CN111467320A - 一种具有pH响应和肠道靶向作用的微胶囊及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种具有pH响应和肠道靶向作用的微胶囊及其制备方法，制备方法包括以下步骤：将秋葵经冷冻干燥、粉碎，然后将秋葵超声浸提，经过滤、醇沉和冷冻干燥得秋葵多糖，再加纯水并过滤得秋葵多糖溶液；将明胶加纯水溶解，搅拌完全膨胀，滤膜过滤得明胶溶液；将秋葵多糖溶液和明胶溶液搅拌混合，然后向混合溶液中加入醇溶性芯材，调整pH值，经超声处理、静置、离心和冷冻干燥，得具有pH响应和肠道靶向作用的微胶囊。本发明还包括采用上述方法得的具有pH响应和肠道靶向作用的微胶囊。本发明可以快速制得具有pH响应和肠道靶向作用的微胶囊，其稳定性较好，有效解决了现有技术中存在的包埋率低、稳定性差和靶向释放效果较差等问题。

Description

一种具有pH响应和肠道靶向作用的微胶囊及其制备方法
技术领域
本发明属于微胶囊及其制备技术领域，具体涉及一种具有pH响应和肠道靶向作用的微胶囊及其制备方法。
背景技术
微胶囊已成为稳定和输送食品和药品中许多不稳定和亲脂性成分的重要技术，蛋白质和多糖通常用作微胶囊的外壳材料，使用于保护的芯材与外部环境之间建立物理屏障，从而防止芯材与水分、氧气、热、光、酸或碱的直接接触。复凝聚法是封装包埋药物递送的最传统和最简单的方法之一，制备条件简单，通常使用无毒溶剂，成本低，基于蛋白质和多糖的带电基团之间的静电吸引作用。复凝聚通常发生在蛋白质的等电点附近，受蛋白质和多糖浓度、比例、分子量、电荷基团密度、pH等因素影响。通过复合凝聚制备微胶囊已有广泛的研究和应用，如已报道的延长药物释放时间、改善光和温度稳定性以及调味剂和热敏物质的微胶囊化。但现有方法制得的微胶囊，包埋率低、稳定性差，靶向释放效果较差。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种具有pH响应和肠道靶向作用的微胶囊及其制备方法，制备方法操作简便，可以快速制得具有pH响应和肠道靶向作用的微胶囊，制得的微胶囊稳定性较好，有效解决了现有技术中存在的包埋率低、稳定性差和靶向释放效果较差等问题。
为实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种具有pH响应和肠道靶向作用的微胶囊，其制备方法依次包括以下步骤：
(1)将秋葵清洗去籽后依次经冷冻干燥、粉碎，然后将秋葵在60～80℃温度下超声浸提60～90min，再依次经过滤、醇沉和冷冻干燥得秋葵多糖，再加纯水并滤膜过滤得秋葵多糖溶液；其中，超声浸提过程中料液比为15～25:1；
(2)将明胶加纯水溶解，然后磁力搅拌完全膨胀，滤膜过滤得明胶溶液；
(3)将步骤(1)所得秋葵多糖溶液和步骤(2)所得明胶溶液按体积比7～9:3～1搅拌混合，得混合溶液，然后向混合溶液中加入醇溶性芯材，调整pH值至3～4，依次经超声处理、静置、离心和冷冻干燥，得具有pH响应和肠道靶向作用的微胶囊；其中，醇溶性芯材和混合溶液质量比为1:3～5。
进一步，步骤(3)中，在30～50℃和400～500W条件下超声处理10～15min，再在4～8℃温度下静置5～12h，最后在1500～4000g条件下离心10～20min，取离心后的沉淀在-80～-30℃温度下冷冻干燥12～48h。
进一步，步骤(3)中，在40℃和400W条件下超声处理15min，再在4℃温度下静置9h，最后在3000g条件下离心15min，取离心后的沉淀在-60℃温度下冷冻干燥24h。
进一步，步骤(1)中，将秋葵在80℃温度下超声浸提60min，料液比为20:1。
进一步，步骤(1)所得秋葵多糖溶液浓度为2～4wt％，步骤(2)所得明胶溶液浓度为2～5wt％。
进一步，步骤(3)中，秋葵多糖溶液和明胶溶液混合所得混合溶液浓度为1～3wt％。
进一步，醇溶性芯材为萜类、黄酮类、苯丙素类、香豆素类醇溶性芯材。
