植物糖原的提取纯化、结构修饰及应用研究进展

植物糖原是一种从植物的含糖突变籽粒中提取的碳水化合物聚合物,是天然的树枝状葡聚糖纳米颗粒大分子,安全性极高。植物糖原外紧内松的高度分支结构不仅赋予了其高保水性、低黏度、良好的分散稳定性、抗氧化性、抗菌性和成膜性等优异性能,还有优异的负载能力。因此,近年来植物糖原逐渐成为国内外研究的热点之一。然而,到目前为止鲜见关于植物糖原的提取纯化、结构分析和综合利用的报道。因此,本综述重点介绍植物糖原的结构与性质,继而探讨植物糖原的最新提取方法,并详细综述了其在食品领域中的应用,且对未来的研究前景进行了展望,旨在为扩大植物糖原的应用范围提供理论参考。

玉米植物糖原超声辅助提取工艺优化及其生物活性评价

本文主要探究超声辅助法从甜玉米中提取植物糖原(phytoglycogen,PG)的最佳工艺并对其理化性质和生物活性进行初步评价。该实验以PG的得率为指标,考查固液比、超声功率和超声时间对PG得率的影响,并利用正交试验优化工艺参数。在此基础上,研究了超声辅助法制备得到的PG的理化性能,并开展PG的体外抗氧化、细胞毒性、凋亡以及溶血评价。结果表明:正交试验优化后得到最佳工艺为固液比1:9(g/mL)、超声功率160 W、超声时间80 min,在此条件下实际得率为14.31%±0.38%;表征结果显示超声辅助法获取的PG颗粒尺寸低于传统水提醇沉法;体外抗氧化实验表明PG具有一定的抗氧化能力,尤其是对DPPH自由基更为敏感,在20 mg/mL时清除率达到54.58%±1.39%;生物安全性评价结果显示不同浓度的PG在与小鼠成纤维细胞(3T3)孵育24或48 h后,细胞存活率均高于95%;同时,PG也没有对细胞产生明显的凋亡效应,在最大浓度时,凋亡率低于7%;此外,在共孵育2 h后,PG对红细胞造成的溶血率也远低于国家标准(5%),这些结果证实了PG对正常细胞和红细胞均有良好的生物相容性。总体上,本研究表明超声辅助法有助于提高PG的得率和理化性能,同时,也证实了PG是一种无毒的天然纳米颗粒,在药物或食品因子递送方面具有较大的应用潜力。

不同添加剂对海藻酸钠复合膜性能的影响

为改善海藻酸钠膜的性能,分别向其中加入植物糖原、水杨酸、茶多酚、槲皮素、牛至油、大蒜素、肉桂醛与百里香酚,测定复合膜的厚度、色差、含水量等指标,以研究不同添加剂对可食性海藻酸钠复合膜性能的影响。结果表明,不同添加剂对可食性海藻酸钠复合膜性能具有显著影响。其中牛至油的添加有利于降低复合膜厚度、色差、水溶性以及溶胀度,提高复合膜机械性能、抗氧化能力、阻水性能以及抗菌性能。同时植物糖原的加入也有利于提高复合膜的综合性能。通过对复合膜各项性能指标进行综合评定,发现牛至油和植物糖原能综合提高海藻酸钠膜的力学性能、阻水性能和阻氧性能。因此,牛至油/植物糖原/海藻酸复合膜具有最佳性能。

纳米植物糖原/壳聚糖复合涂膜鸡蛋保鲜效果研究

研究纳米植物糖原与壳聚糖混合膜对鸡蛋保鲜效果的影响。设置3个组别进行试验,分别是空白组,45℃处理组,植物糖原组,通过感官评定和测定鸡蛋气室高度、蛋黄高度、失水率、哈夫单位、蛋清p H值和鸡蛋总菌数来评价鸡蛋的保鲜效果。结果表明纳米植物糖原涂膜组的鸡蛋的各项指标均优于空白组和45℃处理组;贮藏30 d后植物糖原涂膜保鲜感官评定蛋黄扁平、浓蛋清几乎看不见、系带极细,脱落,测得涂膜组鸡蛋气室高度为4 mm,蛋黄指数为0.66,失水率为3.01%,哈夫单位为72.5,蛋清p H值为7.5,菌落总数为785 cfu/g。

