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玉米醇溶蛋白微胶囊的制备及缓释性能

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食品研究等并发 工艺技术 DOI:10.3969 ̄.issn.1005-6521.2013.04.019 Food Research And 1)evelooment 2013年2月 第34卷第4期 61 玉米醇溶蛋白微胶囊的制备及缓释性能 郭立华,陈野‘,李秀明,于翠柳 (天津科技大学食品工程与生物技术学院,天津300457) 摘要:以玉米醇溶蛋白为壁材,5一氟尿嘧啶为芯材,用涂膜粉碎法和喷雾干燥法制备了微胶囊。研究了制备方法对 制备的微胶囊形态和粒径大小的影响;探讨了制备方法(甘油添加量、制备温度)对包埋率和载药量的影响。结果表 明,当壁材与芯材质量比为5:3时,涂膜粉碎法制备的微胶囊包埋率和栽药量最大,分别为84.8%和31.8%,且大于 喷雾干燥法制备的微胶囊。添加20%(质量分数)甘油制备的微胶囊的包埋率和载药量低于没有添加甘油制备微胶 囊,但其缓释效果比没有加甘油的明显。此外,随着制备温度(6O℃~80℃)的升高,微胶囊的包埋率和载药量也随着 增加,8O℃时的包埋率和载药量最高。经SEM观察涂膜粉碎法和喷雾干燥法制备的微胶囊粒径分别在100 m~ 180 Izm和7 m~13 m之间。人工胃液和人工肠液中的缓释性能的研究发现,涂膜粉碎法制备的Zein微胶囊的累积 释药量要比喷雾干燥法制备的微胶囊的释药量少,缓释效果好。人工胃液中Zein微胶囊壁材更容易裂解,缓释效果 低于在人工肠液中的缓释。 关键词:玉米醇溶蛋白;微胶囊;5-氟尿嘧啶;涂膜;喷雾干燥;缓释 Preparation and Release Property of Zein Microcapsules GUO Li-hua,CHEN Ye ,LI Xiu-ming,YU Cui-liu (College of Food Engineering&Biotechnology,Tianjin University of Science&Technology,Tianjin 300457, China) Abstract:Zein was used as the wall material to encapsulate the core material 5-Fluorouracil,the preparation of the zein microcapsules used casting and spray drying methods.The effects of the preparation method on the morphology and diameter were studied;the effects of different preparation method(added glycerol,preparation temperature)on the encapsulation eficifency and drug loading were examined.The results showed that,when the ratio of the wall material to the core material was 5:3(mass ractfion),the encapsulation eficifency and drug loading ofthe zein microcapsules prepared by casting method were were 84.8%and 31.8%,respectively。which were higher than the spray drying.The encapsulation eficiency and drfug loading of the microcapsules with 20% (glyeerol/zein:mass fraction)glycerol were lower than the particles without glycero1.In addition,as the temperature increased(60 ̄C-80 qC),the encapsulation eficifency and drug