《食品科学》：广西民族大学林日辉研究员等：壳聚糖微花对原花青素的负载表征及缓释性能

原花青素（PC）又称为缩合单宁，是一类由不同数量的儿茶素或表儿茶素通过C—C键缩合而形成的聚合物，广泛存在于自然界许多植物当中。具有较强的抗氧化活性、抗癌性、抗菌或病毒，以及心脏保护作用。因此被广泛应用在药品、食品、化妆品等领域。然而PC极易被氧化、生物利用率低、半衰期短，此外，PC在碱性和中性条件下不稳定，而在人类胃转运过程中稳定，这些限制了其在给药领域的应用。

壳聚糖（CS）具有良好的可降解性、抗菌性、生物相容性等特性故被广泛研究与应用在医药、食品、抗菌剂等方面。基于其优良的性能、来源广泛和成本低廉等特点，已成为一种优良的药物载体。广西民族大学化学化工学院，广西多糖材料与改性重点实验室，林产化学与工程国家民委重点实验室，广西林产化学与工程重点实验室的焦思宇、姚先超、林日辉*等采用离子交联法制备具有较大比表面积的壳聚糖微花（CSMF），以PC作为模型药物，从而对其进行高效负载。研究原花青素壳聚糖微花（PC-CSMF）的负载效果、缓释性能和药物保护作用，为CS用于负载多酚类药物提供了理论依据。

01

样品表征

扫描电镜分析

由图1a可知，经过离子交联法制得CSMF形貌为三维的微花结构，花状微粒直径为1～1.5 μm，由厚度约为30 nm的片状花瓣组成的。微粒表面的片层结构极大增加了微粒的比表面积，比表面积测试结果为48.9 m2/g，极大提高了微粒的吸附性能，且层与层之间有一定的间隙，使更多的结合位点裸露出来，进而使吸附质更加容易结合在微粒表面，提高了微粒的吸附量。由图1b可知，CSMF经过吸附负载PC后，其大致形貌基本不变，但是负载后CSMF的粒径比负载前的略微增大。

傅里叶变换红外光谱分析

结果如图2所示：CSMF在1 639、1 541 cm－1和1 382 cm－1有明显的吸收峰，分别归因于为酰胺I的伸缩振动（C＝O），酰胺II的弯曲振动（N—H）和酰胺Ⅲ的伸缩振动（C—N），1 077 cm－1和893 cm－1处的吸收峰归因于C—O—C的伸缩振动峰和β-1,4-糖苷键（O—C—O）的振动峰。PC在1 612、1 522 cm－1和1 444 cm－1处有明显吸收峰，这些都归因于芳香环的振动峰，表示有苯环结构。在CSMF对PC进行吸附后，PC-CSMF在1 620、1 526 cm－1和1 393 cm－1处还存在酰胺的振动峰，而1 448 cm－1处的峰是苯环振动峰，表明PC成功被负载到CSMF上。

X射线衍射分析

由图3可知，CSMF在11.9 °和18.6 °附近有明显的衍射峰，其原因为CS和TPP之间发生了电荷作用，证明CSMF的生成，这些结晶峰体现了CSMF的多结晶结构，也可以称之为“肌键”水合多晶体，其形成的原因为CSMF强分子间氢键导致其CS链紧密排列所致；由图3可知，两者没有显著差异，PC-CSMF衍射峰的位置也都在11.9 °和18.6 °附近，推测出现这种现象原因是PC均匀分布在CSMF层与层之间，未和CSMF形成化学键，通过分子之间作用力附着在CSMF表面，从而不会影响CSMF分子中糖链的排列，进而不会对的结果产生影响。

热重分析

由图4a、b可知，CSMF有2 个质量损失阶段，第1阶段为温度低于155 ℃时，此阶段质量损失约12%，其原因是CSMF表面的自由水和结合水的溢出，这一阶段的最大失重速率在97 ℃附近；第2阶段发生在175～320 ℃，此阶段质量损失约30%，其原因为CS糖苷键的断裂。对比分析图4c、d，PC-CSMF的质量损失也分为2 个阶段，第1阶段也发生在温度低于158 ℃时，此阶段质量损失大约10%，最大质量损失速率在99 ℃附近，第2阶段发生在175～350 ℃，此阶段质量损失约27%，最大质量损失速率在251 ℃附近，这2 阶段的质量损失原因和CSMF相同，造成其最大质量损失速率有细微差别的原因可能为CSMF在吸附PC的时候，两者发生了分子间作用力，所以导致PCCSMF的最大质量损失速率的温度略大于CSMF。