高度支化碳水化合物植物糖原的研究进展

植物糖原是植物su1突变体内存在的一种可溶性的α-D-葡聚糖。由于这些突变体缺乏淀粉脱支酶,导致其在植物胚乳内形成了高度支化的植物糖原纳米颗粒,取代了普通淀粉颗粒的合成。植物糖原是比支链淀粉分支更多、更短,结构更加紧密的球形颗粒。高度支化结构赋予植物糖原相对于淀粉和其他多糖更特殊的性质,可应用于某些独特的领域。通过与支链淀粉对比,对植物糖原的生物合成机理、结构及理化性质等方面的研究进行了全面综述,介绍了植物糖原在应用研究方面的最新进展。

植物糖原负载提高姜黄素的稳定性和生物活性

植物糖原(phytoglycogen,PG)是一种碳水化合物天然纳米粒,以PG为载体负载姜黄素(curcumin,CCM)制备PG-CCM复合物,可显著提高CCM的溶解度。本实验进一步研究PG负载对CCM的稳定性、生物活性及释放的影响,探讨负载前后以及不同复合物中CCM的稳定性和生物活性变化的可能机制。通过制备不同PG质量分数的PG-CCM复合物(1%PG-CCM、3%PG-CCM和5%PG-CCM),使用激光粒度仪测定负载前后纳米粒的粒径和表面电位,分析不同复合物中CCM的负载特征;通过测定紫外光加速光解、不同pH值环境等条件下CCM的保留率,研究复合物中CCM的稳定性;同时,采用总还原力和2,2’-联氮-双-3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸阳离子自由基清除实验研究复合物的抗氧化活性,采用噻唑蓝法检测复合物对MCF-7和A549癌细胞的抑制活性,采用体外实验研究不同复合物在模拟胃、肠液中释放行为。结果表明,CCM负载前后,PG纳米粒的粒径和表面电位无明显变化,分别为70~75 nm、0 mV(pH 7.0)。负载于PG后,CCM的紫外稳定性、抗氧化活性及癌细胞抑制活性均明显增强;生物活性的提高与负载后CCM具有更好的分散性有关。"突释"是PG-CCM复合物中CCM释放的共同特征,CCM在胃液中的释放率高于肠液。PG-CCM复合物制备时使用的PG质量分数极大影响CCM的负载特征、释放规律、稳定性以及生物活性。1%PG-CCM和5%PG-CCM复合物中分布于载体表面的CCM比例分别为37.5%和17.3%。5%PG-CCM复合物的紫外稳定性和酸碱稳定性均显著优于1%PG-CCM复合物。1%PG-CCM复合物在体外模拟胃、肠液中的释放率以及对两种癌细胞的抑制作用均高于5%PG-CCM复合物。两种复合物稳定性、释放特性及生物活性的差异与CCM在PG中的分布状态有关。PG负载可显著改善CCM的稳定性、提高抗氧化活性、保障其癌细胞抑制活性的发挥,提高CCM的生物利用率。综上,该方法可在食品、药品等领域应用。

