質(zhì)體(CM-PL)的貯藏穩(wěn)定性及復水穩(wěn)定性,本研究以貯藏過程中薏苡仁油(CSO)滲漏率、丙二醛(MDA)生成量為主要指標系統(tǒng)考察了CM-PL在不同貯藏條件下的貯藏穩(wěn)定性;以CSO滲漏率為指標考察了氯化鈉溶液、葡萄糖溶液對CM-PL復水穩(wěn)定性的影響。結(jié)果表明:光照、高溫以及空氣接觸均影響CM-PL的穩(wěn)定性,其影響順序為溫度>空氣>光照;其中溫度升高可提高芯材滲漏量,加速脂質(zhì)氧化;貯藏初期,光照組及空氣接觸組與對照組相差不大,可能與羧甲基殼聚糖能在一定程度上延緩體系的光致氧化及自氧化進程有關,但其保護作用有限,因此 CM-PL 應真空、避光、低溫貯藏;復水穩(wěn)定性結(jié)果顯示CM-PL對氯化鈉的耐受性高于葡萄糖,與二者共存貯藏14 d后CSO滲漏率分別為14.3%,21.1%。

羧甲基殼聚糖,薏苡仁油,前體脂質(zhì)體,穩(wěn)定性

薏苡仁油是薏苡仁中提取的脂溶性成分,具有降血壓、降血糖、抗腫瘤等生理功能,但其水溶性差,含大量的不飽和脂肪酸(超過80%),易氧化分解[1]。脂質(zhì)體是以磷脂等兩親性材料為膜材,分散在水中自發(fā)形成的具有類細胞膜脂質(zhì)雙分子層結(jié)構的封閉囊泡[1-2]。可包埋油溶性成分[3],提高其穩(wěn)定性及水溶性[4-5]。但常規(guī)脂質(zhì)體屬于液態(tài)體系,長期存放易發(fā)生聚集、分層、包埋物滲漏等問題[6-8]。為了解決上述問題,白春清等[9-11]采用乙醇注入法結(jié)合聚合物修飾技術及噴霧干燥技術,成功制備了羧甲基殼聚糖包覆薏苡仁油前體脂質(zhì)體。正如常規(guī)產(chǎn)品,前體脂質(zhì)體在真正達到消費者手中之前要經(jīng)過較長的貯存期[5],而適宜的貯存條件是影響產(chǎn)品穩(wěn)定性的關鍵因素,但此方面缺乏系統(tǒng)的研究。因此,為保證前體脂質(zhì)體在應用時能有較好的質(zhì)量狀態(tài),考察前體脂質(zhì)體在貯存期間的穩(wěn)定情況及其影響因素,以確定較合理的貯藏條件顯得十分必要。此外,前體脂質(zhì)體無論是口服給藥還是注射給藥都存在復水以及與其他成分共存的狀況,在該條件下良好的穩(wěn)定性是載藥納米顆粒的必備條件之一,而此方面的研究鮮有報道[12]。

因此,本研究以貯藏過程中薏苡仁油的滲漏率及脂質(zhì)(磷脂,薏苡仁油)氧化終產(chǎn)物丙二醛為指標,綜合考察了主要環(huán)境因素(溫度、光照、空氣)對產(chǎn)品穩(wěn)定性的影響,確定較合理的貯藏條件,同時以氯化鈉注射液、葡萄糖注射液為代表考察其他成分對前體脂質(zhì)體穩(wěn)定性的影響,評價其復水穩(wěn)定性,為拓展前體脂質(zhì)體的應用奠定基礎。

1　材料與方法

蛋黃卵磷脂(磷脂酰膽堿>98%)沈陽仙峰科技發(fā)展有限公司;膽固醇上海藍季科技發(fā)展有限公司;薏苡仁油廣州合誠三仙生物科技有限公司;羧甲基殼聚糖、硫代巴比妥酸上海晶純試劑有限公司;磷酸二氫鈉、磷酸氫二鈉、三氯乙酸、石油醚、無水乙醇國藥集團化學試劑有限公司。以上試劑皆為分析純。