loading increased,at 80 ̄C reached the highest leve1.The diameter were characterized by scanning electron microscope,and the diameter of the microcapsules prepared by casting and spray drying were 100 p ̄m-180 m and 7 ̄zm-13 m,respectively.The release study in simulated gastic frluid and simulated intestinal fluid showed that release properties of zein microcapsules prepared by casting were better than the spray drying.And the zein microcapsules in simulated gastric fluid were easy to crack,SO the release properties were lower than that in the simulated intestinal fluid. Key words:Zein;microcapsules;5-Fluorouracil;cast;spray drying;release 微胶囊技术是指利用天然或合成高分子材料,将 分散的固体、液体、甚至是气体、物质包裹起来,形成具 作者简介:郭立华(1986一),女(汉),硕士,研究方向:农产品加工与 贮藏。 有半透性或密封囊膜的微小粒子的技术_l_。微胶囊技 术在食品、医药工业中的应用是很广泛的,尤其是用 于制备具有缓释性能的药物[2-31。利用微胶囊技术包裹 通信作者:陈野(1968一),男(汉),教授,主要从事农产品加工及农 产副产物生物学转化技术研究。 郭立华,等:玉米醇溶蛋白微胶囊的制备及缓释性能 工艺技术 _==== 药物,延长药物的释放时间,保持良好的药效已经得 到了广泛应用。微胶囊由壁材和芯材组成,缓释性能 取决于壁材的种类以及微胶囊的制备方法。目前用于 微胶囊壁材的天然高分子材料主要包括(1)碳水化合 物;(2)蛋白质类;(3)蜡与脂类物质等 。玉米醇溶蛋 白(zein)是从玉米蛋白粉中提取出来的一种易溶于60%~ 90%乙醇,不溶于水的一种蛋白质。Zein中含有较多 的含硫氨基酸,分子间以二硫键、疏水键相连,因此, Zein具有良好的疏水性和成膜性 “]。目前应用Zein 的研究主要集中在开发生物可降解材料方面,如开发 玉米醇溶蛋白膜,也有将其用于药物缓释剂的研究, 多是采用压片法制备的片剂,研究其缓释性质ll2 4J,但 将Zein用于制作微胶囊方面的研究甚少。 5一氟尿嘧啶(5一Fluorouracil,5一Fu)能抑制胸腺嘧 啶核苷酸合成酶,阻断脱氧嘧啶核苷酸转换成胸腺嘧 啶核苷酸,干扰DNA合成,起到抗癌作用,又能以伪代 谢物掺入RNA中,从而抑制肿瘤细胞的增殖。在临床 上常用于乳腺癌等各种癌症,是应用很广泛的抗肿瘤 药物,但是5一Fu的半衰期很短10 min一20 min,需频繁 给药,造成的副作用较多。因此急需一种能延长药物 在体内的存留时间,减少由于频繁给药造成的副作用 的缓释材料。目前有关于制备5一Fu微球的一些报道, 所用壁材多集中在明胶,壳聚糖,聚乳酸,但都存在包 埋率或载药量低等问题 。 本研究以玉米醇溶蛋白为壁材,5一氟尿嘧啶为芯 材,采用喷雾干燥法和涂膜粉碎法制备Zein微胶囊, 研究制备工艺,并探讨其在人工胃液和人工肠液中的 缓释性质。 1材料与方法 1.1材料 玉米醇溶蛋白(Zein):高邮市日星药用辅料有限 公司;5一氟尿嘧啶(纯度98%):上海璞光实业有限公 司;甘油(分析纯)、磷酸二氢钾(分析纯)、HCL(分析 纯):天津市北方天医化学试剂厂;无水乙醇(分析纯): 天津市北联精细化学品开发有限公司。 1.2主要仪器与设备 SD一1000喷雾干燥器:Tokyo Rikakikai,Japan; FW80型高速万能粉碎机:天津市泰斯特仪器有限公 司;756PC紫外可见分光光度计:天津市普瑞斯仪器有 限公司;HH数显恒温水浴锅:金坛市金城国胜实验仪 器厂;RS一232精密电子天平:丹纳赫西特传感工业控 制有限公司;SU1510电子扫描显微镜:Hitachi High— Technologies Corporation,Japan。 