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硒蛋白微胶囊的制备、结构表征及体外消化特性研究

时间:2020-08-13 作者:蔡杰 来源: 阅读量:

2020年7月,国家富硒农产品加工技术研发专业中心程水源教授、蔡杰副教授在《食品工业科技》(全国中文核心期刊)上发表“硒蛋白微胶囊的制备、结构表征及体外消化特性研究”的研究性论文(2020, 41(14): 29-35.)。

研究背景

硒(Se)是人体必需微量元素之一,在体内主要以硒蛋白、硒酶、硒核糖核酸以及硒多糖等多种有机硒形式存在,且基本存在形式为硒蛋白,具有抗氧化、提高机体免疫力、防治克山病和大骨节病的功能。

高效膳食补硒剂的研发在我国乃至世界范围内都是有必要的、长期的以及巨大的需求。通过添加硒助剂是一种常见的富硒强化食品加工方法,有研究表明,采用硒营养液培育的蓝莓饲养小鼠,血清中超氧化物歧化酶和谷胱甘肽过氧化物酶分别升高了45.93%和55.94%。以及富硒青钱柳多糖较青钱柳多糖具有明显提高糖尿病小鼠免疫力的功效。然而,植物硒蛋白作为一种生物活性物质,在强酸或过热等环境中易被破坏,另外由于其特殊气味,限制了硒蛋白在食品加工中的应用。有研究表明以海藻酸钠包埋活性肽可以提高稳定性以及缓释作用,控制活性物质释放速率,增强生物利用率。若提高硒蛋白稳定性和生物利用度将推进其作为有效硒助剂应用于富有机食品的开发。

研究方法

课题组以海藻酸钠为壁材,CaCl2溶液为固化液,采用锐孔凝固浴法微囊化硒蛋白,并以硒蛋白包埋率为响应值,通过响应面试验优化硒蛋白微胶囊的制备工艺。进一步通过扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、热重分析仪(TGA)以及体外模拟消化试验对硒蛋白微胶囊的微观形态、分子结构、热稳定性及胃肠道消化特性进行了研究。

研究结果与讨论

通过响应面分析确定海藻酸钠浓度1.6%(w/v)、CaCl2浓度为2%(w/v)和包埋操作温度49 ℃为最佳工艺条件。结果表明:在此条件下硒蛋白包埋率为87.4%,平均粒径为(848.1±60.2)μm。经过海藻酸微胶囊包埋后,硒蛋白的特殊气味得到了有效掩盖。通过SEM结果可以直观观察到硒蛋白被完整有效地包裹在海藻酸钠微胶囊中。红外光谱图进一步证实了海藻酸钠形成的微胶囊结构成功负载了硒蛋白。TGA分析表明硒蛋白经海藻酸微胶囊包埋后,其热稳定性得到了明显的提高。此外,微囊化的硒蛋白在模拟胃液中消化2 h仅释放8.9%,在模拟肠液中消化13 h后累计释放88.2%,表明微囊化的硒蛋白可以有效减少其在胃液中的破坏,提高其在肠液中的缓释能力。

图1各因素相互作用对包埋率的影响:a为包埋温度与海藻酸钠浓度,b为CaCl2浓度与海藻酸钠浓度,c为CaCl2浓度与包埋温度

图2扫描电子显微镜图及粒径分布图:a为硒蛋白(×2000倍),b为空白钠微胶囊(×100倍),c为硒蛋白微胶囊(×500倍),d为硒蛋白微胶囊(×30倍),e为粒径分布图

图3硒蛋白微胶囊表征图:a为红外光谱图(a:硒蛋白、b:空白微胶囊、c:硒蛋白微胶囊),b为硒蛋白微胶囊热重分析曲线图,c为硒蛋白微胶囊体外模拟消化累计释放曲线

基金项目

该研究获得中国科协“青年人才托举工程”项目(2018QNRC001),湖北省“楚天学者计划”人才项目,湖北省技术创新专项(重大项目)(2019ABA113),恩施州科技计划项目(D20170041,I20180002,D20190003),武汉轻工大学杰出青年科学基金项目(2018J01),武汉轻工大学引进(培养)人才科研启动项目(2016RZ22),恩施州公共检验检测中心标准化研究项目和恩施市科技支撑项目的支持。

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