THZ-82恒溫振蕩器常州國華電器有限公司;超聲波發(fā)生器上海科導超聲儀器有限公司;YC-015實驗型噴霧干燥機上海雅程儀器設備有限公司;紫外可見分光光度計北京普析通用儀器有限責任公司;RCZ-6B3型藥物溶出度儀上海黃海藥檢儀器有限公司;RGX-150人工氣候培養(yǎng)箱四川中浪科技有限公司。

1.2實驗方法

1.2.1CM-PL的制備按照白春清等[12]所報道的方法制備羧甲基殼聚糖包覆脂質(zhì)體,以進、出風溫度分別為190、95 ℃進行噴霧干燥,制備CM-PL。

1.2.2滲漏率的測定滲漏率可反映脂質(zhì)體的包封率在貯存期間的變化。在貯藏過程中,定期取樣0.2 g于100 mL試管中,加40 mL蒸餾水,室溫振蕩水化10 min制備羧甲基殼聚糖包覆脂質(zhì)體復原液,并取10 mL復原液于透析袋中,以磷酸鹽緩沖液為介質(zhì)釋放17 h后,采用透析與紫外相結(jié)合的方法測定并計算包封率,具體操作參照白春清等[11]的方法。按下式計算滲漏率。

“雙師素質(zhì)”教師團隊是高職院校實現(xiàn)現(xiàn)代化人才培養(yǎng)目標的根本，是高職院校提高教學質(zhì)量的關鍵所在人力。我們要積極優(yōu)化教學團隊，合理配置教學資源，改進教師管理制度，建立科學的“雙師素質(zhì)”培養(yǎng)平臺，從而建設一支適應互聯(lián)網(wǎng)時代的“雙師素質(zhì)”教學團隊。

1.2.3丙二醛的測定根據(jù)卵磷脂及薏苡仁油氧化終產(chǎn)物丙二醛可在酸性條件下與硫代巴比妥酸反應生成紅色產(chǎn)物(TBA-pigment),該產(chǎn)物在532 nm波長處有特異吸收。通過測定體系中MDA的生產(chǎn)量可間接反映體系的氧化程度。具體操作參照xia等[13]的方法。

1.2.4溫度對CM-PL穩(wěn)定性的影響將CM-PL裝入鋁箔袋中,進行真空密封后,分別置于4 ℃冰箱、25 ℃人工氣候培養(yǎng)箱及45 ℃人工氣候培養(yǎng)箱下避光保存,于0、10、20、30、40、50、60 d分別取樣0.2 g,分別按照1.2.2及1.2.3的方法測定產(chǎn)品的CSO滲漏率和MDA值。

1.2.5光照對CM-PL穩(wěn)定性的影響將CM-PL分別裝入透明袋和鋁箔袋中,進行真空密封后,置于人工氣候培養(yǎng)箱中,于溫度為25 ℃,黑夜白天交替間歇光照條件下貯藏60 d,于0、10、20、30、40、50、60 d分別取樣0.2 g,按照1.2.2及1.2.3的方法測定產(chǎn)品的CSO滲漏率和MDA值。

1.2.6空氣對CM-PL穩(wěn)定性的影響將鋁箔袋真空包裝的CM-PL及敞口包裝的CM-PL置于25 ℃人工氣候培養(yǎng)箱中避光貯藏60 d,于0、10、20、30、40、50、60 d分別取樣0.2 g,按照1.2.2及1.2.3的方法測定產(chǎn)品的CSO滲漏率和MDA值,考察空氣對CM-PL穩(wěn)定性的影響。

1.2.7氯化鈉、葡萄糖溶液對CM-PL穩(wěn)定性的影響以9 g/L氯化鈉溶液、50 g/L葡萄糖溶液為分散液采用1.2.2中所描述的方法進行復水,制備羧甲基殼聚糖包覆薏苡仁油脂質(zhì)體混懸液,將其裝入試管中,常溫放置2周,定期取樣,觀察樣品外觀,并測定其在與食物成分共存期間CSO的滲漏率。