植物糖原-槲皮素复合物的制备及特征

本实验以植物糖原(phytoglycogen,PG)为载体负载槲皮素(quercetin,Qu),制备PG-Qu复合物,研究PG-Qu复合物对Qu的增溶效果,探讨复合物的抗氧化活性以及对癌细胞的抑制作用,并采用动态激光光散射、透射电子显微镜、傅里叶变换红外光谱、X射线衍射对PG-Qu复合物的粒径、形貌、分子相互作用等结构表征进行了分析。结果表明:PG是Qu的高效载体,形成的PG-Qu复合物显著提高了Qu的表观溶解度(P<0.05),负载效果与PG和Qu质量浓度有关,碱性条件有利于PG对Qu的负载,NaCl和醋酸盐的存在不影响复合物的形成。采用5 mg/mL的PG溶液和6 mg/mL的Qu-乙醇溶液在pH 8、不含磷酸盐的条件下负载,制备了PG-Qu复合物溶液,制备的PG-Qu复合物冻干后复溶至PG质量浓度为50 mg/mL时,Qu的表观溶解度为509.46 μg/mL,负载能力为9.68μg/mg,负载效率为79.88%。与游离Qu相比,PG-Qu复合物的总还原力、羟自由基清除能力以及对癌细胞(MCF-7细胞和A549细胞)增殖的抑制作用均有显著提高;PG和PG-Qu复合物均呈光滑的球形结构,激光粒度仪测定复合物的平均粒径为68~72 nm,且粒度分布均匀;PG负载Qu后Zeta电位由-4.12 mV显著下降至约-10 mV;Qu在PG-Qu复合物中以无定型非晶体的形式存在;氢键是Qu与载体PG发生作用的主要作用力。因此,PG是一种高效的载体,PG-Qu复合物制备简单,可显著提高Qu的表观溶解度、抗氧化活性和癌细胞抑制作用。制备PG-Qu复合物有望成为保障Qu生物学效应、拓宽其在食品工业领域应用的重要途径。

植物糖原负载提高姜黄素溶解度

为提高姜黄素(curcumin,CCM)表观溶解度,以植物糖原(phytoglycogen,PG)为载体负载CCM,制备PG-CCM复合物;分析体系PG质量浓度、CCM质量浓度、pH值以及离子质量浓度对CCM表观溶解度的影响;并采用动态激光光散射法研究复合物的粒径分布,通过透射电镜对复合物的形貌进行观察,通过红外光谱、差示扫描量热分析、荧光光谱研究PG与CCM的相互作用、负载前后CCM的存在状态以及存在微环境的变化。结果表明:PG是CCM的高效载体,形成的PG-CCM复合物显著提高了CCM的表观溶解度。负载效果与PG和CCM质量浓度有关,负载体系对pH值敏感,但低浓度离子对负载无显著影响。当采用10 mg/mL PG、4 mg/mL CCM、pH 7体系时,CCM的表观溶解度为18.68μg/mL。复合物纳米粒的平均粒径为70~75 nm,且粒径分布均匀,呈电中性;载体PG呈现光滑的球形结构,而PG-CCM复合物表现为较大的、不规则的平面片状结构;PG-CCM复合物中的CCM以无定型非晶体结构存在,氢键是CCM与载体PG发生作用的主要作用力,CCM由极性较大的微环境向极性较小的PG作用区域转移。结论:PG是一种高效的载体,PG-CCM复合物制备简单,可显著提高CCM的表观溶解度,有望在食品工业中拓宽CCM的应用。

纳米植物糖原改造壳聚糖膜工艺研究

以壳聚糖为基料,加入纳米植物糖原、甲基纤维素等来改善膜的性能。通过测定膜的透水率、透光率、溶解率、抗菌性,分析膜组分中的各物质对成膜效能的影响。结果表明,在植物糖原纳米保鲜剂中,植物糖原对透水率溶解率、透光率的影响最大。此外,通过正交试验对膜进行优化,得出在60 m L 2%的乙酸水中植物糖原为0.3 g,壳聚糖为0.5 g,氢氧化钙为0.7 g,甲基纤维素为0.9 g时,成膜效能最好,此时,透水率为33.1%,溶解率为3.361%,透光率为12.19%。

阳离子植物糖原的制备及性能研究

以2,3-环氧丙基三甲基氯化铵(GTA)为季铵化试剂,通过季铵化反应赋予超支化葡聚糖植物糖原(PG)阳离子性。通过单因素试验得到优化后的条件为:催化剂氢氧化钠质量分数为0.3%,反应温度为(50±2)℃,反应时间2h,GTA与PG质量比为1.2:1,此时反应产物阳离子植物糖原(PG-GTA)取代度可达到0.294。研究了PG-GTA与洗发水中的表面活性剂相互作用的絮凝情况,结果表明,当洗发水被稀释至5倍时有良好的絮凝效果。在此基础上,研究了添加PG-GTA的洗发水的梳理性能,与不加PG-GTA的洗发水相比,梳理功降低了31.29%。