CN104256048A - 一种高荷载姜黄素大豆蛋白纳米制品的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于功能性食品的生产工艺技术领域，公开了一种高荷载姜黄素大豆蛋白纳米制品的制备方法。所述制备方法步骤为：第一步：将大豆蛋白加入水中，常温搅拌分散，水化6～12小时，得到大豆蛋白分散液；第二步：将姜黄素加入无水乙醇中，搅拌溶解，得到姜黄素乙醇溶液；第三步：于常温在搅拌条件下，将姜黄素乙醇溶液添加至大豆蛋白分散液中，再进行搅拌充分混合，离心，取离心上清液进行干燥，得到粉末即为所述高荷载姜黄素大豆蛋白纳米制品。本发明利用大豆蛋白的结构特性和预热处理适度变性促进大豆蛋白与姜黄素的结合，形成高荷载姜黄素大豆蛋白纳米制品，可以大大提高姜黄素的水溶性和稳定性；且生产工艺简单、安全，适合于食品工业应用。
Description
技术领域
本发明涉及生物活性物质或功能性因子纳米生物制品，以及功能性食品的生产工艺技术领域，具体涉及一种高荷载姜黄素大豆蛋白纳米制品的制备方法。
背景技术
在食品中加入对身体健康有益的生物活性物质，如维生素、益生菌、活性肽、抗氧化剂等是现阶段研发功能性食品及健康食品的主要途径。姜黄素作为一类具有氧化、抗癌、抑菌、调节炎症因子等生理调节功能的生物活性物质，在食品、医药品中的应用已成为一种趋势。姜黄素主要来源于姜科姜属植物的根茎，其分子式为C21H20O6，属于多酚类物质，可溶于乙醇、醋酸、丙酮和氯仿等有机溶剂，几乎不溶于水，在水中的溶解度为11ng/mL。正由于姜黄素在水中的溶解性极低，即使其被人体口服，其生物利用率及生物效价也很低，因而如何提高其分散性及在水相中的溶解度是解决其应用限制性的有效技术途径。另一方面，随着纳米科技的发展，越来越多的证据显示诸多活性物质一旦形成纳米尺度的颗粒，或者荷载于一些特定的纳米颗粒，不仅可增加其与人体肠道的接触面积从而提高生物利用率，而且还可通过精细毛细管吸附原理直接穿透至组织，从而避免了肝脏的清除，进而达到更加高效地把活性成分运送到靶位点等的目标。
大豆蛋白是从豆油工业的副产品加工而来的一种重要食品蛋白质，其来源丰富，价格低廉，更为重要的是，其本身就具有优越的营养及生理调节功能。大豆蛋白质的降低胆固醇效果甚至已得到美国FDA的认可。常见的商用大豆蛋白制品主要有大豆分离蛋白(简称SPI)和大豆浓缩蛋白。大豆蛋白的主要组成为7S和11S球蛋白，两者的分子量分别约为180和360千道尔顿。在大豆分离蛋白中，此类球蛋白由于受酸-碱以及热处理等因素的影响会发生一定的变性，因而往往以一种纳米絮凝颗粒形式存在，而且蛋白表面还会表现出较强的疏水性质。
迄今为止，国内外研究发现诸多食品蛋白，如乳清蛋白及酪蛋白，都具有良好吸附一些疏水性物质的特性，因而是一类潜在的疏水性生物活性物质的纳米输送载体。一些疏水性化合物一旦与蛋白质形成复合物，其在水相中的分散性或溶解度就大大改善，而且其生物利用率也会有所增加。基于此，可以制备一系列的新型生物活性物质基料，而后者可广泛用于诸多功能性食品甚至医药品的研发。
发明内容