1.3數(shù)據(jù)的統(tǒng)計處理

實驗數(shù)據(jù)采用SPSS 12.0軟件進行統(tǒng)計分析,數(shù)值以3次實驗的均值±標準偏差表示,選取α=0.05進行顯著性分析。

2　結(jié)果與討論

2.1溫度對CM-PL穩(wěn)定性的影響

對于一般包埋油脂類產(chǎn)品而言,油脂的存在形式主要包括兩個方面:被包埋的油脂和未被包埋的油脂(表面油),由于囊膜的保護作用,表面油的氧化速度通常快于被包埋油脂的氧化速度。而溫度對該類產(chǎn)品穩(wěn)定性的影響主要源于兩個方面:一方面溫度升高會提高囊膜的通透性,加速芯材的滲漏;另一方面,高溫會加速油脂的氧化產(chǎn)生大量的氧化產(chǎn)物。如圖1、圖2所示,隨著存放時間的延長,所有樣品的CSO滲漏量及MDA值都有所增加,且高溫組的升高速度快于低溫組。圖1顯示CM-PL于4、25、45 ℃分別放置60 d后,CSO滲漏率分別為0.81%、12.38%、80.34%,即溫度越高,芯材滲漏量越大,這可能是因為溫度升高會提高脂質(zhì)體膜及羧甲基殼聚糖層通透性,加速芯材的滲漏。圖2顯示,CM-PL經(jīng)不同溫度下放置60 d后,MDA值分別為10.95、11.87、27.29 ng/mg PC,即溫度越高體系的氧化產(chǎn)物越多,氧化程度越高,同時也說明高溫在提高芯材滲漏量的同時,加速了脂質(zhì)氧化。

圖1　溫度對CM-PL貯藏期間滲漏率的影響Fig.1　The influence of temperature on the leakage ratio of CM-PL during storage

圖2　溫度對CM-PL貯藏期間MDA值的影響Fig.2　The influence of temperature on the MDA value of CM-PL during storage

2.2光照對CM-PL穩(wěn)定性的影響

由圖3、圖4可以看出隨著存放時間的延長所有樣品的MDA值、CSO滲漏率都有所增加,且光照組測定值普遍高于對照組,但二者的變化趨勢較為相似。在樣品放置的最初10 d內(nèi),CSO滲漏率和MDA值增長緩慢,且實驗組與對照組的測定值相差不大。這可能是因為在放置初期,CM-PL的包封率較高,即黏附在羧甲基殼聚糖層外的CSO較少,由于存放時間較短,油脂氧化產(chǎn)生的初級產(chǎn)物較多,而實驗中所測定的氧化終產(chǎn)物-MDA較少;另一方面,羧甲基殼聚糖可能不易受光照的影響,當未包埋的薏苡仁油被氧化后,被包埋的薏苡仁油由于受羧甲基殼聚糖層及磷脂雙分子層的雙重保護,氧化及滲漏速度較為緩慢。但隨著存放時間的延長,CSO滲漏量增多,并在羧甲基殼聚糖層中溶出脂溶性通道,使CSO滲漏加速,外加光致氧化作用,光照組的MDA值及CSO滲漏率在貯藏后期明顯高于對照組。但對照組放置60 d后,CSO保留率仍高于85%,表明所制備的前體脂質(zhì)體穩(wěn)定性較好。同時也說明雖然該劑型可在一定程度上提高芯材及常規(guī)脂質(zhì)體的穩(wěn)定性,但對光照的緩沖作用有限,CM-PL應盡量避光保存。

圖3　光照對CM-PL貯藏期間滲漏率的影響Fig.3　The influence of light on the leakage ratio of CM-PL during storage

圖4　光照對CM-PL貯藏期間MDA值的影響Fig.4　The influence of light on the MDA value of CM-PL during storage

2.3空氣對CM-PL穩(wěn)定性的影響

避光放置的油脂樣品易發(fā)生自氧化,該類型氧化易受空氣中的氧氣、微生物等因素的影響產(chǎn)生自由基,使體系進入油脂氧化的引發(fā)期,進而引發(fā)脂質(zhì)氧化,轉(zhuǎn)入鏈傳遞期,直至氧化終止產(chǎn)生大量的MDA。雖然體系中絕大多數(shù)薏苡仁油被CM-PL包埋,但微量的未包埋油脂,在受到空氣中的氧及其他不利因素的長期作用下引發(fā)自動氧化,產(chǎn)生的自由基,而其又成為油脂繼續(xù)氧化的誘因,導致未氧化的薏苡仁油及磷脂發(fā)生快速氧化。

