專利名稱：高壓凝沉制備淀粉基控緩釋載體材料的方法及制得的材料和應用的制作方法
技術領域：
本發明涉及天然高分子材料在生物活性物質控制釋放領域的研究與開發領域，特別涉及利用高壓凝沉的方法調節淀粉基載體材料的控制釋放性能的方法和應用。
背景技術：
由于酶工程、發酵工程、基因工程等生物技術的進步，使得各類生物制造的功能性蛋白質和肽類、多糖和寡糖、脂質和脂肪酸等重要生理活性物質正以空前的速度和品種數量進入新型功能食品添加劑、配料的行列。這類功能食品添加劑、配料具有活性強、作用專一、對熱、光、PH值等敏感的特點，因此，在加工生產、儲存及人體內消化過程中， 易受光、溫度、氣體、PH值、微生物及酶等條件的影響失活、品質劣變。開展在加工生產、儲存及人體內消化過程中易失活、品質劣變的功能性食品成分、配料和添加劑的高效化利用技術及裝備已成為國內外功能食品研究矚目的熱點。因此，以實現功能食品組分控釋傳輸的新型功能食品組分傳輸釋放系統的開發和利用已經成為現代食品加工和吸收利用中迫切發展的關鍵新技術。而作為傳輸釋放系統的載體材料起著關鍵的作用。目前可單獨或與其它材料混合用作控緩釋載體材料的淀粉深加工產品主要有環糊精、麥芽糊精與淀粉糖漿、多孔淀粉、烯基琥珀酸酯淀粉、羧甲基淀粉等。然而淀
粉及其深加工產品本身的結構及性質限制了其作為載體材料的加工應用性能，有些產品雖然乳化性較好，但成膜性較差、固形物含量較低；有些產品雖然具有抑制芯材的釋放、抗氧化性強等功能，但乳化性較差，形成的乳狀液不穩定。另一方面，目前國內的產品普遍存在一種材料應用在所有產品上，產品的針對性不強等問題，產業化和廣泛應用還有賴于相關技術和配套設備的完善。并且這些載體材料的多羥基結構使其具有較強的親水性，在食品加工過程中由于其較強的親水性而使得所包埋的食品功能添加劑易提前損失或被破壞，因而目前的大多數淀粉基控緩釋體系并未真正解決食品功能添加劑的高效利用問題。此外，食品功能添加劑除了在食品加工過程中能夠保持良好活性或功能外，真正體現其功能價值的途徑是能夠被人體消化吸收利用，而天然淀粉由于可被人體腸道中的淀粉酶消化吸收致使功能因子快速釋放故不能直接做為功能因子口服消化道靶向控緩釋載體材料。但經研究發現若將淀粉進行適合的結構重組或修飾，可使其在人體上消化道內被淀粉酶降解消化的速度發生改變，從而可以成為理想的消化道靶向控緩釋系統的新型載體材料。本發明申請人利用物理重組和化學修飾調控淀粉分子的重聚集行為，構筑了抗消化淀粉控釋載體材料，并用于5-氨基水楊酸和多肽蛋白質藥物的口服結腸靶向控制釋放給藥系統。此外，還利用不同抗消化性能的改性淀粉實現了香精、功能性蛋白和多肽的靶向控制釋放和加工過程的穩態化(ZL2004 I 0015367. 7、ZL2006 I 0036456. 9、ZL2006 I 0037094. 5、ZL2008 I0198341. 9)。目前，淀粉消化性能調控的方法主要有化學、生物和物理的方法。對淀粉分子進行化學修飾是改變淀粉的消化速度最常用的方法。已有研究表明，改性淀粉的消化性能因改性試劑、改性程度的不同而不同。Wootton M.