大豆分离蛋白基水凝胶材料的制备与性能研究

来源 :西北师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wuhaozzu
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大豆分离蛋白是一种来源丰富且价格低廉的水溶性植物蛋白,其表面含有许多活性基团,因其生物相容、可降解、氨基酸含量高且无毒,已被广泛应用于药物载体、水处理、塑料和化妆品等领域。本文以大豆分离蛋白(SPI)为原料,将其分别与壳聚糖(CS)、聚乙烯醇(PVA)复合,分别制得SPI/CS-SHMP-HB球状水凝胶、SPI/CS-mG微凝胶和SPI/PVA水凝胶,并考察了最佳制备条件。采用傅里叶红外光谱(FT-IR)、紫外-可见光谱(UV-Vis)、热重分析(TG)和扫描电镜(SEM)等对水凝胶的结构与形貌进行了表征,研究了大豆分离蛋白基水凝胶的溶胀、药物释放和清除超氧阴离子(O2·-)性能。第一章,在介绍植物蛋白的主要提取方法和应用的基础上,主要综述了常见的植物蛋白、玉米醇溶蛋白、大米蛋白和大豆分离蛋白的来源、结构、提取和应用,最后对水凝胶的分类、制备和应用进行了介绍。第二章,在酸性溶液中,将阳离子型天然高分子CS、阴离子型天然高分子SPI均匀混合,然后,在NaOH/EtOH溶液中,以六偏磷酸钠(SHMP)为离子型交联剂,采用共沉淀法,成功制备了大豆分离蛋白复合壳聚糖球状水凝胶(SPI/CS-SHMP-HB),其直径大约为3mm。采用FT-IR、SEM和TG对水凝胶的形貌和结构进行了表征,发现水凝胶具有多层网状结构。测试了SPI/CS-SHMP-HB球状水凝胶在不同介质中的溶胀性能,发现其具有明显的pH和离子强度响应性。分别以大分子模型药物牛血清白蛋白(BSA)和小分子药物5-氟尿嘧啶(5-FU)考察了SPI/CS-SHMP-HB球状水凝胶对药物的负载和释放性能,发现此类水凝胶对小分子药物的缓释性能较好,累积释放率较高,在pH=7.4的缓冲溶液中,累积释放率可以达到63.66%。所以,SPI/CS-SHMP-HB球状水凝胶在口服肠溶性小分子药物载体领域有广阔的应用前景。第三章,首先,以半胱氨酸(Cys)、2,4-二羟基苯甲醛(HOSal)为原料合成了羟基水杨醛-半胱氨酸希夫碱配体(HOSalCys),配体与金属离子(Cu(Ⅱ),Zn(Ⅱ))配位,制得氨基酸希夫碱金属配合物HOSalCysCu和HOSalCysZn,采用FT-IR、UV-Vis对配体和配合物的结构进行了表征。其次,以SPI和CS为原料,采用尿素分散液纯化-复合法制备了大豆分离蛋白复合壳聚糖微凝胶(SPI/CS-mG)。采用FT-IR、SEM对SPI/CS-mG的结构和形貌进行了表征,发现微凝胶呈球形,直径大约在200nm300nm之间。测试了微凝胶的Zeta电位与粒径,发现微凝胶粒径较小。最后,将金属配合物HOSalCysCu和HOSalCysZn分别与SPI/CS-mG结合,制得结合体HOSCCu@SPI/CS-mG和HOSC Zn@SPI/CS-mG。采用FT-IR、UV-Vis、TG对结合体的结构进行了表征。通过光化学还原法测试了结合体清除除超氧阴离子(O2·-)的能力,结果发现两种结合体的清除活性比起微凝胶(SPI/CS-mG)有了大幅度提高。其中,HOSCCu@SPI/CS-mG的模拟度达到了315.38%,HOSCZn@SPI/CS-mG的模拟度达到了62.12%,说明HOSCCu@SPI/CS-mG结合体是一种优异的SOD酶模拟物。第四章,以SPI和PVA原料,通过冷冻-解冻方法,制备了SPI/PVA水凝胶。采用FT-IR、SEM和TG对水凝胶的形貌和结构进行了表征,SPI/PVA水凝胶具有理想的多孔结构。测试了SPI/PVA水凝胶在不同介质中的溶胀性能,发现其具有一定的的pH和离子强度响应性。考察了SPI/PVA水凝胶对大分子模型药物BSA和小分子药物5-FU的负载和释放性能,发现水凝胶对小分子药物的缓释性能较好,累积释放率也较高,在pH=7.4的缓冲溶液中,累积释放率可以达到64.04%。所以,SPI/PVA水凝胶是一种理想的肠溶性药物载体材料。总之,本论文所制备的水凝胶,不仅可以应用于药物载体领域,还可以应用于抗氧化领域,为进一步研究天然高分子蛋白质开拓了新方向,在生物医药领域具有广泛的应用前景。
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