CN108850764A - 一种提高蓝莓花青素稳定性的水凝胶的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种提高蓝莓花青素稳定性的水凝胶的制备方法，包括以下步骤：蓝莓花青素溶液的制备、硫酸软骨素溶液制备、复合反应、k‑卡拉胶溶液制备、水凝胶制备得到硬凝胶。通过所述硫酸软骨素与蓝莓花青素反应，利用硫酸软骨素的高电荷密度维持蓝莓花青素的堆叠结构提高蓝莓花青素的稳定性；利用k‑卡拉胶在水溶液中形成凝胶网络对蓝莓花青素进行物理包埋进一步提高蓝莓花青素的稳定性。
Description
技术领域
本发明属于加强蓝莓花青素稳定性技术领域，尤其涉及一种提高蓝莓花青素稳定性的水凝胶制备方法。
背景技术
蓝莓花青素，又称作蓝莓花色素，是属于黄酮类化合物中一种水溶性的天然色素。蓝莓花青素作为一种天然食用色素，安全、无毒、资源丰富，并且具有一定营养和药用价值。花青素是纯天然抗衰老的营养补充剂，具有延缓脑神经衰老、预防心血管疾病、提高视紫质再生，消除眼睛疲劳等多重功效。同时，蓝莓花青素是所有植物花青素中功能最优良，应用范围最广，价格最昂贵，副作用最低的品种。蓝莓中花青素含量丰富，其与糖类物质以糖苷键结合后即为花色苷，是一种天然抗氧化剂。但由于蓝莓花青素结构中具有多个酚羟基，导致其受光照、温度、pH等因素影响而不稳定、易褪色，严重限制了它在食品、饮料工业中的应用前景。
中国CN201310413928.8号专利涉及一种新的花青素脂质体的制备方法，它解决了游离花青素稳定性差、生物可利用度低的问题。该方法基于花青素稳定性受pH值影响大的特点，采用了pH梯度结合逆向蒸发的方法首先得到花青素脂质体的混悬液，再通过挤压过膜或循环高压均质，以获得不同粒径范围的花青素脂质体。由于脂质体混悬液不易保存，在脂质体的制备过程中加入冻干保护剂，将混悬液在-65℃下预冷冻后在冷冻干燥机中冻干，得到花青素脂质体的冻干粉。该制备方法是一种在水相中形成具有生物膜结构的双分子层结构的小囊，制备成本较高，工艺复杂。
中国CN200480041872.7号专利改善生物活性成分的稳定性和贮存期的连续多重微囊包封方法涉及微胶囊、通过乳剂的原位和界面聚合来连续微囊包封水包油包水型微胶囊的方法。制剂包含含有微胶囊分散液的连续水相，其含有油滴，并且其中在每个油滴相内部 -任选含有油溶性物质-存在水分散液或水提取物或水分散性物质或水溶性物质。用天然来源的可聚合材料包封所述油滴。这样的微胶囊适于喷雾干燥方法，以干燥粉末、冻干的可自乳化粉末、凝胶、乳膏和任何液体形式使用。该方法通过微胶囊改善生物活性成分的稳定性，工艺复杂制备成本高。
现有的稳定蓝莓花青素的方法主要有：酰基化修饰、微胶囊技术以及吸附法，但是存在以下问题:在酰基化过程中，为防止非酰基化的花青素降解而加入的酸在蒸发浓缩时会导致酰基化的花青素部分或者全部水解；制备微胶囊材料成本高并且工艺复杂；采用蛋白吸附蓝莓花青素过程中，因为蛋白质中富余的氨基如赖氨酸或羧基如谷氨酸发生局部反应，从而氧化花青素。因此急需设计一种提高蓝莓花青素稳定性的水凝胶制备方法以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种提高蓝莓花青素稳定性的水凝胶制备方法通过电荷作用及物理包埋相结合的方法，通过所述硫酸软骨素与蓝莓花青素反应，利用硫酸软骨素的高电荷密度维持蓝莓花青素的堆叠结构提高蓝莓花青素的稳定性；利用k-卡拉胶在水溶液中形成凝胶网络对蓝莓花青素进行物理包埋进一步提高蓝莓花青素的稳定性。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