本发明的目的是为了解决姜黄素在食品及相关领域中应用的不足之处，提供一种可显著提高姜黄素水溶解度及热稳定性，制备高荷载姜黄素大豆蛋白纳米制品的方法。该方法的关键是使姜黄素高效地分散并结合于大豆蛋白，进而形成具有纳米尺度的蛋白复合物。
本发明的目的具体通过下述技术方案实现：
一种高荷载姜黄素大豆蛋白纳米制品的制备方法，包括如下步骤：
(1)第一步：将大豆蛋白加入水中，常温搅拌分散，水化6～12小时，得到大豆蛋白分散液；
优选的，步骤(1)中大豆蛋白与水的固液比为：每10升水中对应加入0.1～1.0千克大豆蛋白；
所述搅拌分散的方法为机械搅拌或磁力搅拌；
(2)第二步：将姜黄素加入无水乙醇中，搅拌溶解，得到姜黄素乙醇溶液；
优选的，步骤(2)中姜黄素与无水乙醇的固液比为：每1升无水乙醇对应加入3～5克姜黄素；
在第二步中，如有不溶物质，可离心脱除回收；
(3)第三步：于常温在搅拌条件下，按姜黄素乙醇溶液与大豆蛋白分散液的体积比为(1～30)：100，将姜黄素乙醇溶液添加至大豆蛋白分散液中，再进行搅拌充分混合，离心，取离心上清液进行干燥，得到粉末即为所述高荷载姜黄素大豆蛋白纳米制品；
优选的，步骤(3)中姜黄素乙醇溶液与大豆蛋白分散液的体积比为(1～15)：100；
更优选的，步骤(3)中姜黄素乙醇溶液与大豆蛋白分散液的体积比为(2～12)：100；
优选的，步骤(3)中所述取离心上清液进行干燥的干燥方式为冷冻干燥；
大豆蛋白的性质随来源的不同而存在较大的差异，对于一些商用大豆蛋白，其在水相中的分散及溶解度不佳，为了使大豆蛋白更有利于与姜黄素复合，本发明所述方法的进一步方案为：大豆蛋白分散液先进行加热处理，再与姜黄素乙醇溶液进行混合；加热处理条件的选择取决于其蛋白的变性温度，优选的加热处理条件为温度75～95℃，处理15～60分钟。
根据上述方法得到的高荷载姜黄素大豆蛋白纳米制品不仅可直接用于粉制功能性(保健)食品的研发，而且也可作为具有健康效果的大豆蛋白原料添加于乳制品中，如搅拌型酸奶，甚至也可用于蛋白饮料的开发应用。
本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：
(1)本发明利用大豆蛋白的结构特性和预热处理适度变性促进大豆蛋白与姜黄素的结合，形成高荷载姜黄素大豆蛋白纳米制品，可以大大提高姜黄素的水溶性和稳定性。
(2)本发明涉及的生产工艺简单、安全，适合于食品工业的应用。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
一种高荷载姜黄素大豆蛋白纳米制品的制备方法，具体包括如下步骤：
(1)第一步：按每10升水中对应加入0.2千克大豆蛋白的固液比，将大豆蛋白加入蒸馏水中，常温下磁力搅拌2小时，然后于4℃静置过夜，使大豆蛋白充分水化，得到大豆蛋白分散液；
(2)第二步：将姜黄素加入无水乙醇中，搅拌溶解，配制成浓度为4.5g/L的姜黄素乙醇溶液；
(3)第三步：将大豆蛋白分散液与姜黄素乙醇溶液混合，大豆蛋白分散液与姜黄素乙醇溶液的体积比为100:1，磁力搅拌6小时，分离除去不溶物，取离心上清液进行冷冻干燥，得到粉末即为高荷载姜黄素大豆蛋白纳米制品；
实施例2
一种高荷载姜黄素大豆蛋白纳米制品的制备方法，具体包括如下步骤：
