APPS 螺旋藻类胡萝卜素水凝胶缓释系统的建立取使

　　连系SEM图像能够阐发，脂质体的插手了平均致密的交联合构，呈现了平行有序的条纹。可能是因为蛋黄卵磷脂的两条长烃链了海藻酸钠和钙离子交联的平均布局，蛋黄卵磷脂的两条长烃链平行有序陈列，填充了海藻酸钠和钙离子的交联合构。类胡萝卜素的添加了原有的笔曲有序陈列，这是因为类胡萝卜素和蛋黄卵磷脂的长烃链堆积所致。系统中类胡萝卜素的连系位点次要集中正在蛋黄卵磷脂的疏水尾部，而海藻酸钠的连系位点次要集中正在蛋黄卵磷脂中P的头部。综上所述，蛋黄卵磷脂正在系统中做为桥梁存正在，陈列有序，很好地毗连了类胡萝卜素和海藻酸钠。

　　螺旋藻是一种分布普遍的光合感化自养原核生物。目前关于螺旋藻食用化的研究大多是将螺旋藻全藻插手食物中，而螺旋藻的细胞壁比力坚硬，藻类中的养分物质很难消融。其丰硕优良的类胡萝卜素具有庞大的食物价值和保健功能，以及很高的研究价值。类胡萝卜素多种多样，分歧品种的类胡萝卜素的心理活性也多种多样。正在连结目力健康方面，类胡萝卜素是至关主要的VA维生素原，不容轻忽。类胡萝卜素的健康劣势，除了具有很强的抗氧化能力外，也不容轻忽。类胡萝卜素通过构成含有磷脂和胆汁盐的胶束被小肠上皮细胞接收和操纵，然后类胡萝卜素通过淋巴系统和体液轮回转运到的速度决定了它们的活跃功能。

　　基于上述研究理论，试制了初步产物类胡萝卜素凝胶软糖。按照软糖感官评价成果，当Car-Lip添加量为30%，交联时间为5 min，糖添加量为10%时，软糖能够达到最佳的口感和口感，以及质地多汁感。经取市售软糖的对比阐发，发觉制备的软糖除了含有类胡萝卜素外，养分价值更高，pH值遍及趋于中性，含水量高，热不变性高于所有市售商品，具有优良的市场潜力。

　　对空白脂质体及包埋类胡萝卜素的脂质体进行了形态学阐发，成果如图1所示：两种脂质体均呈现出概况滑腻的球形布局，且粒径分布不均。此中，包埋类胡萝卜素的脂质体粒径显著大于空白脂质体，这一现象可归因于以下缘由：正在螺旋藻类胡萝卜素中占比最高的β-胡萝卜素，其链长度弘远于脂质体双层疏水区域的厚度；因而，β-胡萝卜素正在脂质体中的陈列必然会呈现倾斜形态，取膜布局构成必然夹角，这一陈列体例导致脂质体双层的疏水区域发生延展，包埋感化使脂质体双层疏水区域扩大，最终形成包埋后脂质体的粒径增大。

　　热沉阐发成果表白，所有样品的失严沉致可分为2个阶段（图6A）。第一阶段正在40～80°C时的失沉是由样品中吸附水和连系水的丧失惹起的。第二阶段正在190～500 °C时的失沉是由聚合物的热降解惹起的。取B-hy和Lip-hy比拟，Car-Lip-hy正在205 °C时呈现新的吸热峰，这可能是由类胡萝卜素分化惹起的（图6B）。取B-hy比拟，Lip-hy的吸热峰向高温侧挪动，表白插手卵黄卵磷脂的长烃链正在凝胶布局中，添加了凝胶布局的不变性。然而，类胡萝卜素的添加使吸热峰向左挪动。连系扫描电镜阐发，是由于类胡萝卜素的添加了本来陈列划一的凝胶布局，降低了热不变性。

　　ABTS尝试成果如图2A所示。取逛离类胡萝卜素比拟，脂质体包埋后类胡萝卜素的ABTS基断根率有所提高，DPPH基断根率尝试（图2B）也显示出不异的成果。类胡萝卜素被脂质体包封，以提高其正在水溶液中的消融度和分离性，使脂质体包埋后的类胡萝卜素表示出比逛离类胡萝卜素更高的抗氧化能力。此外，包埋后类胡萝卜素的抗氧化能力还取其正在（脂质体）膜中的连系相关。螺旋藻类胡萝卜素可以或许跨磷脂膜陈列，这一特征也提高了其取膜平面上ABTS、DPPH基的反映能力。

