專利名稱：包封化合物的納米顆粒、獲得其的方法及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及食品、藥品和化妝品領(lǐng)域以及納米技術(shù)領(lǐng)域，并涉及使用玉米蛋白作為涂布劑來包封生物活性化合物。本發(fā)明特別地涉及用于包封生物活性化合物的包括玉米蛋白基體和堿性氨基酸的納米顆粒、獲得其的方法及其應(yīng)用。
背景技術(shù)：
在工業(yè)中，特別是食品、化妝品和藥品行業(yè)中，需要不斷發(fā)展技術(shù)來滿足新的消費(fèi)需求。納米技術(shù)可為上述行業(yè)提供廣受關(guān)注的解決方案。特別地，納米技術(shù)在食品、化妝品和藥品行業(yè)的革新中具有極大的潛能，因?yàn)槠湓试S包封生物活性化合物(BAC)，例如精油、抗氧化劑、礦物質(zhì)、益生質(zhì)、調(diào)味料、維生素等，從而獲得不同的益處，例如增加制品的使用壽命、降低BAC的使用量、控制BAC的釋放、提高BAC生物利用率、掩蔽不期望的味道等等。能夠?qū)οM(fèi)者的健康產(chǎn)生益處的物質(zhì)抗氧化劑，形成了一組BAC，其應(yīng)用引起了人們極大的興趣。為在存儲(chǔ)過程中保護(hù)抗氧化劑化合物并且保持其穩(wěn)定，將抗氧化劑化合物(例如槲皮素或白藜蘆醇)在特定系統(tǒng)(例如微米顆?；蚣{米顆粒)中進(jìn)行包封，這是非常受人關(guān)注的選擇。迄今為止，包封的抗氧化劑化合物的應(yīng)用基本限于化妝品和藥品領(lǐng)域中。舉例說明，已經(jīng)公開了槲皮素包封在(i)由聚乳酸-乙醇酸共聚物(PLGA)和乙酸乙酯形成的納米囊中(Ghosh 等，Life Sciences2009;84:75-80), (ii)由Eudragitw(聚(甲基)丙烯酸酯)和聚乙烯醇(Wu等，Int J of Pharm2008; 346:160-168)形成的納米顆粒中，和
(iii)由卵磷脂和(三)硬脂酸甘油酯形成的脂質(zhì)微粒中(Sccalia和Mezzena,J PharmBiomed Anal2009; 49:90-94)。同樣地，已經(jīng)公開了白藜蘆醇包封在(i )聚已酸內(nèi)酯納米顆粒中(Lu 等，Int J of Pharm2009; 375:89-96), (ii )果膠微粒中(Das 和 Ng, Int J ofPharm2010; 385:20-28)，(iii)脂質(zhì)體中(Caddeo 等，Int J of Pharm2008; 363:183-191),
(iv)殼聚糖微球中(Peng等，F(xiàn)oodChem2010;121 (I) :23-28)和(v)聚苯乙烯微球中(Nam等，Polymer2005; 46:8956-8963)。然而，因?yàn)橛糜诎馑龌衔锏牟牧暇哂卸拘詥栴}或者該材料沒有批準(zhǔn)可用于食品中，所以在食品領(lǐng)域中包封的抗氧化劑化合物的應(yīng)用是非常有限的。同樣地，抗氧化劑化合物在設(shè)計(jì)功能性食品中的使用是非常有限的，其中，因?yàn)樗鼈儼胨テ诙?、易染性高并且口服生物可利用度低。包封抗氧化劑化合?例如槲皮素或白藜蘆醇)，從而在食品中保護(hù)所述抗氧化劑化合物并且保持它們的整個(gè)存儲(chǔ)期間的穩(wěn)定，而且還允許所述抗氧化劑可控的釋放(其提高了所述抗氧化劑在有機(jī)體中的生物可利用度)，這將是非常需要的。眾所周知，當(dāng)設(shè)計(jì)適用于包封BAC的載體的時(shí)候，正確地選擇用作基體的涂布劑的材料是非常重要的；為此，其中，必須考慮藥物劑型、藥物毒性、引入制劑的產(chǎn)品等。