(1)第一步：按每10升水中对应加入0.2千克大豆蛋白的固液比，将大豆蛋白加入蒸馏水中，常温下磁力搅拌2小时，然后于4℃静置过夜，使大豆蛋白充分水化，得到大豆蛋白分散液；
(2)第二步：将上述大豆蛋白分散液于75℃下加热处理30分钟，之后冷却至室温；
(3)第三步：将姜黄素加入无水乙醇中，搅拌溶解，配制成浓度为4.5g/L的姜黄素乙醇溶液；
(4)第四步：将第二步所得的大豆蛋白分散液与姜黄素乙醇溶液混合，大豆蛋白分散液与姜黄素乙醇溶液的体积比为100:1，磁力搅拌6小时，分离除去不溶物，取离心上清液进行冷冻干燥，得到粉末即为高荷载姜黄素大豆蛋白纳米制品；
实施例3
一种高荷载姜黄素大豆蛋白纳米制品的制备方法，具体包括如下步骤：
(1)第一步：按每10升水中对应加入0.2千克大豆蛋白的固液比，将大豆蛋白加入蒸馏水中，常温下磁力搅拌2小时，然后于4℃静置过夜，使大豆蛋白充分水化，得到大豆蛋白分散液；
(2)第二步：将上述大豆蛋白分散液于85℃下加热处理30分钟，之后冷却至室温；
(3)第三步：将姜黄素加入无水乙醇中，搅拌溶解，配制成浓度为4.5g/L的姜黄素乙醇溶液；
(4)第四步：将第二步所得的大豆蛋白分散液与姜黄素乙醇溶液混合，大豆蛋白分散液与姜黄素乙醇溶液的体积比为100:1，磁力搅拌6小时，分离除去不溶物，取离心上清液进行冷冻干燥，得到粉末即为高荷载姜黄素大豆蛋白纳米制品；
实施例4
一种高荷载姜黄素大豆蛋白纳米制品的制备方法，具体包括如下步骤：
(1)第一步：按每10升水中对应加入0.2千克大豆蛋白的固液比，将大豆蛋白加入蒸馏水中，常温下磁力搅拌2小时，然后于4℃静置过夜，使大豆蛋白充分水化，得到大豆蛋白分散液；
(2)第二步：将上述大豆蛋白分散液于95℃下加热处理30分钟，之后冷却至室温；
(3)第三步：将姜黄素加入无水乙醇中，搅拌溶解，配制成浓度为4.5g/L的姜黄素乙醇溶液；
(4)第四步：将第二步所得的大豆蛋白分散液与姜黄素乙醇溶液混合，大豆蛋白分散液与姜黄素乙醇溶液的体积比为100:1，磁力搅拌6小时，分离除去不溶物，取离心上清液进行冷冻干燥，得到粉末即为高荷载姜黄素大豆蛋白纳米制品；
实施例1～4离心所得的上清液都为淡黄色、透明溶液；
经测定计算，实施例1未加热处理的大豆蛋白分散液与实施例2～4加热处理的大豆蛋白分散液对姜黄素的荷载率相当，都大于99％，每克大豆蛋白的姜黄素荷载量达0.9毫克；
荷载率的测定计算方法为：
荷载量的测定计算方法为：
通过原子力显微镜分析发现，实施例1～4所得的高荷载姜黄素大豆蛋白纳米制品以球形纳米颗粒形态存在；高荷载姜黄素大豆蛋白纳米制品的冻干粉复溶后，没有游离姜黄素析出，溶液呈淡黄色、透明状，可见与大豆蛋白复合可显著提高姜黄素在水相中的溶解度及稳定性。
实施例5
一种高荷载姜黄素大豆蛋白纳米制品的制备方法，具体包括如下步骤：
(1)第一步：按每10升水中对应加入0.8千克大豆蛋白的固液比，将大豆蛋白加入蒸馏水中，调节pH至中性，常温下磁力搅拌2小时，然后于4℃静置过夜，使大豆蛋白充分水化，得到大豆蛋白分散液；
(2)第二步：将姜黄素加入无水乙醇中，搅拌溶解，配制成浓度为4.5g/L的姜黄素乙醇溶液；