等人(Wootton M. and ChaudhryM. A., In-Vitro digestion of hydroxypropyl derivatives of wheat starch:Effectof substitution on the products of partial digestion by porine pancreaticalpha-amy lase. Starch/ Starke 1981，33 : 168-170 ;Azemi B. M. N. and WoottonM. , In-vitro digestibility of hydroxypropyl maize, waxy maize and high amylosemaize starches. Starch/ Starke. 1984，36:273-275)研究發現輕丙基醚化會增大小麥、木薯淀粉的消化性能，但卻降低蠟質玉米和高鏈淀粉的消化速度。本發明申請人所在團隊系統研究了羥丙基和羧甲基醚化、交聯、酯化等化學改性對淀粉的消化性能和抗消化性能的影響，揭示了羥丙基化、羧甲基化、交聯、酯化對木薯淀粉和玉米淀粉消化速度和消化程度的影響規律(陳玲，盧聲宇，溫其標.羧甲基化對淀粉消化性能和抗酶解性能的影響.華南理工大學學報.1999，27:79-84 ;盧聲宇.醚化淀粉的消化性及抗酶解淀粉的研究.華南理工大學碩士學位論文.1999 ;鄒芳建，李曉璽，陳玲，李琳.RS4型抗消化淀粉的結晶結構及消化性能研究 食品研究與開發2007，28 (4) : 1-4;李曉璽，陳玲，李琳，李冰 Effectof Cross-linking of POCl3 on in vitro Digestibility and Formation of Enzyme Resistant Starch of Tapioca Starch.食品科學 2006，27 (6) :64-68)。物理和生物方法改變淀粉消化性能方面，目前最常用的制備方法是通過淀粉分子的凝沉。研究多集中在通過原料的選擇和工藝的優化提高抗消化淀粉含量。研究發現，一方面，可以從原料育種上改變原淀粉性質，尤其是培育高直鏈淀粉含量產品提高淀粉抗消化性；另外，也可以在原料凝沉之前利用各種方法改變淀粉的結構，這也是目前研究的熱點。主要是預先對天然淀粉進行脫支、酸解處理改變淀粉的鏈淀粉含量以及分子量及其分布，進而最大限度地利于后續淀粉分子的凝沉和消化性能的改變。這也是目前調節淀粉消化性能的技術主要集中的方面(W02009023159、W02008087164、US2008279984、JP4482611-B1、US2007275155、US2006272634、W02006132895、US7276126、EP-A-0564893、EP-A-0688872)。另外，在調節淀粉消化性能的過程中新技術新方法的引入也極為重要，擠出技術或微波輻射、超高壓技術、超聲波技術、基因工程技術等顯示出廣闊的發展前景。除了基因工程技術和擠出技術在美國真正應用外，其他技術仍處于理論研究階段，尚未在工業中實際應用。2003年，美國MGP公司推出非轉基因小麥抗消化淀粉Fiber Star70TM，美國國民淀粉化學品公司開發基于轉基因的玉米抗消化淀粉N0VEL0SE 240和N0VEL0SE 260。國內對于控制淀粉的消化的研究始于上個世紀90年代，也主要通過淀粉分子的凝沉方法制備，主要開發了糊化凝沉法、酶法、糊化凝沉-酶法、酸解法等(ZL200610155338. X、ZL200710038695. 2,200810052150. I、200810051559. 1,200610123969. 3)，此外還開發了電解、超聲和微波制備抗消化淀粉的新方法(200910068405. 8)。制品中抗消化淀粉含量可以提高至20_40%。