圖5　空氣對CM-PL貯藏期間滲漏率的影響Fig.5　The influence of atmosphere on the leakage ratio of CM-PL during storage

如圖6所示避光敞口放置CM-PL的MDA值在放置初期增長緩慢,而后快速升高。一方面,由于油脂氧化進入引發(fā)期需要一定的時間,另一方面可能與羧甲基殼聚糖有一定的阻氧性有關[14]。在放置初期由于羧甲基殼聚糖層對氧氣的選擇不透過性,在一定程度上延緩了自氧化的引發(fā)期,但由于保護作用有限,隨著放置時間的延長,不能對進入鏈傳遞期的快速氧化階段發(fā)揮明顯抑制的作用,導致后期MDA值升高較快。而對照組由于處于避光、真空狀態(tài)幾乎不受任何環(huán)境因素的影響,氧化較為緩慢。同時也可發(fā)現(xiàn),敞口組雖然穩(wěn)定性相對較差,但氧化程度不大,保存60 d后MDA值由9.30 ng/mg PC升為22.56 ng/mg PC,而CSO滲漏率小于20%,表明產(chǎn)品穩(wěn)定性較好。但為了延長貨架期,保證食用安全,在樣品貯存期間還應盡量采用真空避光保存。

圖6　空氣對CM-PL貯藏期間MDA值的影響Fig.6　The influence of atmosphere on the MDA value of CM-PL during storage

2.4環(huán)境因素對CM-PL穩(wěn)定性的綜合影響

外界環(huán)境是一個復雜的系統(tǒng),存在大量對產(chǎn)品穩(wěn)定性不利的因素,且影響作用較為復雜。一方面,不同性質(zhì)的產(chǎn)品,在相同貯藏環(huán)境下,穩(wěn)定性存在差異;另一方面,單個環(huán)境因素的變動,也會對同一產(chǎn)品產(chǎn)生不同的影響。實驗擬通過考察三個主要環(huán)境因素(溫度、光照、空氣)對CM-PL存放期間MDA值及CSO滲漏率的綜合影響,找出影響較大的環(huán)境因素,以期為CM-PL的合理貯存提供參考。

如圖7、圖8所示,D樣品的MDA值及CSO滲漏率升高最快,C樣品次之,B樣品第三,A樣品最小,即對CM-PL的影響順序為溫度>空氣>光照。由于C、D樣品皆在避光條件下存放,體系都發(fā)生油脂自氧化,但穩(wěn)定性存在差異。在整個研究時間段內(nèi)D樣品的滲漏率明顯高于C樣品;在MDA值方面,10 d時D樣品的MDA值低于C樣品,20 d時與C樣品相當,>20 d則前者的測定值顯著高于后者。放置初期,由于在高溫的影響下,雖然D樣品的CSO滲漏量>C樣品,但由于前者處于真空避光條件下,幾乎不受其它因素的影響,故引發(fā)期長,MDA值較低;而C樣品由于敞口放置可與空氣中的氧,微生物等氧化因素充分接觸,引發(fā)期短,氧化迅速,但由于CSO滲漏量有限,放置初期MDA值升高不會太快。但之后,由于D樣品存放溫度較高,高溫所導致的氧化加速,使體系產(chǎn)生的少量自由基引發(fā)體系進入快速氧化階段,致使MDA值快速升高。而 C樣品雖然引發(fā)期較短,但由于貯藏溫度較低CSO滲漏量與D相比依然有限,外加羧甲基殼聚糖及脂質(zhì)雙分子層保護,致使體系中MDA值顯著低于D樣品。由于B、C條件下存放的CM-PL所處的溫度與A相同,故滲漏率相差不大;但B、C樣品都受到不同程度的氧化因素(光照、空氣)的影響,故MDA值較A樣品高。

圖7　環(huán)境因素對CM-PL貯藏期間滲漏率的綜合影響Fig.7　The combined effects of environment factors on the leakage ratio of CM-PL during storage

圖8　環(huán)境因素對CM-PL貯藏期間MDA值的綜合影響Fig.8　The combined effects of environment factors on the MDA value of CM-PL during storage