(3)第三步：将大豆蛋白分散液与姜黄素乙醇溶液混合，大豆蛋白分散液与姜黄素乙醇溶液的体积比为100:2，磁力搅拌12小时，分离除去不溶物，取离心上清液进行冷冻干燥，得到粉末即为高荷载姜黄素大豆蛋白纳米制品。
实施例6
一种高荷载姜黄素大豆蛋白纳米制品的制备方法，具体包括如下步骤：
(1)第一步：按每10升水中对应加入0.8千克大豆蛋白的固液比，将大豆蛋白加入蒸馏水中，调节pH至中性，常温下磁力搅拌2小时，然后于4℃静置过夜，使大豆蛋白充分水化，得到大豆蛋白分散液；
(2)第二步：将上述大豆蛋白分散液于75℃下加热处理30分钟，之后冷却至室温；
(3)第三步：将姜黄素加入无水乙醇中，搅拌溶解，配制成浓度为4.5g/L的姜黄素乙醇溶液；
(4)第四步：将第二步所得的大豆蛋白分散液与姜黄素乙醇溶液混合，大豆蛋白分散液与姜黄素乙醇溶液的体积比为100:2，磁力搅拌12小时，分离除去不溶物，取离心上清液进行冷冻干燥，得到粉末即为高荷载姜黄素大豆蛋白纳米制品；
实施例7
一种高荷载姜黄素大豆蛋白纳米制品的制备方法，具体包括如下步骤：
(1)第一步：按每10升水中对应加入0.8千克大豆蛋白的固液比，将大豆蛋白加入蒸馏水中，调节pH至中性，常温下磁力搅拌2小时，然后于4℃静置过夜，使大豆蛋白充分水化，得到大豆蛋白分散液；
(2)第二步：将上述大豆蛋白分散液于85℃下加热处理30分钟，之后冷却至室温；
(3)第三步：将姜黄素加入无水乙醇中，搅拌溶解，配制成浓度为4.5g/L的姜黄素乙醇溶液；
(4)第四步：将第二步所得的大豆蛋白分散液与姜黄素乙醇溶液混合，大豆蛋白分散液与姜黄素乙醇溶液的体积比为100:2，磁力搅拌12小时，分离除去不溶物，取离心上清液进行冷冻干燥，得到粉末即为高荷载姜黄素大豆蛋白纳米制品；
实施例8
一种高荷载姜黄素大豆蛋白纳米制品的制备方法，具体包括如下步骤：
(1)第一步：按每10升水中对应加入0.8千克大豆蛋白的固液比，将大豆蛋白加入蒸馏水中，调节pH至中性，常温下磁力搅拌2小时，然后于4℃静置过夜，使大豆蛋白充分水化，得到大豆蛋白分散液；
(2)第二步：将上述大豆蛋白分散液于95℃下加热处理30分钟，之后冷却至室温；
(3)第三步：将姜黄素加入无水乙醇中，搅拌溶解，配制成浓度为4.5g/L的姜黄素乙醇溶液；
(4)第四步：将第二步所得的大豆蛋白分散液与姜黄素乙醇溶液混合，大豆蛋白分散液与姜黄素乙醇溶液的体积比为100:2，磁力搅拌12小时，分离除去不溶物，取离心上清液进行冷冻干燥，得到粉末即为高荷载姜黄素大豆蛋白纳米制品；
实施例5～8离心所得的上清液都为黄色、透明溶液；
经测定计算，实施例5中大豆蛋白的姜黄素荷载率为96.82％，每克大豆蛋白的姜黄素荷载量为1.09毫克；实施例6中大豆蛋白的姜黄素荷载率为98.12％，每克大豆蛋白的姜黄素荷载量为1.10毫克；实施例7中大豆蛋白的姜黄素荷载率为98.54％，每克大豆蛋白的姜黄素荷载量为1.11毫克；实施例8中大豆蛋白的姜黄素荷载率为99.09％，每克大豆蛋白的姜黄素荷载量为1.12毫克。经对比，加热预处理可以提高大豆蛋白对姜黄素的荷载能力。