本发明提供一种提高蓝莓花青素稳定性的水凝胶制备方法，包括以下步骤：
(1)蓝莓花青素溶液的制备：取适量蓝莓花青素溶于磷酸缓冲溶液和无水乙醇的混合溶液中，60℃下旋转蒸发5-10min，水相滤膜过滤，定容配制得到浓度为6～24mg/mL的蓝莓花青素溶液；
(2)硫酸软骨素溶液制备：取适量硫酸软骨素溶于步骤(1)相同pH值的磷酸缓冲溶液中，配制得到浓度为30～120mg/mL的硫酸软骨素溶液；
(3)复合反应：取适量蓝莓花青素溶液和硫酸软骨素溶液混合均匀，置于避光环境下反应2～8h，得到蓝莓花青素硫酸软骨素复合溶液；
(4)k-卡拉胶溶液制备：将k-卡拉胶溶于水中制备得到浓度为8～20mg/mL的k-卡拉胶溶液；
(5)水凝胶制备：取适量k-卡拉胶溶液于蓝莓花青素硫酸软骨素复合溶液中，常温下反应得到硬凝胶。
本发明所述蓝莓花青素相对于其他植物黄酮稳定性差，对温度、pH、光、金属离子等外在因素敏感，尤其受pH值的影响很大，所述蓝莓花青素一般在pH1-2以下以2-苯基苯并吡喃型阳离子的结构稳定存在，随着pH值的增加，其主体结构逐渐过渡到查尔酮、醌型碱的结构，稳定性也迅速减小，容易被氧化降解；酸性条件下所述硫酸软骨素的高电荷密度能够维持蓝莓花青素的堆叠结构，同时硫酸软骨素在酸性、碱性以及酶解条件下能够生成不饱和糖，在体外能够与所述蓝莓花青素结合，大大降低蓝莓花青素受pH值的影响程度，提高所述蓝莓花青素的稳定性，同时所述硫酸软骨素能够吸收水分，在保证所述蓝莓花青素稳定性的情况下延长储存时间，由于所述硫酸软骨素具有较高的精细结构，进入体内能够与多种蛋白质分子相互作用，促进蓝莓花青素被人体吸收；本发明采用所述k-卡拉胶与所述蓝莓花青素硫酸软骨素复合溶液反应在常温的情况下能够形成硬凝胶网络对所述蓝莓花青素进行物理包埋，进一步提高蓝莓花青素的稳定性，进入人体后所述k-卡拉胶在胃酸和人体温度的作用下易发生水解，凝胶强度和粘度下降，释放所述蓝莓花青素促进人体吸收。
步骤(1)中，所述磷酸缓冲溶液和无水乙醇的混合溶液的pH值为2～6。优选地，所述磷酸缓冲溶液和无水乙醇的混合溶液的pH值为2。
步骤(1)中，所述蓝莓花青素溶液的浓度为16-20mg/mL，优选地，所述蓝莓花青素溶液的浓度为18mg/mL。
步骤(1)中，在60℃下旋转蒸发5min。
步骤(1)中，通过0.45μm水相滤膜过滤。通过控制粒径尺寸得到粒径分布均一的蓝莓花青素包封体，同时控制粒径能够提高包封率。
步骤(2)中，所述硫酸软骨素溶液的浓度为80-100mg/mL，优选地，所述硫酸软骨素溶液的浓度为90mg/mL。
步骤(3)中，避光环境下反应5h。
步骤(3)中，所述蓝莓花青素溶液和硫酸软骨素溶液按体积比5:1～1:5混合。
步骤(4)中，所述k-卡拉胶溶液的浓度为11mg/mL。
步骤(5)中，所述k-卡拉胶溶液与蓝莓花青素硫酸软骨素复合溶液的体积比为10:1～50:1。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明通过加入所述硫酸软骨素与所述蓝莓花青素反应，酸性条件下所述硫酸软骨素的高电荷密度能够维持蓝莓花青素的堆叠结构，硫酸软骨素在酸性、碱性以及酶解条件下能够生成不饱和糖，在体外能够与所述蓝莓花青素结合，大大降低蓝莓花青素受pH 值的影响程度，提高所述蓝莓花青素的稳定性，同时所述硫酸软骨素能够吸收水分，在保证所述蓝莓花青素稳定性的情况下延长储存时间，由于所述硫酸软骨素具有较高的精细结构，进入体内能够与多种蛋白质分子相互作用，促进蓝莓花青素被人体吸收；