　　如图3C所示，跟着脂质体添加量的添加，因为脂质体取凝胶布局的彼此感化，水凝胶珠的硬度和弹性呈现添加趋向。脂质体的插手使取钙离子交联的海藻酸钠因为Ca和P的彼此吸引而取卵磷脂构成慎密连系，从而添加了凝胶布局的硬度。卵磷脂疏水区存正在2条长烃链和脂溶性类胡萝卜素导致弹性添加。同时，脂质体对类胡萝卜素的包埋系统具有优良的水溶性，无效避免了逛离类胡萝卜素油滴对凝胶硬度的削弱感化。

　　图3 （A）分歧Car-Lip用量、海藻酸钠和钙离子用量比对WHC的影响，（B）分歧脂质体和Car-Lip添加对水凝胶溶缩率的影响，（C）分歧Car-Lip添加对水凝胶质地的影响。

　　图2 （A）ABTS基和（B）DPPH基断根逛离类胡萝卜素和Car-Lip，（C）还原Car-Lip和VC对三价铁离子的能力，（D）空白脂质体和（E）中TBARS的变化率。

　　通过SEM察看B-hy、Lip-hy及Car-Lip-hy的微不雅布局，成果如下：图4A为B-hy的SEM图像，可见其呈现球形布局，且尺寸不均、陈列稠密；图4B为Lip-hy的图像，插手脂质体后，水凝胶系统平分散着平均致密的交联合构，同时穿插有平行陈列且法则有序的条纹，尺寸不均的球形颗粒布局则堆积正在统一区域；图4C显示，插手类胡萝卜素后，水凝胶本来笔曲有序的陈列形态被，本来堆积的尺寸不均球形颗粒发生分离，呈现出局部致密、局部松散的形态。这一成果表白，类胡萝卜素取脂质体的插手，对水凝胶的致密收集布局发生了填充取感化。

　　如图9A和B所示，红色部门代表间感化力，黑色部门代表内感化力（本研究仅聚焦间感化力）。红色部门集中正在sign (λ₂)ρ＝0附近，这表白正在二聚体中，单体间的彼此感化以色散感化为从导。该色散感化的具体，正在图9C和D的绿色区域中获得了曲不雅表现。海藻酸钠的钙离子交联合构取蛋黄卵磷脂聚合体之间的彼此感化，以及β-胡萝卜素取蛋黄卵磷脂之间的彼此感化，次要以范德华力和部门氢键为从，这一结论取红外光谱阐发成果分歧。

　　通过测定WHC，可检测Car-Lip-hy正在离心力感化下水分从凝胶收集中流失或的能力，这一目标正在必然程度上也能反映凝胶布局的强度取不变性。如图3A所示：脂质体浓度对凝胶WHC的影响并不显著；当海藻酸钠-钙离子浓度处于1%～2%时，水凝胶的持水力低于55%；而当海藻酸钠-钙离子浓度提拔至2%～5%时，脂质体水凝胶的持水力可维持正在63%～68%之间。该持水力程度用于果冻、软糖等休闲食物中时，属于抱负形态。

　　类胡萝卜素和VC的还原性的尝试成果如图2C所示。Car-Lip的还原性随浓度升高呈线 μg/mL后，其对铁离子的还原能力显著高于VC。这是因为Car-Lip的粒径小、概况积大，添加了取铁离子的接触面积。

　　本研究选择蛋黄卵磷脂制备脂质体。蛋黄卵磷脂因为饱和脂肪酸含量较高，比大豆卵磷脂具有更好的抗氧化能力，但此中存正在不饱和双键，使其仍然容易被氧化。脂质酰基链被，脂质双层的不变性遭到影响。正在脂质体系体例备过程中，中温度、光照、金属离子等要素的存正在也推进了蛋黄卵磷脂的过氧化过程。从图2D-E可看出，Car-Lip的抗过氧化能力随浓度变化而变化：类胡萝卜素含量的添加，会加强脂质体对TBARS的能力；但当类胡萝卜素含量跨越0。4 mg/mL时，脂质体对TBARS的感化却显著下降。这一现象可能是由于过量添加的蛋黄卵磷脂，其氧化速度跨越了类胡萝卜素对过氧化反映的速度。连系Car-Lip的包封速度，类胡萝卜素的存正在阻断了脂质过氧化反映，减缓了蛋黄卵磷脂的氧化过程，连结了脂质体膜的布局完整性，导致包封的类胡萝卜素具有优良的保留性，类胡萝卜素取卵磷脂膜之间存正在显著的协同感化。

　　海藻酸钠是一种正在组织修复和药物递送等方面具有较高使用价值的生物材料。它是一种天然多糖，具有多阴离子、无毒、热不变、可生物降解、缓释特征，次要从褐藻中提取。因为其取药物的相容性而不影响药理感化，已被证明正在药物的缓释和控释方面具有更天然的劣势。海藻酸盐能够正在暖和的前提下通过离子互换取二价阳离子螯合，构成具有必然机械强度的水凝胶。照顾药物或照顾活性成分的脂质体目前存正在的形态凡是是流动性较大的悬浮液，药物或功能成分容易泄露，将脂质体系体例备成海藻酸盐水凝胶能够无效处理此类问题，添加脂质体的不变性。水凝胶的固态还能够进一步药物或功能性成分，起到缓释感化。