通过原子力显微镜分析发现，实施例5～8所得的高荷载姜黄素大豆蛋白纳米制品以球形纳米颗粒形态存在；各实施例的高荷载姜黄素大豆蛋白纳米制品的冻干粉复溶后，得到的溶液色泽及透明度仍与干燥之前的样品相当，而且没有游离姜黄素析出，可见与大豆蛋白复合可显著提高姜黄素在水相中的溶解度及稳定性。
实施例9
一种高荷载姜黄素大豆蛋白纳米制品的制备方法，具体包括如下步骤：
(1)第一步：按每10升水中对应加入0.5千克大豆蛋白的固液比，将大豆蛋白加入蒸馏水中，调节pH至中性，常温下磁力搅拌2小时，充分水化8小时，得到大豆蛋白分散液；
(2)第二步：将姜黄素加入无水乙醇中，搅拌溶解，配制成浓度为4.5g/L的姜黄素乙醇溶液；
(3)第三步：将大豆蛋白分散液与姜黄素乙醇溶液混合，大豆蛋白分散液与姜黄素乙醇溶液的体积比为100:12，磁力搅拌6小时，分离除去不溶物，取离心上清液进行冷冻干燥，得到粉末即为高荷载姜黄素大豆蛋白纳米制品。
实施例10
一种高荷载姜黄素大豆蛋白纳米制品的制备方法，具体包括如下步骤：
(1)第一步：按每10升水中对应加入0.5千克大豆蛋白的固液比，将大豆蛋白加入蒸馏水中，调节pH至中性，常温下磁力搅拌2小时，充分水化8小时，得到大豆蛋白分散液；
(2)第二步：将上述大豆蛋白分散液于75℃下加热处理10分钟，之后冷却至室温；
(3)第三步：将姜黄素加入无水乙醇中，搅拌溶解，配制成浓度为4.5g/L的姜黄素乙醇溶液；
(4)第四步：将大豆蛋白分散液与姜黄素乙醇溶液混合，大豆蛋白分散液与姜黄素乙醇溶液的体积比为100:12，磁力搅拌6小时，分离除去不溶物，取离心上清液进行冷冻干燥，得到粉末即为高荷载姜黄素大豆蛋白纳米制品；
实施例11
一种高荷载姜黄素大豆蛋白纳米制品的制备方法，具体包括如下步骤：
(1)第一步：按每10升水中对应加入0.5千克大豆蛋白的固液比，将大豆蛋白加入蒸馏水中，调节pH至中性，常温下磁力搅拌2小时，充分水化8小时，得到大豆蛋白分散液；
(2)第二步：将上述大豆蛋白分散液于85℃下加热处理10分钟，之后冷却至室温；
(3)第三步：将姜黄素加入无水乙醇中，搅拌溶解，配制成浓度为4.5g/L的姜黄素乙醇溶液；
(4)第四步：将大豆蛋白分散液与姜黄素乙醇溶液混合，大豆蛋白分散液与姜黄素乙醇溶液的体积比为100:12，磁力搅拌6小时，分离除去不溶物，取离心上清液进行冷冻干燥，得到粉末即为高荷载姜黄素大豆蛋白纳米制品；
实施例12
一种高荷载姜黄素大豆蛋白纳米制品的制备方法，具体包括如下步骤：
(1)第一步：按每10升水中对应加入0.5千克大豆蛋白的固液比，将大豆蛋白加入蒸馏水中，调节pH至中性，常温下磁力搅拌2小时，充分水化8小时，得到大豆蛋白分散液；
(2)第二步：将上述大豆蛋白分散液于95℃下加热处理10分钟，之后冷却至室温；
(3)第三步：将姜黄素加入无水乙醇中，搅拌溶解，配制成浓度为4.5g/L的姜黄素乙醇溶液；
(4)第四步：将大豆蛋白分散液与姜黄素乙醇溶液混合，大豆蛋白分散液与姜黄素乙醇溶液的体积比为100:12，磁力搅拌6小时，分离除去不溶物，取离心上清液进行冷冻干燥，得到粉末即为高荷载姜黄素大豆蛋白纳米制品；
实施例9～12离心所得的上清液都为黄色、透明溶液；