在食品納米技術(shù)領(lǐng)域中，不推薦使用合成聚合物，因?yàn)楹铣删酆衔飼?huì)具有毒性的問題。盡管天然聚合物不具有這些缺點(diǎn)，但是使用天然聚合物需要開發(fā)更為復(fù)雜的方法來制造顆粒，并且更進(jìn)一步地，在大多數(shù)情況中，難于控制所獲得的粒徑(通常大于100 μ m),這樣的顆粒能夠被消費(fèi)者察覺并且改變目標(biāo)食品的感官特性?，F(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)公開了將蛋白質(zhì)作為BAC涂布劑的應(yīng)用，所述蛋白質(zhì)可以是動(dòng)物源的蛋白質(zhì)，例如酪蛋白、白蛋白等，還可以是植物源的蛋白質(zhì)，例如醇溶谷蛋白等(ES2269715、US2004/86595、US5679377)。玉米蛋白是存在于玉米谷物種子中的主要的貯藏蛋白。由于玉米蛋白通常具有大量的脯氨酸和谷氨酰胺氨基酸，并且其特征在于在水中具有高不溶性，所以玉米蛋白為屬于醇溶谷蛋白組的球狀蛋白質(zhì)。在最近幾年中，這種蛋白質(zhì)由于其特別的物理化學(xué)特性及其分子結(jié)構(gòu)而在科學(xué)和工業(yè)領(lǐng)域中變得非常重要，這是因?yàn)檫@種蛋白質(zhì)具有兩性分子的特征，并且可以根據(jù)存在于介質(zhì)中的親水-親脂化合物而形成不同的自組裝結(jié)構(gòu)(Wang等，F(xiàn)ood BiophySiCS2008;3:174-181)。因此，玉米蛋白被用作膜的原材料具有多種潛在的優(yōu)勢，因?yàn)槠淠軌蛐纬蓤?jiān)硬的且具有疏水性的涂層，該涂層同時(shí)具有極佳的彈性和可壓縮性,還能夠抵御微生物攻擊。由于玉米蛋白具有這些特性，因此發(fā)現(xiàn)了玉米蛋白作為粘合劑、生物可降解塑料、口香糖、作為食品、纖維、化妝品粉末的涂層、作為殺蟲劑和墨水的微囊等的新應(yīng)用(Muthuselvi 和 Dhathathreyan, Colloids and SurfacesB:Biointerfaces2006; 51:39-43)。在制藥行業(yè)中，還用這種蛋白質(zhì)涂覆膠囊，來以可控的方式保護(hù)、釋放(藥物)并且遮掩不期望的味道和香味(Shukla和Cheryan, IndustrialCrops and Products 2001; 13:171-192)。此外,還建議將玉米蛋白用于胰島素、肝素、伊佛霉素和吉妥辛的微囊化作用。通常會(huì)獲得甚至是在高濕和高熱的條件下穩(wěn)定的微粒/微球，其進(jìn)一步還能抵御細(xì)菌攻擊(US5679377)。然而，在食品領(lǐng)域中，玉米蛋白用于設(shè)計(jì)具有包封組分的功能性食品的包封劑的使用仍然處于初始階段?，F(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)描述了使用相分離技術(shù)獲得用于包封精油的玉米蛋白納米顆粒(Parris 等，J Agric Food Chem2005; 53:4788-4792),以及當(dāng) Ω-3 脂肪酸被引入至目標(biāo)食品中的時(shí)候，通過應(yīng)用流化床技術(shù)在所述蛋白質(zhì)中包封Ω-3脂肪酸，以防止Ω-3脂肪酸的氧化，并掩 蓋Ω-3脂肪酸不利的感官特性(MX2008003213)。此外，最近已實(shí)現(xiàn)了通過靜電紡絲技術(shù)的方式使番茄紅素和表沒食子兒茶素沒食子酸酯(EGCG)在玉米蛋白纖維中包封(分別在 Fernandez 等,Food Hydrocol Ioids2009; 23:1427-1432 和 Li 等，JFood Sci2009;74(3) :C233-C240中)，溶菌酶通過SAS(超臨界反溶劑法)工藝的方式(Zhong等,Food Chemistry2009; 115(2) :697-700)和魚油通過液-液分散方法的方式(Zhong等，JFood Process Pres2009; 33 (2) : 255-270)包封。