河南科技大学食品与生物工程学院的王 攀、樊金玲*、杨亚培、张 月着重研究PG、CCM、体系pH 值和离子质量浓度对CCM表观溶解度、负载能力、负载效率的影响;并采用动态激光光散射法研究复合物的粒径分布,通过透射电镜进行形貌观察,并通过傅里叶变换红外光谱、荧光光谱、差示扫描量热分析对PG与CCM 的相互作用、负载前后CCM存在微环境及存在状态的变化进行研究。
1、PG负载提高CCM的表观溶解度因素优化
PG质量浓度对负载的影响
随着PG质量浓度增加,CCM的表观溶解度显着提高;PG对CCM的负载效率也随PG浓度增大而显着增加,而负载能力则随PG质量浓度的增大而显着降低。当PG质量浓度从1 mg/mL提高至10 mg/mL时,CCM的表观溶解度呈快速增长的趋势,从8.32 μg/mL提高到18.68 μg/mL;负载效率则从20.79%增至46.70%,负载能力从8.40 μg/mg快速降至1.89 μg/mg。继续提高PG质量浓度至50 mg/mL,CCM的表观溶解度持续提高至29.49 μg/mL,负载效率持续提高至71.59%,负载能力不断下降至0.58 μg/mg。
CCM质量浓度对负载的影响
在0.5~4 mg/mL质量浓度范围内,随着CCM质量浓度增大,CCM的表观溶解度和负载能力提高了约7 倍;而负载效率降低了12%。继续提高CCM质量浓度至5 mg/mL,CCM的表观溶解度、负载能力无显着变化。
pH值对负载的影响
随着pH值由2提高至5,CCM的表观溶解度、负载能力、负载效率逐渐下降至最低点。当pH值由5提高至7,CCM的表观溶解度、负载能力、负载效率大幅提高达到最大值,分别为29.66 μg/mL、0.58 μg/mg和71.59%。
硫酸铵质量浓度对负载的影响
质量浓度0~200 mg/mL的硫酸铵对CCM表观溶解度、负载能力、负载效率无显着影响;当硫酸铵质量浓度大于200 mg/mL时,随着质量浓度增大,CCM表观溶解度、负载能力、负载效率显着下降;当硫酸铵质量浓度为500 mg/mL时,上述3 个参数分别为7.55 μg/mL、0.15 μg/mg、18.88%。
2、PG-CCM复合物的结构表征
PG-CCM复合物的粒径分布
本研究在证实PG一种天然存在的纳米粒的同时,也表明了PG-CCM复合物的粒径主要分布在70~75 nm。复合物粒径的聚合物分散性指数(polymer dispersity index,PDI)值约为0.14左右 (<0.2),电位为0 mV左右,彼此无显着性差异,表明PG-CCM复合物粒径分布均匀、呈电中性。
透射电子显微镜分析
PG表现为分布均匀、表面光滑的球形结构;直径在20~40 nm范围内,小于采用动态激光光散射法方法测定的平均粒径(70~75 nm)。采用透射电子显微镜测定样品时,样品需做干燥处理,样品分子会发生脱水,因此测得的粒径通常小于采用激光粒度仪测定的溶液状态下水化分子的粒径。
荧光光谱分析
在420 nm激发波长条件下,CCM溶液在波长575 nm处呈现一个低强度的宽峰;随着体系中PG质量浓度的提高,荧光强度显着增强,并发生明显蓝移。
衰减全反射傅里叶变换红外光谱分析
在PG的红外光谱中,峰位3 360 cm-1出现一宽峰,为OH的伸缩振动;在CCM的光谱中,3 501 cm-1 为苯环OH的伸缩振动,1 625 cm-1为重叠在一起的C=O和C=C的伸缩振动,1 506 cm-1为C—O和C—C的伸缩振动,1 275 cm-1为苯环上C—O的伸缩振动,1 028 cm-1为C—O—C的伸缩振动;在PG-CCM复合物的物理混合物中,除3 501 cm-1为苯环OH的伸缩振动外,上述CCM的特征吸收峰均存在,且略微移向高频。
结论
结 论
PG是一种新型的纳米粒载体,以自组装的方式负载CCM,形成PG-CCM复合物纳米粒。负载方法简单易行、无任何添加剂,负载后CCM的表观溶解度可提高约33 000 倍。PG与CCM可能通过分子间氢键发生相互作用,PG负载CCM后粒径无显着变化,平均粒径为70~75 nm,其中PG-CCM复合物中CCM以无定形的非晶体状态存在,氢键是CCM与载体PG发生作用的主要作用力,CCM由极性较大的微环境向极性较小的PG作用区域转移。研究结果表明,PG是一种高效的载体,可显着提高CCM的表观溶解度,且PG-CCM复合物制备简单,有望被纳入功能食品中以促进CCM的药理作用。