进一步，醇溶性芯材为柠檬烯、异槲皮苷、肉桂醛、姜酚、叶黄素、β-胡萝卜素、薄荷醇、芳樟醇、松油烯、异戊二烯类、黄酮类、苯丙素、木脂素类化合物。
进一步，步骤(1)～(2)中，滤膜过滤时滤膜孔径小于0.5μm。
进一步，磁力搅拌时，温度为40～60℃，时间为60～120min。
进一步，步骤(1)中，将秋葵粉碎至50～60目。
进一步，采用盐酸调节pH值。
综上所述，本发明具备以下优点：
1、本发明制备方法操作简便，可以快速制得具有pH响应和肠道靶向作用的微胶囊，微胶囊具有高包埋率、高稳定性和较好的靶向释放作用，有效解决了现有技术中存在的包埋率低、稳定性差和靶向释放效果较差等问题。
2、采用复凝聚法制备，方法简单，过程无毒环保，适合规模化生产，所采用的壁材制备原料秋葵多糖和明胶，均为无毒、安全、可降解的天然生物大分子。超声辅助热水浸提法制得的秋葵多糖为非凝胶多糖，溶解度高，壁材制备过程的适应性强，不会因为放置时间、温度、盐离子等外界因素改变而发生凝胶，保护了微胶囊制备过程所必需的壁材流动性和分散性。与采用可凝胶多糖，如商业化HG果胶、***树胶、卡拉胶、海藻酸钠等为壁材原料的复凝聚微胶囊制备方法相比，本发明提高了加工适应性、加工稳定性和可操作性。
3、本发明所采用超声辅助热水浸提法得到的秋葵多糖是一种RG-I型果胶，分子链含有大量持水性强的中性糖侧链，分散性高不易缔合。在制备微胶囊过程中，秋葵多糖与明胶通过静电相互作用和氢键作用，使明胶二级结构发生适当变化，在一定pH条件下形成稳定壁材，并于通过非共价相互作用使芯材以无定形状态包括于壁材“囊内”，实现保护芯材的效果，从而使制备的微胶囊可以更好地保护芯材抵抗外界不良环境，稳定性高。
4、秋葵多糖和明胶混合后的超声处理可以降低芯材-芯材之间及微胶囊颗粒之间的聚集，避免微粒直径增大；采用冷冻干燥工艺，可以最大限度地保护微胶囊表面多空状疏松结构，使靶向控释更为精准，提高靶向环境释放率，同时提高得率。
5、本发明制得的微胶囊具有精准的pH响应特点和肠道靶向控释作用，在酸性条件和胃中释放率低于2％，在中性和弱碱性条件以及肠道中释放率约90％，可有效保护芯材抵抗胃液水解，顺利进入肠道，并在肠道逐步释放达到最高释放率。
附图说明
图1为实施例1制得的柠檬烯微胶囊贮藏保留率图；
图2为实施例2制得的异槲皮苷微胶囊在模拟肠液中的释放率；
图3为实施例2制得的异槲皮苷微胶囊在不同pH条件下的释放率；
图4为实施例3制得的负载肉桂醛微胶囊在不同pH条件下的释放率。
具体实施方式
实施例1
一种负载柠檬烯微胶囊的制备方法，依次包括以下步骤：
(1)将秋葵清洗去籽后依次经冷冻干燥、粉碎至60目，然后将秋葵在80℃温度下超声浸提60min，再依次经过滤、醇沉和冷冻干燥得秋葵多糖，再加纯水并经孔径0.2μm滤膜过滤，得浓度为2wt％的秋葵多糖溶液；其中，超声浸提过程中料液比为20:1；
(2)将明胶加纯水溶解，然后磁力搅拌完全膨胀，搅拌时温度为50℃，时间为80min，经孔径0.2μm滤膜过滤得浓度为2wt％的明胶溶液；
(3)将步骤(1)所得秋葵多糖溶液和步骤(2)所得明胶溶液按体积比8:2搅拌混合，得浓度为2wt％的混合溶液，然后向混合溶液中加入柠檬烯，加入盐酸调整pH值至3.2，在40℃和400W条件下超声处理15min，再在4℃温度下静置9h，最后在3000g条件下离心15min，取离心后的沉淀在-60℃温度下冷冻干燥24h，得负载柠檬烯微胶囊；其中，柠檬烯和混合溶液质量比为1:4。
采用上述的负载柠檬烯微胶囊的制备方法制得的负载柠檬烯微胶囊。
分别测定实施例1所得负载柠檬烯微胶囊的包埋率、粒度、Zeta电位和贮藏稳定性，并计算得其贮藏保留率，见图1。
由测试得，本方法所得负载柠檬烯微胶囊包埋率为89.2±0.2％，平均粒径为313nm，PDI为0.25，Zeta电位为35mV；由图1可知，在37℃下储藏20天后负载柠檬烯微胶囊保留量仍高于75％。本方法所得负载柠檬烯微胶囊具有高包埋率、高稳定性的特点，靶向释放效果较好。
实施例2
一种负载异槲皮苷微胶囊的制备方法，依次包括以下步骤：