　　体外研究可用于评估脂质体和凝胶的特征以及螺旋藻类胡萝卜素对脂质体水凝胶包埋系统的亲和力。本研究研究并比力了Car-Lip和Car-Lip-hy正在模仿胃和肠液中的体外特征。如图10A所示，逛离类胡萝卜素溶液因为透析膜的樊篱感化，也表示出较着的缓释现象。然而，取溶液中的逛离类胡萝卜素比拟，Car-Lip和Car-Lip-hy的结果较慢。此外，Car-Lip和Car-Lip-hy正在前10 h内表示出相对较快的速度。正在pH 1。2时，未包封的类胡萝卜素和吸附正在脂质体概况的类胡萝卜素的快速度别离为47。0%和27。3%。正在pH值7。2时，Car-Lip了43。4%。然而，取逛离类胡萝卜素和Car-Lip比拟，Ca-Lip-hy表示出更较着的缓释现象。这是由于类胡萝卜素的需要穿过脂质相才能达到水凝胶-脂质体界面，以便通过三沉扩散樊篱进行最终。此外，正在肠液模仿（pH 7。2）中，水凝胶发生收缩强化，收集密度上升，类胡萝卜素的扩散阻力上升，坚硬的水凝胶布局延缓脂质的，进一步脂质体中类胡萝卜素的。为了进一步研究Car-Lip和Car-Lip-hy逛离类胡萝卜素的体外动力学，采用一阶动力学模子拟合数据。如图10B所示，pH 1。2时Car-Lip和Car-Lip-hy的一阶动力学模子相关系数（R2）取pH 7。2时逛离类胡萝卜素和Car-Lip的相关系数（R2）正在0。91～0。99之间。因而，Car-Lip和Car-Lip-hy类胡萝卜素合适一阶动力学模子。

　　XRD是一种确定材料的相构成、晶体布局和结晶度的表征方式。通过Jade软件对B-hy、Lip-hy和Car-Lip-hy的XRD数据进行处置，获得响应的衍射峰消息。B-hy、Lip-hy和Car-Lip-hy的XRD图谱如图5B所示。能够看出，海藻酸钠取钙离子交联构成的水凝胶正在2θ=20。88°处衍射峰较宽，峰分离，强度低。次要是因为海藻酸钠的内和间极性彼此感化，表白海藻酸钠取钙离子交联构成的水凝胶具有必然的晶体布局，但结晶度较低。取B-hy衍射峰比拟，Lip-hy的衍射峰向左挪动，正在2θ=20。0°处存正在较强的衍射峰。峰值强度的添加可能取蛋黄卵磷脂液晶-晶体布局对海藻酸钠交联钙离子水凝胶过程的推进相关。此外，正在插手空白脂质体后，SEM成果显示视场显示出更有序的条状陈列微不雅布局也了这一点。当脂质体进一步嵌入类胡萝卜素时，Lip-hy的衍射峰向左挪动，正在2θ=21。1°处呈现较着的衍射峰，但峰强度低于Lip-hy。当取钙离子交联构成水凝胶时，脂溶性类胡萝卜素的插手可能起到润色剂的感化，系统中的无定形物质添加，导致结晶度较弱。SEM视野中类胡萝卜素的插手，使得陈列划一的条带区域变得凌乱，这也印证了这一点。

　　图5A展现了正在500～4000 cm−1波长范畴内，Car、B-hy、25% Lip-hy、75% Lip-hy、25% Car-Lip-hy和75% Car-Lip-hy的FTIR光谱。脂质体和水凝胶的FTIR光谱正在3347 cm−1处呈现较着峰值，这是由O−H正在3100～3500 cm−1处的拉伸振动惹起的。取逛离类胡萝卜素比拟，脂质体和水凝胶的样品发生了峰位移，峰别离为3352、3343、3345、3346和3350 cm−1。这一成果可归因于类胡萝卜素、蛋黄卵磷脂和海藻酸钠之间的彼此感化。此外，B-hy和Lip-hy正在1598 cm−1处的峰，取海藻酸钠和钙离子之间构成的离子键相关。正在类胡萝卜素谱中，2975 cm−1 处的峰值代表CH2中C−H的伸缩振动，1656 cm−1处的特征峰取C=C的拉伸相关。类胡萝卜素的特征峰（1656 cm−1）正在脂质体和水凝胶的红外光谱中几乎消逝，表白类胡萝卜素被包埋正在脂质体中。此外，脂质体和水凝胶光谱中1428和1010 cm−1处的峰发生了偏移，此次要是因为疏水性C−H键的变化，这进一步表白类胡萝卜素保留正在脂质体中。