本發明申請人通過利用酶切支結合重聚集、強制重聚集、高溫高壓、捏合等物理方法和疏水側基化、親水側基化和交聯等化學方法改變淀粉分子的聚集態結構和鏈結構，有效地改變了淀粉中抗消化淀粉的含量，形成了通過酶脫支輔以凝沉技術和高溫高壓處理技術(ZL01 I 27741. 6、ZL 2003I 0112540. 0)，制備抗消化淀粉的新方法，抗消化淀粉含量可以達到40%以上。目前提高淀粉抗消化性能主要是利用淀粉在凝沉時分子中由于氫鍵的作用而重新締合形成抗消化淀粉及淀粉發生物理或化學變性引起結構變化而產生抗消化性能。當前淀粉的抗消化性能的改變主要還是以高直鏈淀粉為原料，采用反復凝沉加工處理為主，成本高、效率低。有關通過高壓凝沉處理調控淀粉的消化性能從而調節淀粉基載體材料的控制釋放性能的的研究工作在國內外還未見報道。
發明內容
為了解決上述現有淀粉基控釋載體材料的不足，本發明的首要目的是提供一種高壓凝沉制備淀粉基控緩釋載體材料的方法。本發明的另一目的是提供上述方法制備的淀粉基控緩釋載體材料。本發明的再一目的是提供上述淀粉基載體材料在功能性組分控制釋放中作為載體材料的應用。本發明的目的通過下述技術方案來實現一種高壓凝沉制備淀粉基控緩釋載體材料的方法，包括以下步驟 (I)淀粉分子的高壓凝沉將含水質量為40 98%的淀粉乳攪拌均勻，經糊化處理后；將充分糊化的淀粉糊在溫度4-90°C，壓力為5-50MPa的條件下高壓凝沉處理0. 5_6h，然后將其用水稀釋成2-25%質量濃度的淀粉基水分散體；(2)淀粉基水分散體包衣液制備將上述得到的淀粉基水分散體按照淀粉的干基質量添加l-15%w/w的增塑劑，攪拌6-12h，得到淀粉基水分散體包衣液，即為淀粉基控緩釋載體材料。優選地，所述糊化處理的條件為溫度70_140°C，壓力2_20MPa。優選地，所述增塑劑為甘油、1，2_丙二醇或聚乙二醇(400、6000等)。所述淀粉基控緩釋載體材料的應用采用通用包衣方法利用淀粉基水分散體包衣液對活性功能成分的微粒、微丸或片劑進行包衣，得到具有不同控制釋放性能的淀粉基口服消化道控釋薄膜包衣系統，將該薄膜包衣系統用于對功能活性成分的控制釋放。本發明與現有技術相比，具有如下優點和有益效果(I)淀粉分子凝沉實際上是糊化的淀粉分子通過氫鍵重新聚集、排列的結果。本發明研究發現，高壓作用可使淀粉分子鏈之間的距離縮小，能有效地誘導和調控淀粉分子間的相互作用，使它們之間的力場發生疊加和協同轉化，強化淀粉分子間的氫鍵締合作用。本發明首次利用高壓凝沉的方法調節淀粉基載體材料的控制釋放性能，將糊化的淀粉分子通過氫鍵重新聚集，經高壓強化淀粉分子間的氫鍵締合作用，從而成功地制備出淀粉基控緩釋載體材料。該方法制備的淀粉基控緩釋載體材料具有價廉易得，生物相容性好、本身安全母。(2)本發明采用高壓凝沉的物理方法改造淀粉分子結構，從而調節淀粉的抗消化性能，進而制備出新型抗消化淀粉，并以此作為消化道不同部位靶向控釋系統的載體材料，可以顯著提高藥物的消化道靶向性。本發明中所使用的淀粉沒有特別限制，可以是谷類淀粉、薯類淀粉、豆類淀粉和其他淀粉等。(3)淀粉載體材料的抗消化性能在14-39. 2%之間時，調節包衣液中的增塑劑和包衣量可使淀粉載體材料達到小腸靶向和結腸靶向控緩效果，其中小腸靶向釋系統在人工胃液中的釋放量〈15%，釋放量>90%，具有良好的小腸靶向釋放性能；結腸靶向控緩釋系統在結腸部位釋放率達80%以上，在人體上消化道內泄漏量小于15%。