2.5氯化鈉、葡萄糖對CM-PL穩(wěn)定性的影響

粉末性產(chǎn)品在食用前多直接或復水后與其他物質(zhì)混合存在,在該條件下的穩(wěn)定性,將決定產(chǎn)品的存放狀態(tài)及使用方便性。實驗以4 g/L的食鹽溶液與60 g/L的葡萄糖溶液作為食物共存成分的代表,以CM-PL在這兩種溶液中復水后的外觀色澤以及共存期間CSO的滲漏情況來衡量CM-PL的穩(wěn)定性[15]。

結(jié)果發(fā)現(xiàn)與氯化鈉共存樣品在室溫下放置兩周內(nèi)未出現(xiàn)分層、絮凝等現(xiàn)象。與葡萄糖共存樣品,在放置6 d后就出現(xiàn)沉淀現(xiàn)象。從圖9可看出,與氯化鈉共存樣品在1～6 d內(nèi)CSO的滲漏較快,而6 d以后,滲漏率雖有所上升,但趨于平緩;而與葡萄糖共存樣品的滲漏率在保存期間持續(xù)上升,2周后,與氯化鈉共存及與葡萄糖共存樣品的薏苡仁油的滲漏率分別為14.3%,21.1%,由于與葡萄糖共存樣品的薏苡仁油滲漏量較高,引起脂質(zhì)體間發(fā)生黏連,因此,樣品易出現(xiàn)沉淀,分層現(xiàn)象。

圖9　葡萄糖和氯化鈉對貯藏期間CM-PL滲漏率的影響Fig.9　The effects of salt and glucose on the the leakage ratio of CM-PL during storage

3　小結(jié)

光照、空氣接觸、高溫均能促進脂質(zhì)氧化,導致不同程度的CSO滲漏,其影響順序為溫度>空氣>光照。羧甲基殼聚糖對體系的光氧化和自氧化有一定的抑制作用。

CM-PL對氯化鈉的耐受性好于葡萄糖,但穩(wěn)定性較差,因此CM-PL適宜干燥狀態(tài)存放,若需注射

給藥時,應與注射液復水后立即使用。

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Study on the stability of carboxymethylchitosan-coated proliposomes loaded coix seed oil

BAI Chun-qing1,XIONG Hua2,CHEN Li-li1,YUAN Mei-lan1,JIANG Yong1,ZHAO Li1，*

(1.College of Life Science,Jiangxi Science and Technology Normal University,Nanchang 330013,China;2.Nanchang University,State Key Laboratory of Food Science and Technology,Nanchang University,Nanchang 330047,China)

The storage stability and water rehydtrate stabilty of carboxymethylchitosan-coated proliposomes(CM-PL)containing coix seed oil was studied. On one hand,coix seed oil(CSO)leakage rate and malondialdehyde(MDA)production during CM-PL stored under different conditions(light,oxygen,temperature)was determined for storage stability evaluation. On the other hand,the leakage rate of CSO after CM-PL rehydrated in sodium chloride solution or glucose solution was also measured for rehydtrated stabilty evaluation. The results indicated that the stability of CM-PL could be affected by light,higher temperature and air contact,and the influence was in the order of temperature>air>light. Higher temperature resulted in larger CSO leakage,which accelerated lipid oxidation further. The non significant difference among light treated or air contact groups with their control samples maybe related to the carboxymethylchitosan layer,which could delay the light-oxidation and auto-oxidation to some extent. However,the protection was limited,and CM-PL should be stored under vacuum,avoid light and low temperature condition. As to the other aspect,CM-PL exhibited better tolerance on sodium chloride than glucose,with the leakage ratio of 14.3% and 21.1%,respectively after 14 days’ storage.

carboxymethylchitosan;coix seed oil;proliposomes;stability

2015-08-04

白春清(1984-),女,博士,講師,研究方向:薏苡仁油脂質(zhì)體與微膠囊產(chǎn)品與特性研究,E-mail:chunqingbai01@aliyun.com。

趙利(1967-),女,博士,教授,研究方向：食品化學,E-mail:lizhao618@hotmail.com。

國家自然科學基金委員會資助項目(31560465);江西省科技廳青年科學基金資助項目(20151BAB214023)。

TS218

A

1002-0306(2016)05-0064-05

10.13386/j.issn1002-0306.2016.05.004