這些描述制造技術(shù)的工作相當(dāng)復(fù)雜，并且難于在工業(yè)上大規(guī)模應(yīng)用，或者僅限于包封親脂性化合物而不適用于包封親水性化合物。因此，需要研發(fā)能夠克服所有或部分前述缺陷的用于包封生物活性化合物的通用系統(tǒng)，其適用于裝載水溶性或脂溶性化合物，特別是通過其它方式施用存在困難的化合物，例如抗氧化劑化合物的情況。此外，還非常需要使所述系統(tǒng)能夠以簡單的方式獲得，并且在所述化合物的存儲(chǔ)期間和施用所述化合物之后具有適當(dāng)?shù)姆€(wěn)定性，這將有助所述化合物在不同技術(shù)行業(yè)中的應(yīng)用，例如食品、藥品和化妝品行業(yè)。發(fā)明概述目前已經(jīng)驚訝地發(fā)現(xiàn)用玉米蛋白基體和堿性氨基酸涂布水溶性和脂溶性生物活性化合物(BACs)，提供了形成了用于包封并穩(wěn)定所述生物活性化合物的新系統(tǒng)的納米顆粒，以用于食品、化妝品和藥品中。發(fā)明人所實(shí)施的各種測試已經(jīng)顯示，基于事實(shí)上能夠使用具有相對較低低百分比的醇的水醇溶液來溶解玉米蛋白，其轉(zhuǎn)而能夠包封脂溶性和水溶性BAC，所以一起添加堿性氨基酸與玉米蛋白，有利于制造包括玉米蛋白基體和堿性氨基酸的所述納米顆粒的過程。此外，可防止使用堿性添加劑或溶劑引起的毒性問題，從而改善了納米顆粒的營養(yǎng)特性。同時(shí)，堿性氨基酸可增強(qiáng)納米顆粒的穩(wěn)定性，因?yàn)樗鲱w粒的表面電荷增加，從而防止顆粒的聚集。因此，一方面，本發(fā)明涉及包括玉米蛋白基體和堿性氨基酸的納米顆粒。所述納米顆粒能夠用于包封水溶性或者脂溶性BAC。在特別優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述BAC為抗氧化化合物。此外，所述納米顆粒能夠用作工藝添加劑[包封的添加劑可以結(jié)合在基體中，而添加劑在基體中是不溶的，從而有助于在介質(zhì)中均勻的分散；舉例說明，根據(jù)本發(fā)明，包封在所述納米顆粒中的脂溶性BAC可以分散在水性基體中，如果所述BAC為其游離形式(未被包封)，那么該方法將會(huì)很復(fù)雜]。無論是在制品(例如食品、藥品或者化妝品制品)的加工過程中還是在其存儲(chǔ)過程中，所述納米顆粒都是穩(wěn)定的并且能夠保護(hù)BAC不會(huì)由于外力而降解，例如光、pH改變、氧化等。而且，當(dāng)口服施用所述納米顆粒為的時(shí)候(例如食物)，納米顆粒保護(hù)BAC免受胃部酸性條件的損害，并且在所期望的位置(例如在腸內(nèi))釋放BAC。另一方面，本發(fā)明涉及所述空的納米顆粒(即不包含BAC)的制造方法。另一方面，本發(fā)明涉及裝載有BAC (例如脂溶性BAC或水溶性BAC)的所述納米顆粒的制造方法。所述方法很簡單并且可以工業(yè)規(guī)模實(shí)施，而且有利地不使用合成聚合物或者未被批準(zhǔn)作為食品添加劑的試劑，允許所包含的表面活性劑或乳化劑的使用最小化，并且還允許獲得具有可控粒徑的納米級(jí)的納米顆粒。在特別的實(shí)施方式中，所述方法進(jìn)一步包括為獲得粉末形式的制劑，干燥包含所述納米顆粒的懸浮液的額外的步驟，其允許隨著時(shí)間的流逝保持所述BAC的穩(wěn)定性；粉末形式的制劑特別適用于用在固體食品中。