(2)本发明采用所述k-卡拉胶与所述蓝莓花青素硫酸软骨素复合溶液反应在常温的情况下能够形成硬凝胶网络对所述蓝莓花青素进行物理包埋，进一步提高蓝莓花青素的稳定性，进入人体后所述k-卡拉胶在胃酸和人体温度的作用下易发生水解，凝胶强度和粘度下降，释放所述蓝莓花青素促进人体吸收；
(3)本发明采用电荷作用和物理包埋法相结合，解决了游离蓝莓花青素稳定性差以及生物利用率低的问题；
(4)本发明在制备过程中蓝莓花青素的粒径进行控制，使体系的粒径均一，包封率高达96％；
(5)本发明所述蓝莓花青素水凝胶易于保存运输以及作为食品、饮料领域的原材料使用，进入人体能够促进人体对所述蓝莓花青素的吸收，制备工艺简单，具有广泛的应用前景。
具体实施方式
下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动条件下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种提高蓝莓花青素稳定性的水凝胶制备方法，包括以下步骤：
(1)蓝莓花青素溶液的制备：取适量蓝莓花青素溶于磷酸缓冲溶液和无水乙醇的混合溶液中，60℃下旋转蒸发5-10min，水相滤膜过滤，定容配制得到浓度为6～24mg/mL的蓝莓花青素溶液；
(2)硫酸软骨素溶液制备：取适量硫酸软骨素溶于步骤(1)相同pH值的磷酸缓冲溶液中，配制得到浓度为30～120mg/mL的硫酸软骨素溶液；
(3)复合反应：取适量蓝莓花青素溶液和硫酸软骨素溶液混合均匀，置于避光环境下反应2～8h，得到蓝莓花青素硫酸软骨素复合溶液；
(4)k-卡拉胶溶液制备：将k-卡拉胶溶于水中制备得到浓度为8～20mg/mL的k-卡拉胶溶液；
(5)水凝胶制备：取适量k-卡拉胶溶液于蓝莓花青素硫酸软骨素复合溶液中，常温下反应得到硬凝胶。
采用本发明所述蓝莓花青素溶液、硫酸软骨素溶液以及k-卡拉胶溶液的浓度制备得到的所述蓝莓花青素凝胶均具有较高的包封率和稳定性，以下实施例均在本上述浓度范围内。
所述蓝莓花青素稳定性的测试方法：
将水凝胶置于恒温(25℃)恒湿下,避光保存,测定保留率以反应其贮藏稳定性
保留率％＝(单位体积水凝胶中2-苯基苯并吡喃型阳离子的含量/单位体积加入的所述蓝莓花青素的含量)*100％，第1天的稳定性为制备当天测得的保留率数值，第30天的稳定性为放置第30天测得的保留率数值，保留率数值越大，稳定性越高。
实施例1
本实施例提供一种提高蓝莓花青素稳定性的水凝胶制备方法，包括以下步骤：
(1)蓝莓花青素溶液的制备：取适量蓝莓花青素溶于20mLpH为3的磷酸缓冲溶液和无水乙醇的混合溶液中，所述磷酸缓冲溶液与无水乙醇的体积比为1:1，60℃下旋转蒸发5min，0.45μm水相滤膜过滤，定容配制得到浓度为18mg/mL的蓝莓花青素溶液；
(2)硫酸软骨素溶液制备：取适量硫酸软骨素溶于步骤(1)相同pH值的磷酸缓冲溶液中，配制得到浓度为30mg/mL的硫酸软骨素溶液；
(3)复合反应：按体积比5:1将所述蓝莓花青素溶液和硫酸软骨素溶液混合均匀，置于避光环境下反应5h，得到蓝莓花青素硫酸软骨素复合溶液；
(4)k-卡拉胶溶液制备：将k-卡拉胶溶于水中制备得到浓度为11mg/mL的k-卡拉胶溶液；
(5)水凝胶制备：按体积比10:1将所述k-卡拉胶溶液与蓝莓花青素硫酸软骨素复合溶液混合，常温下反应得到硬凝胶。
对本实施例所制备的蓝莓花青素水凝胶进行测试，结果如表1所示。
实施例2
本实施例提供一种提高蓝莓花青素稳定性的水凝胶制备方法，与实施例1相比，不同之处在于，步骤(1)，取适量蓝莓花青素溶于20mLpH为5的磷酸缓冲溶液和无水乙醇的混合溶液中，所述磷酸缓冲溶液与无水乙醇的体积比为4:1，制备蓝莓花青素溶液，最终得到蓝莓花青素水凝胶。
