殼聚糖/γ-聚谷氨酸負(fù)載黑米花色苷納米粒的制備、表征及緩釋性能

潘 飛，趙 磊，陳艷麟，郝 帥，張會(huì)敏

（北京工商大學(xué)，食品營(yíng)養(yǎng)與人類健康北京高精尖創(chuàng)新中心，北京市食品添加劑工程技術(shù)研究中心，北京 100048）

黑米花色苷，是一類天然多酚類色素，源于黑米種皮[1]，主要包括矢車菊素-3-葡萄糖苷（cyanidin-3-glucoside，C3G）、芍藥素-3-葡萄糖苷、牽?；ㄋ?3-葡萄糖苷等，其中C3G含量最高，約占總色素含量的95%?；ㄉ站哂卸喾N生物活性，如抗氧化[2]、調(diào)解血脂[3]、改善腸道菌群[4]、抗炎[5]、預(yù)防肝損傷[6]等，對(duì)保健食品、醫(yī)藥加工和化妝品行業(yè)都具有重要意義。

花色苷極易受到溫度、金屬離子、光照等外界環(huán)境的影響，導(dǎo)致花色苷發(fā)生降解褪色，甚至失去生物活性[7]，極大限制了花色苷的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用。此外，花色苷在體內(nèi)的環(huán)境下穩(wěn)定性差，生物利用率低[1]。近年多項(xiàng)研究表明，添加輔色劑可提高花色苷的穩(wěn)定性，如兒茶素、迷迭香酸、丁香酸等酚酸類物質(zhì)通過(guò)與花色苷分子結(jié)構(gòu)相互作用，減少外界環(huán)境對(duì)花色苷的降解[8]，但在緩釋和生物利用度方面并沒(méi)有得到很好改善。相比較輔色劑而言，由多糖、蛋白質(zhì)、脂質(zhì)等生物可降解大分子構(gòu)建的納米微膠囊載體更能有效解決這些問(wèn)題[9-10]，這為花色苷作為功能性天然色素的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用帶來(lái)了嶄新的市場(chǎng)前景。

殼聚糖（chitosan，CS），又稱脫乙酰甲殼素，是由幾丁質(zhì)經(jīng)過(guò)脫乙酰作用得到的產(chǎn)物，具有良好的生物相容性、血液相容性、可自行降解代謝、無(wú)毒安全性高等特點(diǎn)[11]，這些優(yōu)良的性能在納米醫(yī)藥、食品、化妝品、生物醫(yī)藥工程等領(lǐng)域已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用。γ-聚谷氨酸（γ-polyglutamic acid，PGA），是一種陰離子天然聚合物，易溶于水，并且無(wú)毒、生物相容性好及可降解[12]。研究表明，CS和PGA可在pH驅(qū)動(dòng)下通過(guò)離子凝聚法形成納米粒子[13]，對(duì)紫杉醇、硫酸鏈霉素、乳酸鏈球菌素等活性物質(zhì)進(jìn)行微膠囊化研究，結(jié)果表明，與微膠囊化前相比，膠囊化的產(chǎn)物在穩(wěn)定性、緩釋效果及生物利用率方面得到明顯改善[14-16]。此外，賀博[17]采用CS和羧甲基CS包埋藍(lán)莓花色苷，結(jié)果表明負(fù)載藍(lán)莓花色苷的納米粒在穩(wěn)定性和胃腸緩釋性方面均較包埋前顯著提高。Chen Tan等[18]采用硫酸軟骨素與CS制備的接骨木花色苷納米粒也表現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性和抗氧化能力。然而，CS和PGA構(gòu)建納米載體在天然色素的應(yīng)用研究較少，尚不清楚CS-PGA納米載體對(duì)花色苷的穩(wěn)定性及緩釋性的影響，這些研究不僅有助于解決花色苷穩(wěn)定性差的問(wèn)題，還利于提高其對(duì)胃腸環(huán)境的耐受性和緩釋性，極大拓寬了花色苷在食品領(lǐng)域的應(yīng)用。

因此，本研究采用CS和PGA作為壁材，以C3G為代表的黑米花色苷作為活性物質(zhì)進(jìn)行納米微膠囊化，并采用超高效液相色譜（ultra-high performance liquid chromatography，UPLC）法對(duì)花色苷含量進(jìn)行測(cè)定，分別進(jìn)行單因素試驗(yàn)和響應(yīng)面試驗(yàn)，以粒徑和包封率為指標(biāo)，確定最佳制備條件。采用表征分析方法對(duì)納米粒的粒徑、多分散指數(shù)（polydispersity index，PDI）、Zeta電位及微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行測(cè)試分析。利用體外模擬胃腸消化系統(tǒng)對(duì)黑米花色苷納米粒進(jìn)行緩釋研究。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

黑米提取物（花色苷純度≥25%） 湖北紫鑫生物科技有限公司；C3G（純度≥98%） 成都曼斯特生物科技有限公司。

CS（脫乙酰度≥95%）、PGA 上海易恩化學(xué)技術(shù)有限公司；甲酸（色譜純） 美國(guó)Mreda公司；乙腈（色譜純） 美國(guó)Fisher Chemical公司；胃蛋白酶、豬胰液素 北京博奧拓達(dá)科技有限公司；冰乙酸 天津福晨化學(xué)試劑有限公司；其他試劑均為國(guó)產(chǎn)分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

6 000 Da透析袋 北京酷來(lái)搏科技有限公司；Eclipse plus C18（RRHD 1.8 μm，2.1 mm×50 mm）色譜柱、1290 UPLC儀 美國(guó)Agilent公司；HJ-6多頭磁力攪拌器 北京天林恒泰科技有限公司；SU8020掃描電鏡日本日立公司；真空冷凍干燥機(jī) 美國(guó)Labconco公司；電位粒徑納米分析儀 英國(guó)Malvern公司；HNY-100B臺(tái)式溫室振蕩器 天津歐諾儀器有限公司；H1850臺(tái)式離心機(jī) 北京天林恒泰科技有限公司。

