pH响应大豆蛋白微凝胶的组装机制及对乳铁蛋白的肠道靶向控释

It is well known that most bioactive substances can't perform actions unless they remain unchanged through gastric strong acid environment and enzymatic hydrolysis. To ensure their functions and biological efficiency, protective carriers must be developed to convey the substances intact into intestine where they normally play their roles. The present research intends to acquire modified soy protein isolate (SPI) through conjugating the carboxyl into the SPI, by means of grafting ethylenediaminetetraacetic dianhydrid(EDTAD), which provides the carboxyl, onto the amino group in lysine of natural material SPI. Non-toxic and food grade pH sensitive microgels will be assembled by the modified SPI assisted with glucono-δ-lactone, to realize its intestine-targeted controlled release of the bioactive substances as a carrier. The assembling and pH sensitive mechanisms will be explored by analysis of morphologies, the core-shell structure of the gel particles, the internal and external interaction of the gel particles, and the pH sensitive performance. Further, the research constructs a model with lactoferrin as a corematerial to study microgel system's load captivity and release at different pH in vitro, and its controlled release performance in the intestinal passage of mice in vivo.

生物活性物质在消化过程中胃部强酸的杀灭及酶解的共同作用下，其生物活性折损严重。开发和构建相应的保护体系，使其顺利到达肠道有效部位，对保证其生物利用率及其活性功效发挥具有现实意义。本研究拟采用天然生物材料大豆分离蛋白和乙二胺四乙酸二酐（EDTAD）为原料，通过EDTAD与肽链上赖氨酸胺基发生反应，将羧基引入蛋白分子链，生成改性大豆分离蛋白。在葡萄糖酸δ内酯的辅助下，进一步构建成食品级安全的pH响应微凝胶体系，从而将其作为载体实现活性物质的肠道靶向控释。通过对微凝胶的形貌特性分析，核壳结构分析、微凝胶内部和微凝胶之间的相互作用力分析、微凝胶的pH响应性分析，探讨pH响应微凝胶的构建机制，及其随环境pH 值变化的响应机理。研究进一步以乳铁蛋白为模型芯材，考察该凝胶材料对乳铁蛋白的负载能力，及不同pH条件下在体外的释放规律，通过小鼠动物模型分析微凝胶在体内对芯材的肠道靶向控释性能。

以大豆分离蛋白为基础原料，利用乙二胺四乙酸酐(EDTAD)与大豆分离蛋白的酰化反应，制备出EDTAD改性大豆分离蛋白，通过测定改性大豆分离蛋白的氨基和羧基含量，确定最优的酰基化条件。分别研究了EDTAD添加量和反应时间对导入羧基与消耗氨基比以及酰化程度的影响。羧基氨基比值最接近3的制备条件是EDTAD添加量2.29%，反应时间2.19h。响应面所得回归方程可以较准确的反映EDTAD添加量与反应时间对羧氨比的影响，该结果可以作为大量生产EDTAD改性大豆分离蛋白的依据。将制得的EDTAD改性大豆分离蛋白制备成蛋白凝胶，分别研究了凝胶的溶胀性、pH响应性、硬度等性质。讨论了不同EDTAD添加量以及不同GDL浓度对改性蛋白凝胶性质的影响，为指导和设定下一步保护益生菌的试验提供了试验参数。根据结果得出，EDTAD添加量为0.3%的改性大豆分离蛋白凝胶在酸性pH环境中凝胶网状结构紧缩，在碱性pH环境中凝胶网状结构舒展，具有良好的pH响应性。GDL浓度为1.2%时，改性大豆分离蛋白凝胶结构、溶胀率、pH响应性以及硬度最佳。最后，将制备的改性大豆分离蛋白凝胶应用到对益生菌的保护，制备出包含有益生菌的蛋白凝胶，并分别对处于不同pH环境的改性大豆分离蛋白凝胶进行菌落计数，并计算存活率。讨论了EDTAD添加量以及GDL浓度对益生菌的保护情况，并通过扫描电镜对蛋白凝胶的微观结构进行观察，得出EDTAD添加量0.3%，GDL浓度1.2%的改性大豆分离蛋白凝胶对益生菌的保护作用最佳。此结论与改性大豆分离蛋白凝胶的pH响应性结论相一致，符合试验设计的出发点。用乳清分离蛋白(WPI)作为原料，用三聚磷酸钠（STP）对乳清分离蛋白进行磷酸化处理，制备出STP改性的乳清分离蛋白。将制得的改性蛋白以GDL诱导蛋白凝胶，研究了凝胶的溶胀性、pH响应性、硬度等性质。对乳酸菌进行包埋，获得含有乳酸菌的改性蛋白凝胶。通过模拟人体胃肠道条件下验证pH响应性蛋白凝胶对益生菌的过胃酸保护作用。