有利地，在用于所述納米顆粒的保護(hù)劑的存在下，干燥所述納米顆粒。由此獲得的包含BAC的納米顆粒可以容易地重懸于水性介質(zhì)中，保護(hù)所述BAC免于在溶液中降解。所獲得的最終制品很穩(wěn)定，并在長時(shí)間的存儲(chǔ)過程期間保護(hù)所述BAC，并且還能應(yīng)用于不同類型的食品，無論是液體食品(例如飲料)還是固體食品。另一方面，本發(fā)明涉及包括所述納米顆粒的組合物用于食品、藥品或化妝品行業(yè)。事實(shí)上，所述納米顆?？梢员徽系饺閯?、凝膠和水凝膠中，從而獲得適用在上述行業(yè)中的穩(wěn)定的化妝品或藥物制劑。所述納米顆粒還可以與適用于其局部施用的賦形劑一起配制。另一方面，本發(fā)明涉及包括所述組合物的食物制品，所述組合物基于由本發(fā)明提供的玉米蛋白納米顆粒。在特別的實(shí)施方式中，所述食物制品為液體、半固體或者固體的形式。


圖1示出了空的玉米蛋白納米顆粒的透射電子顯微鏡(TEM)圖像。A)8，000倍(位于圖像下部左側(cè)頁邊空白的黑條對應(yīng)于200nm的參照)。B) 15，750倍(位于圖像下部左側(cè)頁邊空白的黑條對應(yīng)于IOOnm的參照)。圖2示出了包括玉米蛋白基體和包含白藜蘆醇的賴氨酸的納米顆粒的掃描電子顯微鏡(SEM)的顯微照片。所述圖像相應(yīng)于在沖洗以移除保護(hù)糖類之后的粉末制劑。圖3示出了包括玉米蛋白基體和包含槲皮素和賴氨酸的納米顆粒的透射電子顯微鏡(TEM)圖像。A) 25，000倍(位于圖像下部左側(cè)頁邊空白的黑條對應(yīng)于150nm的參照)。B) 10, 000倍(位于圖像下部左側(cè)頁邊空白的黑條對應(yīng)于150nm的參照)。圖4示出了包封在納米顆粒(NP)中的槲皮素用量與初始結(jié)合在制劑中的槲皮素用量的函數(shù)圖，所述納米顆粒包括玉米蛋白基體和賴氨酸。圖5示出 了包含槲皮素的包括玉米蛋白基體和賴氨酸的納米顆粒的掃描電子顯微鏡(SEM)的顯微照片。所述圖像相應(yīng)于在沖洗以移除保護(hù)糖類之后的粉末制劑。圖6示出了在試驗(yàn)動(dòng)物中施用不同配方的維生素之后，血清葉酸濃度(ng/mL)與時(shí)間的函數(shù)圖。所獲得的結(jié)果示出了平均值土標(biāo)準(zhǔn)偏差(n=5)。(A)靜脈注射(1. v. )，lmg/kg劑量。(B) 口服施用，lmg/kg劑量溶解在水中的未包封的葉酸(■);分散在水中的包封在玉米蛋白納米顆粒中的葉酸(·)。發(fā)明詳述本發(fā)明提供了包括玉米蛋白基體和堿性氨基酸的納米顆粒，以及用于包封生物活性化合物(BAC)的方法，以保護(hù)生物活性化合物免于因外力(例如光、pH、氧化等)而降解?？梢栽O(shè)計(jì)所述納米顆粒，以出于增加其生物可利用度的目的，從而允許可控地釋放BAC ;可以通過兩種途徑來增加所述生物可利用度通過包封的BAC在腸內(nèi)的整體釋放的方法(其在開始、在食物基體中和/或存儲(chǔ)以及抵抗胃部的酸性環(huán)境時(shí)的降解被最小化)，和通過以可控的方式或者隨著時(shí)間的流逝持續(xù)地有效釋放BAC的方法。定義為了幫助理解本發(fā)明，在下文中指出在本說明中使用的幾種術(shù)語和表達(dá)的含義。如在本文中所使用的，“堿性氨基酸”指包含氨基(-NH2)和羧基(-C00H)以及正電荷的有機(jī)分子；所述堿性氨基酸優(yōu)選為堿性α-氨基酸，例如賴氨酸、精氨酸和組氨酸。如在本文中所使用的，“大約”指近似于給定值的數(shù)值范圍，例如給定值的土 10%。舉例來說，“大約20”包括20的±10%，或者從18至22。