紫草素纳米粒子的制备及在饮料体系中的应用研究

作     者：何洁 

作者单位：南昌大学 

学位级别：硕士

导师姓名：刘伟;彭盛峰

授予年度：2023年

学科分类：0832[工学-食品科学与工程（可授工学、农学学位）] 07[理学] 070205[理学-凝聚态物理] 08[工学] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 083203[工学-农产品加工及贮藏工程] 0702[理学-物理学] 

主      题：紫草素 纳米粒子 溶解性 稳定性 饮料 

摘      要：紫草素(Shikonin)是一种从紫草类植物根部提取的疏水性植物多酚,具有抗炎、抗氧化、抗癌等多种生理功能。由于其着色能力强、可赋予食品令人愉悦的紫红色等优势,通常作为一种食品添加剂应用于食品、医药、纺织和化妆品等领域。然而,由于水溶度低和环境稳定性差,限制了紫草素的应用范围和场景。因此,开发出一种可以提高紫草素水溶性、稳定性和生物利用率的胶体递送体系具有重要意义。本课题首先探究了紫草素的溶解特性以及使用p H驱动法进行包埋的可行性和采用天然表面活性剂包埋对紫草素水溶性、稳定性的影响,然后采用天然表面活性剂与卵磷脂制备复合脂质纳米粒子,提高了紫草素的负载率,并进一步提高紫草素脂质纳米粒子的水溶性和稳定性,最后探讨了紫草素复合脂质纳米粒子在饮料体系中的应用情况。主要研究成果如下:首先探究了紫草素在不同p H环境下的碱性稳定性,基于紫草素的溶解特性,通过p H驱动法成功制备出天然表面活性剂(茶皂素、槐糖脂)稳定的紫草素纳米粒子。考察了紫草素纳米粒子的理化性质及其在不同环境下的稳定性和体外消化的生物利用率。结果表明,紫草素在pH 12条件下孵育,碱性稳定性最好,一小时后降解率不到2%,因此在短时间制备过程中紫草素化学降解的影响可忽略不计。包封率结果表明,茶皂素和槐糖脂包埋紫草素包封率可达95%以上,而鼠李糖脂的包封率不到20%,因此选用茶皂素和槐糖脂包埋紫草素。通过原子力显微镜观测紫草素纳米粒子的微观形貌,呈现圆球状。分析X射线衍射图发现紫草素与天然表面活性剂结合后处于无定形状态。在环境稳定性实验中,紫草素纳米粒子表现出具有良好的耐热性、耐光性和储藏稳定性。此外,体外消化实验表明,茶皂素和槐糖脂包埋可以提高紫草素的体外生物利用率。基于茶皂素和槐糖脂对紫草素水溶性和稳定性的提高,为进一步提高紫草素的负载率,制备了紫草素复合脂质纳米粒子,探究茶皂素(或槐糖脂)与卵磷脂复合对提高紫草素脂质纳米粒子的负载率和环境稳定性的影响。结果表明,茶皂素(或槐糖脂)与卵磷脂复合的紫草素脂质纳米粒子,其紫草素负载率提高至5%以上,并且耐热性、耐光性和p H、离子稳定性、抗冻融性和贮藏稳定性等环境稳定性以及体外生物利用率也进一步提高。X射线衍射和红外光谱结果表明紫草素与天然表面活性剂和卵磷脂间存在相互作用,包括晶态的转变和氢键的产生。最后考察了紫草素复合脂质纳米粒子在不同饮料体系(果味饮料、碳酸饮料和蛋白饮料)中的应用情况。结果表明,紫草素复合脂质纳米粒子能很好地溶于各种水溶性饮料中,具有耐热、耐光性能防止饮料在生产加工及运输储存中的色泽变化,但需要避免长时间高温杀菌和强光照射,更适合于4℃储藏。