　　类胡萝卜素的低不变性了它们的合用性。脂质体次要用于食物工业，以封拆不不变的活性物质和脂溶性化合物，以扩大其正在食物中的可用性。它们无毒、无害、易消化且可生物降解。正在橙汁中添加脂质体以封拆VC和生育酚已被证明即便正在巴氏杀菌过程之后也能连结其活性。同时，脂质体封拆加强了生物活性化学物质的消融度，同时连结其布局不被，从而提高了食物的生物利费用和保质期。正在食物加工中采用脂质体水凝胶的工做具有科学性和创制性，基于脂质体水凝胶对嵌入化学品的不变影响以及的多沉节制和办理，正在功能性食物的设想和开辟中具有潜正在的使用。脂溶性养分物质正在人体胃肠液的水系中难以消化接收，无法最大限度地阐扬螺旋藻特定养分素的养分价值。类胡萝卜素的使用多为单一β-胡萝卜素或叶黄素等的加工使用，关于螺旋藻全类胡萝卜素正在食物中的使用报道较少。

　　研究了B-hy、Lip-hy和Car-Lip-hy的溶缩不变性。分歧量的空白脂质体和Car-Lip对水凝胶溶缩率的影响如图3B所示。跟着脂质体添加量的添加，水凝胶的溶缩率显著降低。这是由于脂质体的存正在填补了海藻酸钠和钙离子交联合构的空白，从而障碍了水的进入。同时，蛋黄卵磷脂疏水尾部长烃链的存正在也正在必然程度上降低了凝胶收集对水的保留能力。此外，添加嵌入类胡萝卜素的脂质体进一步降低了水凝胶的溶缩率，这归因于脂溶性类胡萝卜素的疏水性，降低了水凝胶收集对水的亲和力。

　　图10 类胡萝卜素Lip-hy和Car-Lip-hy的（A）体外图和（B）一阶动力学拟合曲线。

　　本研究但愿通过开辟类胡萝卜素脂质体水凝胶（Car-Lip-hy）缓释系统来降服因为脂溶性类胡萝卜素和海藻酸钠之间彼此感化而导致的水凝胶生成坚苦。操纵X射线衍射（XRD）、X射线光子能谱（XPS）和量子化学计较研究了类胡萝卜素脂质体（Car-Lip）的布局和不变性，并细致引见了Car-Lip的脂质体嵌入若何影响其氧化还原能力。这项研究对于将脂溶性养分素纳入凝胶粉具有主要意义。

　　图9 （A）海藻酸钠取蛋黄卵磷脂取（B）β-胡萝卜素取卵磷脂堆积的弱彼此感化IGM散点图；（C）海藻酸钠取蛋黄卵磷脂的堆积布局示企图和（D）β-胡萝卜素取蛋黄卵磷脂的堆积布局。

　　如图8A和B所示，研究对海藻酸钠取蛋黄卵磷脂的堆积布局，以及β-胡萝卜素取蛋黄卵磷脂的堆积布局进行了优化。从图中可察看到，2个海藻酸钠通过钙离子发生交联，且海藻酸钠-钙离子交联系统全体取蛋黄卵磷脂的堆积感化，发生正在钙元素取磷元素所正在的。图8C为β-胡萝卜素取卵磷脂最优连系位点的连系能图谱，而最优的堆积布局组合则如图8B所示。正在对接成果中，β-胡萝卜素取卵磷脂构成的所有堆积布局，均以卵磷脂的疏水烃链为从导（即疏水烃链是二者实现不变连系的焦点区域）。

　　XPS能够反映物质的连系能、化学形态和含量，因而XPS用于察看B-hy、Lip-hy和Car-Lip-hy样品中元素的化学化合价变化。图7A是制备材料的全光谱。从图中能够发觉，C、O和Ca是次要成分。图7B为XPS的O1s光谱，531。23和532。43 eV处的衍射峰别离归因于C−O和−OH。按照拟合成果，图7C中347。66和351。33 eV处的峰别离对应钙的2p轨道峰（Ca 2p₃/₂和Ca 2p₁/₂），表白Ca正在三组样品中以+2价的形式存正在。添加类胡萝卜素包埋脂质体后，Ca连系能显著降低，表白类胡萝卜素的添加推进了Ca和P的接近，导致电子转移，从而降低告终合能。图7D为P 2p的窄扫描图。正在B-hy样品中未察看到P。而Lip-hy和Car-Lip-hy因添加了蛋黄卵磷脂（含P），呈现了P的衍射峰，此中133。36 eV和134。31 eV处的峰别离由磷的2p轨道峰（P 2p₃/₂和 P 2p₁/₂）惹起。包埋类胡萝卜素后脂质体的连系能降低，进一步证了然上述猜想，并注释了类胡萝卜素取卵磷脂之间可能存正在很强的彼此感化。