X射线光电子能谱分析

为考察CSMF对PC的吸附是否有为物理吸附，以及吸附前后的C、N和O元素的分布情况，对CSMF和PC-CSMF进行X射线光电子光谱分析，其结果如图5所示。

通过上述对比可知，吸附前后只改变了CSMF的表面元素分布和各种化学键的强度及结合能，并没有新化学键的生成。因此可推测为CSMF是通过分子间作用力对PC进行吸附，即CSMF对PC的吸附过程为物理吸附。

02

吸附条件对CSMF吸附剂吸附性能的影响

由表1可知，当增大PC质量浓度，CSMF的载药量也随之增大，这是因为当PC质量浓度增大时，增大了PC与CSMF的有效分子碰撞次数，且更多PC进入CSMF瓣层之间，导致PC和CSMF更容易发生吸附作用，从而造成CSMF吸附载药量的增大，其最大负载量为352.88 mg/g。

由图6可知，当PC质量浓度较低时，随着温度的升高，CSMF对PC的吸附载药量也随之增大。其原因为温度的升高有利于分子运动，导致PC与CSMF更容易发生有效碰撞，从而导致载药量的增大，而此时PC质量浓度偏小，CSMF不足以达到吸附饱和，所以升高温度还是有利于吸附反应的进行。当PC质量浓度偏大时，升高温度，载药量也随之增大，然而温度过高，此时温度有利于解吸反应的进行，从而导致了载药量的降低。由此可知温度变化对载药量的影响程度比较小。

03

体外模拟缓释

由图7可知，纯PC原药在释放过程中存在突释情况，在1 h内释放了50%，在4 h就达到了最大释放量87.30%。因此纯PC原药不具备缓释效果。而4 h后由于纯PC在pH 7.4条件不稳定容易被降解，所以导致其累计释放率有所下降；而PC-CSMF就具备了缓释效果，在6 h达到50%的释放量比原药延长了5 h左右，此外也提高了PC在PBS中的稳定性，24 h后的累计释放率为90.61%，比原药的最大释放率（87.30%）大，此外PC-CSMF在释放的过程中比较稳定不存在突释的情况，因此，更利于人体的吸收。

04

抗氧化性能分析

由图8可知，PC-CSMF的自由基清除率比未负载的PC低，这是因为PC-CSMF中的PC从CSMF上释放需要一定的时间，这也印证了其有缓释功能。在20 min后纯PC的自由基清除率基本保持不变，因为PC是一类与自由基能够快速发生反应的多酚类自由基消除剂，此时证明PC和DPPH已发生了充分的反应，导致PC已被完全反应完毕，失去了继续抗氧化的作用。而PC-CSMF在120 min内具有持续的抗氧化性，且自由基清除率在不断地上升。因此，PC-CSMF不仅延长了抗氧化作用的时间，还保护了抗氧化剂的活性，从而实现PC的长期抗氧化作用。

结论

结果表明，CSMF的形貌是三维多层的微花结构，其直径为1.5 μm左右，层与层之间存在间隙；FTIR表明PC-CSMF在1 448 cm－1产生新的吸收峰，XPS显示PC-CSMF表面碳氧比例有所提高，两者协同证明了PC被成功负载；XRD和热重分析发现PC-CSMF的结晶性和热稳定性没有显著改变；单因素试验结果表明在27 ℃和PC质量浓度为10 mg/mL时，CSMF对PC负载量达到最大为352.88 mg/g；体外缓释和抗氧化性实验证明了PC-CSMF具有缓释作用且负载后的PC生物活性得到提升。

本文《壳聚糖微花对原花青素的负载表征及缓释性能》来源于《食品科学》2022年43卷14期28-34页，作者：焦思宇，姚先超，史永桂，林春燕，唐潘露，林日辉。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20211020-216。点击下方阅读原文即可查看文章相关信息。

修改/编辑：袁艺；责任编辑：张睿梅

图片来源于文章原文及摄图网。

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