对本实施例所制备的蓝莓花青素水凝胶进行测试，结果如表1所示。
实施例3
本实施例提供一种提高蓝莓花青素稳定性的水凝胶制备方法，与实施例1相比，不同之处在于，步骤(1)，取适量蓝莓花青素溶于20mLpH为2的磷酸缓冲溶液和无水乙醇的混合溶液中，所述磷酸缓冲溶液与无水乙醇的体积比为4:1，制备蓝莓花青素溶液，最终得到蓝莓花青素水凝胶。
对本实施例所制备的蓝莓花青素水凝胶进行测试，结果如表1所示。
实施例4
本实施例提供一种提高蓝莓花青素稳定性的水凝胶制备方法，与实施例1相比，不同之处在于，步骤(3)中，复合反应：按体积比1:1将所述蓝莓花青素溶液和硫酸软骨素溶液混合均匀，置于避光环境下反应5h，得到蓝莓花青素硫酸软骨素复合溶液，最终制备得到所述蓝莓花青素水凝胶。
对本实施例所制备的蓝莓花青素水凝胶进行测试，结果如表1所示。
实施例5
本实施例提供一种提高蓝莓花青素稳定性的水凝胶制备方法，与实施例1相比，不同之处在于，步骤(3)中，复合反应：按体积比1:5将所述蓝莓花青素溶液和硫酸软骨素溶液混合均匀，置于避光环境下反应5h，得到蓝莓花青素硫酸软骨素复合溶液，最终制备得到所述蓝莓花青素水凝胶。
对本实施例所制备的蓝莓花青素水凝胶进行测试，结果如表1所示。
实施例6
本实施例提供一种提高蓝莓花青素稳定性的水凝胶制备方法，与实施例1相比，不同之处在于，步骤(5)中，水凝胶制备：按体积比20:1将所述k-卡拉胶溶液与蓝莓花青素硫酸软骨素复合溶液混合，常温下反应得到硬凝胶。
对本实施例所制备的蓝莓花青素水凝胶进行测试，结果如表1所示。
实施例7
本实施例提供一种提高蓝莓花青素稳定性的水凝胶制备方法，与实施例1相比，不同之处在于，步骤(5)中，水凝胶制备：按体积比50:1将所述k-卡拉胶溶液与蓝莓花青素硫酸软骨素复合溶液混合，常温下反应得到硬凝胶。
对本实施例所制备的蓝莓花青素水凝胶进行测试，结果如表1所示。
实施例8
本实施例提供一种提高蓝莓花青素稳定性的水凝胶制备方法，与实施例1相比，不同之处在于，步骤(1)中，制备浓度为6mg/mL的蓝莓花青素溶液；步骤(2)中，配制浓度为90mg/mL的硫酸软骨素溶液；步骤(4)中，制备得到浓度为8mg/mL的k-卡拉胶溶液。
对本实施例所制备的蓝莓花青素水凝胶进行测试，结果如表1所示。
实施例9
本实施例提供一种提高蓝莓花青素稳定性的水凝胶制备方法，与实施例1相比，不同之处在于，步骤(1)中，制备浓度为24mg/mL的蓝莓花青素溶液；步骤(2)中，配制浓度为120mg/mL的硫酸软骨素溶液；步骤(4)中，制备得到浓度为20mg/mL的k-卡拉胶溶液。
对本实施例所制备的蓝莓花青素水凝胶进行测试，结果如表1所示。
对比例1
本实施例提供一种提高蓝莓花青素稳定性的水凝胶制备方法，与实施例1相比，不同之处在于，在制备过程中不加入所述硫酸软骨素溶液，制备得到所述蓝莓花青素水凝胶，测试结果如表1所示。
对比例2
对未做任何处理的花青素按上述检测方式检测保留率，，测试结果如表1所示。
测试结果
对以上各实施例制备得到的所述水凝胶进行测试，得到包封率和稳定性，如表1所示：
测试结果对比表1
| 包封率 | 第1天的保留率 | 第30天的保留率 | |
| 实施例1 | 96％ | 85％ | 80％ |
| 实施例2 | 84％ | 74％ | 65％ |
| 实施例3 | 90％ | 80％ | 71％ |
| 实施例4 | 91％ | 73％ | 65％ |
| 实施例5 | 92％ | 65％ | 49％ |
| 实施例6 | 91％ | 83％ | 72％ |
| 实施例7 | 92％ | 84％ | 71％ |