实施例9中大豆蛋白的姜黄素荷载率为79.27％，每克大豆蛋白的姜黄素荷载量为8.56毫克；实施例10中大豆蛋白的姜黄素荷载率为80.73％，每克大豆蛋白的姜黄素荷载量为8.72毫克；实施例11中大豆蛋白的姜黄素荷载率为82.94％，每克大豆蛋白的姜黄素荷载量为8.96毫克；实施例12中大豆蛋白的姜黄素荷载率为85.23％，每克大豆蛋白的姜黄素荷载量为9.21毫克。经对比，加热预处理可以提高大豆蛋白对姜黄素的荷载能力，其荷载率由79.27％提高到85.23％，荷载量由每克大豆蛋白8.56毫克姜黄素增加至每克大豆蛋白9.21毫克姜黄素。
通过原子力显微镜分析发现，实施例9～12所得的高荷载姜黄素大豆蛋白纳米制品以球形纳米颗粒形态存在；各实施例的高荷载姜黄素大豆蛋白纳米制品的冻干粉复溶后，溶液呈黄色、透明状，没有游离姜黄素析出，可见与大豆蛋白复合可显著提高姜黄素在水相中的溶解度及稳定性。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种高荷载姜黄素大豆蛋白纳米制品的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)第一步：将大豆蛋白加入水中，常温搅拌分散，水化6～12小时，得到大豆蛋白分散液；
(2)第二步：将姜黄素加入无水乙醇中，搅拌溶解，得到姜黄素乙醇溶液；
(3)第三步：于常温在搅拌条件下，按姜黄素乙醇溶液与大豆蛋白分散液的体积比为(1～30)：100，将姜黄素乙醇溶液添加至大豆蛋白分散液中，再进行搅拌充分混合，离心，取离心上清液进行干燥，得到粉末即为所述高荷载姜黄素大豆蛋白纳米制品。
2.根据权利要求1所述的一种高荷载姜黄素大豆蛋白纳米制品的制备方法，其特征在于：步骤(1)中大豆蛋白与水的固液比为：每10升水中对应加入0.1～1.0千克大豆蛋白。
3.根据权利要求1所述的一种高荷载姜黄素大豆蛋白纳米制品的制备方法，其特征在于：所述搅拌分散的方法为机械搅拌或磁力搅拌。
4.根据权利要求1所述的一种高荷载姜黄素大豆蛋白纳米制品的制备方法，其特征在于：步骤(2)中姜黄素与无水乙醇的固液比为：每1升无水乙醇对应加入3～5克姜黄素。
5.根据权利要求1所述的一种高荷载姜黄素大豆蛋白纳米制品的制备方法，其特征在于：步骤(3)中姜黄素乙醇溶液与大豆蛋白分散液的体积比为(1～15)：100。
6.根据权利要求5所述的一种高荷载姜黄素大豆蛋白纳米制品的制备方法，其特征在于：步骤(3)中姜黄素乙醇溶液与大豆蛋白分散液的体积比为(2～12)：100。
7.根据权利要求1所述的一种高荷载姜黄素大豆蛋白纳米制品的制备方法，其特征在于：步骤(3)中所述取离心上清液进行干燥的干燥方式为冷冻干燥。
8.根据权利要求1所述的一种高荷载姜黄素大豆蛋白纳米制品的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，大豆蛋白分散液先进行加热处理，再与姜黄素乙醇溶液进行混合。
9.根据权利要求8所述的一种高荷载姜黄素大豆蛋白纳米制品的制备方法，其特征在于：所述加热处理条件为温度75～95℃，处理15～60分钟。
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