1.3 Zein微胶囊的制备 1.3.1喷雾干燥法制备Zein微胶囊 将玉米醇溶蛋白溶于80%乙醇溶液,加入5一氟 尿嘧啶,水浴加热使玉米醇溶蛋白和5一氟尿嘧啶充分 混合。将此混合液置于SD一1000喷雾干燥器的磁力搅 拌器上,在不断搅拌的情况下,进行喷雾干燥。进料速 度为200 mL/h,进口温度为150 C《=。 1.3.2涂膜粉碎法制备Zein微胶囊 将玉米醇溶蛋白溶于80%乙醇溶液,加入5一氟 尿嘧啶,水浴加热使玉米醇溶蛋白和5一氟尿嘧啶充分 混合。待此混合液冷却至室温后,慢慢倒在塑料胶片 上,使Zein和5一Fu的混合液在塑料板上形成一层均 匀的液膜。在室温下晾干,直到液体全部蒸发,形成 Zein的膜。用粉碎机将膜粉碎,并用80目的分样筛进 行筛分。 1.4 Zein微胶囊的形态和粒径分析 将样品用双面导电胶固定在样品台上,采用离子 溅射方法镀金,镀金的条件为15 kV、15 mA、1.5 min。 然后将样品置于SU1510扫描电子显微镜(15 kV)下 观察其显微结构。 1.5 Zein微胶囊的载药量和包埋率 取10mg样品,溶于200mL60%的乙醇溶液中, 当混合液体积蒸发至剩余80 mL时,过滤,取澄清滤 液,用蒸馏水稀释l0倍后,用紫外分光光度计在266 nm 处测定,由标准曲线得到5一Fu的含量,计算Zein微胶 囊的载药量和包埋率: 载药量= ×100% 包埋率= 舞蒌 等黼x l00% 1.6 Zein微胶囊的体外缓释性能 1.6.1人工胃液条件下的缓释性能 取10mg样品,加入100mL0.1 mol/LHCL搅拌, 保持恒温(37_+0.5)℃。从样品加入开始计时,分别在 0.5、1、2、3、4、5 h取缓释液1 mL,用新鲜的缓释液稀释 10倍后,在266 nm处测定释放的5一Fu。每次取样后, 补加等量的新鲜人工胃液。 1.6.2人工肠液条件下的缓释性能 取10mg样品,加入100mL pH7.4磷酸二氢钾缓 冲液,保持恒温(37_+0.5)℃。从样品加入开始计时,分 别在0.5、1、2、3、4、5 h取缓释液1 mL,用新鲜的缓释 液稀释l0倍,在266 nm处测定释放的5一Fu。每次取 郭立华,等:玉米醇溶蛋白微胶囊的制备及缓释性能 工艺技术 高,溶剂蒸发较快,会使壁材粘连在烧杯壁上,造成损失。 2.4 Zein微胶囊的缓释性能 2.4.1不同制备方法对Zei\蛐 n微胶囊缓释的影响 l20 l0H0 80 60 40 2O 0 O 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ll l2 13 时间/min 图3不同方法制备的Zein微胶囊的释药性 Fig.3 The release of diferent zein microcapsules 从图3可以看出被Zein包裹的5一Fu缓释效果明 显。涂膜粉碎法制备的Zein微胶囊的累积释药量略低 于于喷雾干燥法。当缓释时间持续到12 h时,其累积 释药量达到最大分别为97.4%和98.9%。由于喷雾干 燥过程中,溶剂蒸发较快,形成的球形微胶囊的壁的 厚度比涂膜粉碎法制备的壁薄,所以,喷雾干燥法制 备的微胶囊的缓释效果低于涂膜粉碎法制备的微胶囊。 2.4-2不同的缓释液对Zein微胶囊释药性的影响 12O 100 堡 8O 60 40 2O 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 l0 11 12 13 时间,h 图4不同缓释液对Zein微胶囊释药性的影响 Fig.4 The release of zein microcapsules in diferent release liquid 从图4可以看出,Zein微胶囊在人工胃液中的累 积释药量高于在人工肠液中的释药量。当缓释时间持 续到12 h时,5一Fu在人工胃液和人工肠液中的释放 量为分别为97.4%和96.9%。由于玉米醇溶蛋白不溶 于水,可溶于6O%~95%的乙醇溶液,还可以溶于强碱 (pH>l1)、醋酸等有机溶剂,所以,相对于pH7.4的人 工肠液,0.1 mol/L的人工胃液的环境会更易于Zein微 胶囊壁的溶解破裂,药品更易释放出来。 3结论 以Zein为壁材,用涂膜粉碎法制作微胶囊是一种 既简便又经济的方法。涂膜粉碎法制备的微胶囊包埋 率和载药量,分别为84.8%和31.8%,缓释效果明显。 