| 实施例8 | 78％ | 86％ | 74％ |
| 实施例9 | 81％ | 84％ | 70％ |
| 对比例1 | 69％ | 58％ | 0 |
| 对比例2 | / | 79％ | 0 |
通过表1中各数据进行对比能够得到，在本发明范围内所述蓝莓花青素水凝胶均具有较高的包封率和稳定性，所述蓝莓花青素的稳定性受溶液pH值的影响，所述硫酸软骨素的加入能够有效降低所述pH值对蓝莓花青素的影响，并且能够保持较长时间的稳定性；所述k-卡拉胶溶液形成凝胶对所述蓝莓花青素进行物理包封，有效提高所述蓝莓花青素的稳定性，在本发明范围内变化所述蓝莓花青素溶液、硫酸软骨素溶液、k-卡拉胶溶液的浓度制备得到的所述蓝莓花青素水凝胶均具有较好的包封率和稳定性。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (9)
1.一种提高蓝莓花青素稳定性的水凝胶制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)蓝莓花青素溶液的制备：取适量蓝莓花青素溶于磷酸缓冲溶液和无水乙醇的混合溶液中，60℃下旋转蒸发5-10min，水相滤膜过滤，定容配制得到浓度为6～24mg/mL的蓝莓花青素溶液；
(2)硫酸软骨素溶液制备：取适量硫酸软骨素溶于与步骤(1)相同pH值的磷酸缓冲溶液中，配制得到浓度为30～120mg/mL的硫酸软骨素溶液；
(3)复合反应：取适量蓝莓花青素溶液和硫酸软骨素溶液混合均匀，置于避光环境下反应2～8h，得到蓝莓花青素硫酸软骨素复合溶液；
(4)k-卡拉胶溶液制备：将k-卡拉胶溶于水中制备得到浓度为8～20mg/mL的k-卡拉胶溶液；
(5)水凝胶制备：取适量k-卡拉胶溶液于蓝莓花青素硫酸软骨素复合溶液中，常温下反应得到硬凝胶。
2.根据权利要求1所述的一种提高蓝莓花青素稳定性的水凝胶制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述磷酸缓冲溶液和无水乙醇的混合溶液的pH值为2～6。
3.根据权利要求1所述的一种提高蓝莓花青素稳定性的水凝胶制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述蓝莓花青素溶液的浓度为16-20mg/mL。
4.根据权利要求1所述的一种提高蓝莓花青素稳定性的水凝胶制备方法，其特征在于，步骤(1)中，通过0.45μm水相滤膜过滤。
5.根据权利要求1所述的一种提高蓝莓花青素稳定性的水凝胶制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述硫酸软骨素溶液的浓度为80-100mg/mL。
6.根据权利要求1所述的一种提高蓝莓花青素稳定性的水凝胶制备方法，其特征在于，步骤(3)中，避光环境下反应5h。
7.根据权利要求1所述的一种提高蓝莓花青素稳定性的水凝胶制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述蓝莓花青素溶液和硫酸软骨素溶液按体积比5:1～1:5混合。
8.根据权利要求1所述的一种提高蓝莓花青素稳定性的水凝胶制备方法，其特征在于，步骤(4)中，所述k-卡拉胶溶液的浓度为11mg/mL。
9.根据权利要求1所述的一种提高蓝莓花青素稳定性的水凝胶制备方法，其特征在于，步骤(5)中，所述k-卡拉胶溶液与蓝莓花青素硫酸软骨素复合溶液的体积比为10:1～50:1。
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