基于离子液不同极性玉米醇溶蛋白柔性纳米颗粒的制备及其油-水界面吸附机制的研究

Colloidal particles formed from zein may carry active substances to apply the body. However, colloidal particles formed from natural zein had strong rigidity, which limited its application. Nano-particles could be formed from zein as the medium polarity changed. The rules of aggregation and molecular structure properties of flexible zein nanoparticles with various polarities were investigated based on ionic liquids provided different polarities media environments and protein-glutamine changed the flexibility of zein. At the same time, the flexible zein nanoparticles with various polarities were collected by conductive electric field aggregation method. In view of human body is a complex system of emulsion, the flexible nano-particles were used to prepare two types of oil-in-water and oil-in-water emulsions. The rules and adsorption mechanism of the flexible nano-particles at oil-water surface were analyzed. Meanwhile, the configuration rules and structure of the flexible nano-particles were obtained. A regulatory model that effectively improved the oil-in-water interface adsorption was established. The research will provide a kind of multifunctional flexible nanoparticle with special structure, and a theoretical basis for improving the functional properties of zein and expanding its applications.

玉米醇溶蛋白形成的胶体颗粒可运载活性物质，但是天然玉米醇溶蛋白形成的胶体颗粒具有较强的刚性，限制了其在机体的应用。本项目基于玉米醇溶蛋白在介质极性变化时可形成胶体颗粒为基础，利用不同类型离子液提供不同极性的介质环境、谷胺酰胺酶改变玉米醇溶蛋白的柔性，制备不同极性玉米醇溶蛋白柔性纳米颗粒，分析该纳米颗粒形成的条件和性质。利用外接电场对其进行收集。人体是一个复杂的乳化体系，将该纳米颗粒用于制备油包水和水包油2种乳化液，分析不同极性玉米醇溶蛋白柔性纳米颗粒在乳化界面吸附的规律和机理；此外研究在2种类型乳化液相互转变过程中，不同极性玉米醇溶蛋白柔性纳米颗粒在界面吸附的变化规律，建立有效的调控纳米颗粒界面吸附模型。我们希望利用玉米醇溶蛋白这种特殊的结构构建一种新颖的多功能柔性纳米颗粒，为改善玉米醇溶蛋白运载活性物质等功能性质和拓宽其应用领域奠定理论基础。

针对玉米醇溶蛋白刚性强、环境适应能力差的特性，本研究拟以具有强自组装能力的玉米醇溶蛋白为研究对象，通过外界条件的调控，成功获得了具有不同极性的柔性玉米醇溶蛋白分子，并且提出了柔性玉米醇溶蛋白分子结构模型。采用反溶剂法诱导柔性玉米醇溶蛋白形成纳米颗粒。全面探讨了柔性玉米醇溶蛋白纳米颗粒的基本形态、理化性质和乳化特性。同时系统的研究了不同极性柔性玉米醇溶蛋白纳米颗粒在油-水界面的吸附规律和机理，并且提出了不同极性柔性玉米醇溶蛋白纳米界面吸附的模型，为高效的纳米颗粒体系的构建和应用提供理论基础。首先，研究发现借助于介质极性和外界条件的调控可以有效的改善玉米醇溶蛋白的分子柔性，而且介质极性越高，分子柔性越大。另外，介质环境从极性向非极性转变诱导柔性玉米醇溶蛋白形成了纳米颗粒，控制介质极性转变程度可以控制纳米颗粒的极性。同时实验证实了不同极性柔性纳米颗粒在油-水比例不同时均表现出较强的界面吸附能力，分析了在不同离子介质环境下，柔性玉米醇溶蛋白纳米颗粒均具有较强的导电性和离子吸附能力。最后，在水包油和油包水2种乳化液转化时，不同极性柔性玉米醇溶蛋白纳米颗粒的吸附规律，分析了分子结构的变化，研制出了具有良好环境适应能力的植物蛋白纳米颗粒。该项目的研究成果对提高副产物的综合利用率和制备多功能纳米材料提供理论基础。