因此Zein可以应用于制备其它水溶性药物的微胶囊, 延长药物在体内的存留时间,减少因频繁给药造成的 副作用。 参考文献: [1】张峻,齐崴,韩志慧,等.食品微胶囊、超微粉碎加工技术[M】.北京: 化学工业出版社,2004:1 [2]Dong xun Li,Jong Oh Kim,Dong Hoon Oh,et a1.Development of Nifedipine-loaded Coated Gelatin Mieroeapsule as a Long Acting Oral Delivery[J].Archibes of Hannaeal Research,2009,32(1):127- 132 [3]Dongming Peng,Kelong Huang,Yanfei Liu,et a1.Preparation of novel polymeric mierospheres for controlled release of ifnasteride[J].Inter- national Journal of Pharmaeeuties,2007,342:82—86 [4]邱英华,覃懿,覃荣灵,等.木薯多孔淀粉在制作蚕蛹油微胶囊中 的应用『J1.食品研究与开发,201 1,32(2):59—61 f5】陈红波,徐保明.壁材组成对原花青素微胶囊化的影响【J].食品研 究与开发,2010,31(9):68—71 [6]牛广财,朱丹,王宪青,等.南瓜籽油微胶囊稳定性与缓释性能的 研究IJ1.粮油加工,2009,40(12):80—82 【7]李伍军,张伟,赵阳,等.石蜡微胶囊的制备与表征【J1.化工新型材 料,201 1,39(5):45—47 [8]杜悦,陈野,王冠禹,等.玉米醇溶蛋白的提取及应用[J】’农产品加 工・学刊。2008.12(7):73—76 l9 田崇明,91李文静,胡卫国.玉米醇溶蛋白在香蕉保鲜中的应用研究 [J】.食品科技,2002,28(3):66—69 [10】杜伟成,徐丽萍,殷丽君.玉米醇溶蛋白成膜工艺条件的探讨lJ1 .食品科学,1997,18(1):15—18 【11】D.J.Sessa et a1.Improved methods for deeolorizing COrn zein[J].In- dustrial Corps and Products,2003,18(1):55-65 [12]黄国平,杨晓全.玉米醇溶蛋白作为阿司匹林缓控释骨架材料的 研究性[J].化学与生物工程,2005,22(9):48—50 【l3]黄国平,杨晓泉,郭星,等.玉米醇溶蛋白制备缓释Vc粒的研究[j】. 中国食品学报,2003(增刊):1 13—1 16 [14]Xinming Liu,Qingshen Sun,Huajie Wang,et a1.Microspheres of CO1TI protein,zein,for an ivermectin drug delivery system[J].Biomaterisls, 2005,26(1):109-1 15 [15]吴道澄,万明习,吴红,等.氟尿嘧啶大粒径明胶微球的制备与性 质[J].药学学报,2002,18(5):257—261 [16]尹静波,陈红丹,罗坤,等.生物可降解5一氟尿嘧啶载药微球的制 备及性能研究【J】扁等学校化学学报,2005,26(6):1174—1176 [17]李和平,肖华伍,龙姝,等.壳聚糖一5一氟尿嘧啶微球的制备[J1_长沙 理工大学学报:自然科学版,2006,3(4):91—96 【18]吴莉莉,郑永丽,沈锡中,等.壳聚糖一聚天冬氨酸一5氟尿嘧啶纳米 的小鼠体内药动学fJ1.复旦学报:医学版,2006,33(6):757—760 [19]陈野,王冠禹,杜悦.玉米黄粉可降解性塑料的制备和性质【JJ_农 业工程学报,2009,25(5):284—287 [20]Narpinder Sinsh Dominique M R Georget,Peter S Behon,et a1.Phys— ieal properties of zein films containing salicylic acid nad acetyl sali- cylic acid[J].Journal of Cereal Science,2010,52(2):282-287 收稿日期:2012—05—07 

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