此外，無論術(shù)語“大約”是否被指明，本領(lǐng)域技術(shù)人員都應(yīng)理解在本文中表達(dá)的任意數(shù)值均包括數(shù)值的近似值范圍。給定值的這些變化可能由在相應(yīng)測試過程中的試驗(yàn)誤差而導(dǎo)致。如在本文中所使用的，“生物活性化合物”或者“BAC”涉及具有營養(yǎng)、治療活性和/或化妝品活性的化合物；所述化合物可以是脂溶性或者水溶性的。根據(jù)本發(fā)明的BAC的非限制性的說明性例子包括氨基酸、抗微生物劑、調(diào)味劑、防腐齊 、甜味齊 、類固醇、藥物、激素、脂類、肽類、多核苷酸、多糖、蛋白質(zhì)、蛋白聚糖、香料、維生素等。如在本文中所使用的，“水溶性生物活性化合物”或者“水溶性BAC”涉及具有營養(yǎng)、治療活性和/或化妝品活性的化合物，并且根據(jù)由西班牙皇家藥典定義的標(biāo)準(zhǔn)，其在水溶液中是可溶的(極易溶的、易溶的、可溶的、難溶的或者微溶的)
權(quán)利要求
1.一種納米顆粒，其包括玉米蛋白基體和堿性氨基酸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的納米顆粒，其中所述堿性氨基酸選自由精氨酸、賴氨酸、組氨酸及其混合物形成的組。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的納米顆粒，進(jìn)一步包括生物活性化合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的納米顆粒，其中所述生物活性化合物選自脂溶性生物活性化合物和水溶性生物活性化合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的納米顆粒，其中所述脂溶性生物活性化合物選自由如下形成的組 a)多元酚； b)A、D、E或K族維生素； c)根據(jù)b)的維生素的前體或者衍生物； d)磷脂； e)類胡羅卜素； f)脂肪酸； g)植物留烷醇和植物甾醇； h)任意前述化合物a)-g)的鹽或酯；和 i)其組合。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的納米顆粒，其中所述脂溶性生物活性化合物選自由黃酮醇、花色素苷、植物抗毒素、羥基酪醇、視黃酸、視黃醛、視黃醇、麥角鈣化固醇、a -生育酚、三烯生育酚、植物甲萘醌、a-胡蘿卜素、￠-胡羅卜素、番茄紅素、辣椒黃素、葉黃素、玉米黃素、胡蘿卜醇、EPA、DHA、亞油酸、菜油留醇、豆留醇、谷留醇，它們的食品級(jí)或者制藥或化妝品上可接受的衍生物、酯或鹽，及其混合物形成的組。
7.根據(jù)權(quán)利要求5的納米顆粒，其中所述脂溶性生物活性化合物選自由槲皮素、白藜蘆醇、它們的食品級(jí)或者制藥或化妝品中可接受的衍生物、酯或鹽，及其混合物形成的組。
8.根據(jù)權(quán)利要求4的納米顆粒，其中所述水溶性生物活性化合物選自由如下形成的組 a)B或C族維生素； b)根據(jù)a)的維生素的衍生物； c)選自透明質(zhì)酸、硫酸軟骨素和硫辛酸的化合物； d)任意前述化合物a)-c)的鹽或酯；和 e)其組合。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的納米顆粒，其中所述水溶性生物活性化合物選自葉酸、其食品級(jí)或者制藥或化妝品中可接受的酯或鹽，及其混合物。
10.一種制備包括玉米蛋白基體和堿性氨基酸的納米顆粒的方法，包括 a)制備包含玉米蛋白和堿性氨基酸的水醇溶液；和 b)將水添加到步驟a)的溶液。
11.一種制備包括玉米蛋白基體和堿性氨基酸以及脂溶性生物活性化合物的納米顆粒的方法，包括 a)制備包含玉米蛋白和堿性氨基酸的水醇溶液(i)；b)制備包括脂溶性生物活性化合物的醇溶液，并且使用水將其稀釋以獲得包括脂溶性生物活性化合物的水醇溶液(i i ); c)混合包含玉米蛋白和堿性氨基酸的所述水醇溶液(i)和包括脂溶性生物活性化合物的所述水醇溶液(ii);和 d)將水添加到步驟c)獲得的混合物。