具體實施例方式下面結合實施例，對本發明作進一步地詳細說明，但本發明實施方式并不僅限于此。實施例I(I)淀粉分子的高壓凝沉將含水量為85%的玉米淀粉乳1kg，放入高溫高壓反應釜中，攪拌均勻，在溫度100°c，壓力15MPa的條件下使淀粉充分糊化；將充分糊化的淀粉糊在溫度4°C，壓力為50MPa的條件下高壓凝沉處理2h，然后將其用水稀釋成10%的淀粉基水分散體備用。另取一定量的淀粉基水分散體經干燥后采用美國谷物化學家協會AOAC991. 43標準方法測定其抗消化淀粉含量為39. 2%。(2)淀粉基水分散體包衣液制備將上述得到的淀粉基水分散體按照淀粉的干基質量添加10%、15% (w/w)的增塑劑甘油，在磁力攪拌器上攪拌塑化8h，得到淀粉基水分散體包衣液，即為淀粉基控緩釋載體材料。 (3)淀粉基控緩釋載體材料對功能組分的控制釋放以牛血清白蛋白為模型功能組分，將牛血清白蛋白與微晶纖維素(牛血清白蛋白與微晶纖維素的質量比為I :3)充分混合，在擠出-滾圓機中制得直徑為I. 4-1. 7mm的微丸，然后在流化床包衣機中將步驟(2)中得到的淀粉基水分散體包衣液在30°C下均勻的包裹在牛血清白蛋白微丸表面，包衣增重為30%，得到牛血清白蛋白淀粉基薄膜包衣微丸，其在胃液、小腸液和結腸液中的釋放性能如表I所示，說明該淀粉基載體材料具有口服結腸靶向控釋載藥的效果。表I增塑劑_BSA的釋放度(％)_
權利要求
1.一種高壓凝沉制備淀粉基控緩釋載體材料的方法，其特征在于，包括以下步驟 (1)淀粉分子的高壓凝沉將含水質量為40 98%的淀粉乳攪拌均勻，經糊化處理后；將充分糊化的淀粉糊在溫度4-90°C，壓力為5-50MPa的條件下高壓凝沉處理0. 5_6h，然后將其用水稀釋成2-25%質量濃度的淀粉基水分散體； (2)淀粉基水分散體包衣液制備將上述得到的淀粉基水分散體按照淀粉的干基質量添加l-15%w/w的增塑劑，攪拌6-12h，得到淀粉基水分散體包衣液，即為淀粉基控緩釋載體材料。
2.根據權利要求I所述的制備方法，其特征在于，所述糊化處理的條件為溫度70-14(TC，壓力 2_20MPa。
3.根據權利要求I或2所述的制備方法，其特征在于，所述增塑劑為甘油、1，2-丙二醇或聚乙二醇。
4.權利I或2或3所述方法制備的淀粉基控緩釋載體材料。
5.權利要求4所述的淀粉基控緩釋載體材料的應用，其特征在于，利用淀粉基水分散體包衣液對活性功能成分的微粒、微丸或片劑進行包衣，得到具有不同控制釋放性能的淀粉基口服消化道控釋薄膜包衣系統，將該薄膜包衣系統用于對功能活性成分的控制釋放。
全文摘要
本發明公開了一種高壓凝沉制備淀粉基控緩釋載體材料的方法及制得的材料和應用，包括以下步驟(1)將含水質量為40～98%的淀粉乳攪拌均勻，經糊化處理后；將充分糊化的淀粉糊在溫度4-90℃，壓力為5-50MPa的條件下高壓凝沉處理0.5-6h，然后將其用水稀釋成2-25%質量濃度的淀粉基水分散體；(2)將上述得到的淀粉基水分散體按照淀粉的干基質量添加1-15%w/w的增塑劑，攪拌6-12h，得到淀粉基水分散體包衣液，即為淀粉基控緩釋載體材料。本發明方法工藝簡單、無污染且制備的載體材料具有價廉易得，生物相容性好、安全無毒等優點，用于對功能活性成分的口服消化道靶向控制釋放。
文檔編號A61K47/36GK102824642SQ20121030185
公開日2012年12月19日 申請日期2012年8月23日 優先權日2012年8月23日
發明者陳玲, 李曉璽, 黃曉儀, 蘇健裕, 別平平 申請人:華南理工大學