(1)将秋葵清洗去籽后依次经冷冻干燥、粉碎至60目，然后将秋葵在80℃温度下超声浸提60min，再依次经过滤、醇沉和冷冻干燥得秋葵多糖，再加纯水并经孔径0.2μm滤膜过滤，得浓度为3wt％的秋葵多糖溶液；其中，超声浸提过程中料液比为20:1；
(2)将明胶加纯水溶解，然后磁力搅拌完全膨胀，搅拌时温度为50℃，时间为100min，经孔径0.2μm滤膜过滤得浓度为3wt％的明胶溶液；
(3)将步骤(1)所得秋葵多糖溶液和步骤(2)所得明胶溶液按体积比9:1搅拌混合，得浓度为2.5wt％的混合溶液，然后向混合溶液中加入异槲皮苷，加入盐酸调整pH值至3.2，在40℃和400W条件下超声处理15min，再在4℃温度下静置9h，最后在3000g条件下离心12min，取离心后的沉淀在-60℃温度下冷冻干燥12h，得负载异槲皮苷微胶囊；其中，异槲皮苷和混合溶液质量比为1:4。
采用上述的负载异槲皮苷微胶囊的制备方法制得的负载异槲皮苷微胶囊。
分别测定实施例2所得负载异槲皮苷微胶囊的包埋率、粒度和Zeta电位，并模拟胃肠消化，计算得负载异槲皮苷微胶囊在模拟肠液中的释放率，如图2所示；再测定计算不同pH条件下的释放率，如图3所示。
模拟胃肠消化：取3mg负载异槲皮苷微胶囊放入透析袋中，加入35mL，0.1％的模拟胃液，于37℃和100rpm下孵育；2h后将透析袋转移至1％模拟肠液中，于37℃下孵育16h；每隔一段时间取2mL上清液，在363nm处测定各样品的吸光度值，根据标准曲线计算异槲皮苷的含量(释放率＝释放异槲皮苷量/包埋异槲皮苷量×100％)。不同pH下的释放率：取3mg负载异槲皮苷微胶囊与35mL蒸馏水混合，室温下静置120min，3000g离心30min，收集上清液；使用紫外分光光度计于363nm处测定吸光度值，根据标准曲线计算异槲皮苷含量(释放率＝释放异槲皮苷量/包埋异槲皮苷量×100％)。
由测试得，负载异槲皮苷微胶囊包埋率为82.8±1.1％，平均粒径为334nm，PDI为0.21，Zeta电位为-29mV；由图2可知，负载异槲皮苷微胶囊在模拟胃液下的释放率为1.85％，而在模拟肠液中消化4h和16h释放率分别为50.5％和89.4％。由图3可知，在接近中性pH值时释放率较高，在酸性和碱性条件下释放率低；当pH＝2～4时，释放率低于5％；当pH＝5时，释放率明显增加；当pH＝6时，达到最大释放率52.5％。由此可知，本发明方法所得的负载异槲皮苷微胶囊可有效的阻止异槲皮苷在胃液中的酸解，有效地在肠道内释放，具有精准的pH响应特点和肠道靶向控释作用。
实施例3
一种负载肉桂醛微胶囊的制备方法，依次包括以下步骤：
(1)将秋葵清洗去籽后依次经冷冻干燥、粉碎至60目，然后将秋葵在60℃温度下超声浸提80min，再依次经过滤、醇沉和冷冻干燥得秋葵多糖，再加纯水并经孔径0.2μm滤膜过滤，得浓度为2wt％的秋葵多糖溶液；其中，超声浸提过程中料液比为20:1；
(2)将明胶加纯水溶解，然后磁力搅拌完全膨胀，搅拌时温度为60℃，时间为60min，经孔径0.2μm滤膜过滤得浓度为4wt％的明胶溶液；
(3)将步骤(1)所得秋葵多糖溶液和步骤(2)所得明胶溶液按体积比7:3搅拌混合，得浓度为3wt％的混合溶液，然后向混合溶液中加入肉桂醛，加入盐酸调整pH值至3.6，在40℃和400W条件下超声处理15min，再在4℃温度下静置9h，最后在3000g条件下离心12min，取离心后的沉淀在-60℃温度下冷冻干燥12h，得负载肉桂醛微胶囊；其中，肉桂醛和混合溶液质量比为1:3。
采用上述的负载肉桂醛微胶囊的制备方法制得的负载肉桂醛微胶囊。
分别测定实施例3所得负载肉桂醛微胶囊的包埋率、粒度和Zeta电位，在不同pH条件下测定其释放率，如图4所示。
不同pH下的释放率：取3mg负载肉桂醛微胶囊与35mL蒸馏水混合，室温下静置120min，3000g离心30min，收集上清液；使用紫外分光光度计于287nm处测定吸光度值，根据标准曲线计算肉桂醛含量(释放率＝释放肉桂醛苷量/包埋肉桂醛量×100％)。