12.—種制備包括玉米蛋白基體和堿性氨基酸以及水溶性生物活性化合物的納米顆粒的方法，包括 a)制備包含玉米蛋白和堿性氨基酸的水醇溶液(i)； b)制備包括水溶性生物活性化合物以及任選的第二堿性氨基酸的水溶液，并且利用醇將其稀釋以獲得包括水溶性生物活性化合物和任選的第二堿性氨基酸的水醇溶液(ii); c )混合包含玉米蛋白和堿性氨基酸的所述水醇溶液(i )與包括水溶性生物活性化合物和任選的第二堿性氨基酸的所述水醇溶液(ii)； d)任選地添加表面活性劑到步驟c)獲得的混合物中；并且 e)將水添加到步驟c)或步驟d)獲得的混合物。
13.根據(jù)權(quán)利要求10至12任一項(xiàng)的方法，其中所述水醇溶液為乙醇的水溶液。
14.根據(jù)權(quán)利要求10至13任一項(xiàng)的方法，進(jìn)一步包括 a)在100至SOOMPa的壓力下，使所形成的包含玉米蛋白納米顆粒的懸浮液經(jīng)歷至少一個(gè)靜水壓力周期； b)如果需要的話，干燥包含所形成的納米顆粒的懸浮液，其中所述干燥任選地在存在保護(hù)劑和/或抗氧化劑的情況下實(shí)施。
15.一種通過根據(jù)權(quán)利要求10至14任一項(xiàng)的方法獲得的納米顆粒。
16.一種組合物，其包括至少一種根據(jù)權(quán)利要求1至9任一項(xiàng)或權(quán)利要求15的納米顆粒，以及食品、藥品或化妝品中可接受的載體。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的組合物，其中納米顆粒的平均粒徑為100至450nm之間，優(yōu)選為約 200nm。
18.根據(jù)權(quán)利要求16或17任一項(xiàng)的組合物，包括 -玉米蛋白，15wt%至45wt% ； -堿性氨基酸，lwt%至4wt% ； -槲皮素或者白藜蘆醇，0. 5wt%至5wt% ;和 -糖類，45wt% 至 80wt%, 其中，所有的重量百分比均基于所述組合物的總重量計(jì)。
19.根據(jù)權(quán)利要求16至17任一項(xiàng)的組合物，包括 -玉米蛋白，15wt%至45wt% ； -堿性氨基酸，4wt%至10wt% ； -任選的聚山梨醇酯，0. 05wt%至0. 5wt% ；-葉酸,0. 5wt% 至 5wt% ； -糖類，45wt%至80wt% ;并且 其中，所有的重量百分比均基于所述組合物的總重量計(jì)。
20.一種食物制品，包括根據(jù)權(quán)利要求16至19任一項(xiàng)的組合物。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于包封化合物的納米顆粒，獲得其的方法及其應(yīng)用。所述納米顆粒包括玉米蛋白基體和堿性氨基酸。所述納米顆?？梢园馑苄曰蛑苄陨锘钚曰衔铩Ｆ淇蓱?yīng)用于食品、藥品和化妝品行業(yè)以及納米技術(shù)行業(yè)中。
文檔編號(hào)A61K8/64GK103037707SQ201180035074
公開日2013年4月10日 申請日期2011年7月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月16日
發(fā)明者邁特·阿古羅斯巴佐, 艾琳·埃斯帕扎卡塔蘭, 卡洛琳娜·岡薩雷斯費(fèi)雷羅, 卡洛斯哈維爾·岡薩雷斯納瓦羅, 胡安曼努埃爾·伊拉切加雷塔, 安娜·羅莫瓦爾德 申請人:納瓦拉大學(xué), 國家食品安全與技術(shù)中心埃布羅實(shí)驗(yàn)室