由测试得，负载肉桂醛微胶囊包埋率为85.4±0.5％，平均粒径为276nm，PDI为0.25，Zeta电位为-32mV；由图4可知，负载肉桂醛微胶囊在接近中性pH值时释放率较高，在酸性和碱性条件下释放率低；当pH＝2～4时，释放率低于10％；当pH＝5时，释放率明显增加，达到38.4％；当pH＝6时，达到最大释放率65.2％；当pH＝7时，释放率为56.3％。由此可知，本发明方法所得的负载肉桂醛微胶囊的释放具有pH响应的特点，在酸性性环境中释放率很低，接近中性时的释放率较高。
虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了详细地描述，但不应理解为对本专利的保护范围的限定。在权利要求书所描述的范围内，本领域技术人员不经创造性劳动即可做出的各种修改和变形仍属本专利的保护范围。

Claims (10)

1.一种具有pH响应和肠道靶向作用的微胶囊的制备方法，其特征在于，依次包括以下步骤：
(1)将秋葵清洗去籽后依次经冷冻干燥、粉碎，然后在60～80℃温度下超声浸提60～90min，再依次经过滤、醇沉和冷冻干燥得秋葵多糖，再加纯水并滤膜过滤得秋葵多糖溶液；其中，超声浸提过程中料液比为15～25:1；
(2)将明胶加纯水溶解，然后磁力搅拌完全膨胀，滤膜过滤得明胶溶液；
(3)将步骤(1)所得秋葵多糖溶液和步骤(2)所得明胶溶液按体积比7～9:3～1搅拌混合，得混合溶液，然后向混合溶液中加入醇溶性芯材，调整pH值至3～4，依次经超声处理、静置、离心和冷冻干燥，得具有pH响应和肠道靶向作用的微胶囊；其中，所述醇溶性芯材和混合溶液质量比为1:3～5。
2.如权利要求1所述的具有pH响应和肠道靶向作用的微胶囊的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，在30～50℃和400～500W条件下超声处理10～15min，再在4～8℃温度下静置5～12h，最后在1500～4000g条件下离心10～20min，取离心后的沉淀在-80～-30℃温度下冷冻干燥12～48h。
3.如权利要求2所述的具有pH响应和肠道靶向作用的微胶囊的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，在40℃和400W条件下超声处理15min，再在4℃温度下静置9h，最后在3000g条件下离心15min，取离心后的沉淀在-60℃温度下冷冻干燥24h。
4.如权利要求1所述的具有pH响应和肠道靶向作用的微胶囊的制备方法，其特征在于，步骤(1)所得秋葵多糖溶液浓度为2～4wt％，步骤(2)所得明胶溶液浓度为2～5wt％。
5.如权利要求1所述的具有pH响应和肠道靶向作用的微胶囊的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述秋葵多糖溶液和所述明胶溶液混合所得混合溶液浓度为1～3wt％。
6.如权利要求1所述的具有pH响应和肠道靶向作用的微胶囊的制备方法，其特征在于，所述醇溶性芯材为萜类、黄酮类、苯丙素类、香豆素类醇溶性芯材。
7.如权利要求6所述的具有pH响应和肠道靶向作用的微胶囊的制备方法，其特征在于，所述醇溶性芯材为柠檬烯、异槲皮苷、肉桂醛、姜酚、叶黄素、β-胡萝卜素、薄荷醇、芳樟醇、松油烯、异戊二烯类、黄酮类、苯丙素、木脂素类化合物。
8.如权利要求1所述的具有pH响应和肠道靶向作用的微胶囊的制备方法，其特征在于，步骤(1)～(2)中，滤膜过滤时滤膜孔径小于0.5μm。
9.如权利要求1所述的具有pH响应和肠道靶向作用的微胶囊的制备方法，其特征在于，磁力搅拌时，温度为40～60℃，时间为60～120min。
10.采用权利要求1～9任一项所述的具有pH响应和肠道靶向作用的微胶囊的制备方法制得的具有pH响应和肠道靶向作用的微胶囊。
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