1.3 方法

1.3.1 黑米花色苷納米粒的制備

稱取一定量的CS溶解在1%體積分?jǐn)?shù)乙酸溶液中，配制不同質(zhì)量濃度的CS，攪拌2 h使溶液澄清透明，準(zhǔn)確移取20 mL CS溶液于燒杯中，并加入不同質(zhì)量的黑米花色苷提取物，使黑米花色苷達(dá)到一定濃度，攪拌1 h使其溶液澄清透明，用6 mol/L氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)其pH值至4.5，然后慢慢滴加20 mL一定濃度的PGA水溶液，使PGA-CS呈一定質(zhì)量比，滴加完畢后繼續(xù)攪拌一定時(shí)間即完成制備，此操作均避光進(jìn)行。

1.3.2 花色苷含量的測(cè)定

使用UPLC對(duì)樣品中花色苷進(jìn)行定量分析，色譜條件：色譜柱：Eclipse plus C18（RRHD 1.8 μm，2.1 mm×50 mm）；流動(dòng)相：A為乙腈溶液（體積分?jǐn)?shù)2%甲酸），B為水（體積分?jǐn)?shù)2%甲酸）；梯度洗脫條件：0～2 min，5% A，95% B；2～10 min，5%～50% A，95%～50% B；10～12 min，50% A，50% B；12～14 min，50%～5% A，50%～95% B；14～16 min，5% A，95% B；流速0.2 mL/min；檢測(cè)波長(zhǎng)520 nm；柱溫30 ℃；進(jìn)樣量1 μL。采用C3G（6.25、12.5、25、50、100、200 μg/mL）按上述方法進(jìn)行測(cè)定，以C3G質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)，峰面積為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線（y=21.422x-81.882，R2=0.999 4），并計(jì)算樣品中花色苷的含量。

1.3.3 包封率及載藥率的計(jì)算

將制備好的黑米花色苷納米粒溶液以12 000×g離心30 min，收集上清液，根據(jù)1.3.2節(jié)方法測(cè)定游離花色苷的含量，將沉淀物（黑米花色苷納米粒）進(jìn)行干燥稱量，并代入公式計(jì)算包封率及載藥量：

式中：W0為初始黑米花色苷質(zhì)量濃度/（mg/mL）；W1為游離黑米花色苷質(zhì)量濃度/（mg/mL）；W總為黑米花色苷納米粒質(zhì)量。

1.3.4 單因素試驗(yàn)

為考察單一因素對(duì)黑米花色苷納米粒包封率的影響，在其他條件相同的情況下，分別選擇不同黑米提取物質(zhì)量濃度（0.5、1、2、3、4 mg/mL）、CS質(zhì)量濃度（0.1、0.5、1、2、3 mg/mL）、PGA-CS質(zhì)量比（1∶10、1∶4、1∶2、3∶4、1∶1）、pH值（3、3.5、4、4.5、5、5.5）和攪拌時(shí)間（0、30、60、90 min）進(jìn)行研究。

1.3.5 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用SPSS 18.0對(duì)單因素試驗(yàn)結(jié)果分析，選出對(duì)載藥納米粒包封率影響較大3 個(gè)因素CS質(zhì)量濃度（A）、PGA-CS質(zhì)量比（B）和黑米提取物質(zhì)量濃度（C）。每個(gè)變量水平分別以-1、0、1進(jìn)行編碼，因素和水平見(jiàn)表1。采用Design Expert 8.0.6對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，對(duì)黑米花色苷納米粒包封率和粒徑的影響因素進(jìn)行深入研究和條件優(yōu)化，并做出響應(yīng)面圖，對(duì)響應(yīng)值受多個(gè)變量影響的問(wèn)題進(jìn)行建模及分析預(yù)測(cè)。該模型通過(guò)最小二乘法擬合二次多項(xiàng)方程：

式中：Wi為響應(yīng)值（包封率、粒徑）；β0為常數(shù)；βi為線性系數(shù)；βii為二次項(xiàng)系數(shù)；βij為2 個(gè)因素間的交互作用系數(shù)。Xi和Xj為參數(shù)變量（A、B、C）。

表1 響應(yīng)面試驗(yàn)因素水平設(shè)計(jì)Table 1 Code and level of independent variables used in response surface design

1.3.6 結(jié)構(gòu)表征分析

1.3.6.1 粒徑、PDI和Zeta電位

取一定量制備好的黑米花色苷納米粒溶液，稀釋至原濃度的1/10，采用馬爾文激光粒度分析儀測(cè)定溶液狀態(tài)下納米粒平均粒徑、PDI和Zeta電位，在25 ℃測(cè)試6 次取平均值。

1.3.6.2 掃描電鏡觀察

為了觀察樣品的表面形態(tài)，對(duì)凍干后的載藥納米粒進(jìn)行掃描電鏡測(cè)試。使用導(dǎo)電雙面膠將樣品固定在樣品臺(tái)上，噴鍍鉑金后進(jìn)行觀察。測(cè)試條件為放大倍率400 倍，加速電壓3.0 kV，在電子顯微鏡下觀察、拍照。

1.3.7 緩釋研究

參考Hu Qiaobin等[19]的研究方法配制模擬胃腸液。將裝有10 mg凍干黑米花色苷納米粒的透析袋置于盛有50 mL的新鮮胃液（2.0 g/L氯化鈉、2.917 g/L鹽酸及1 mg/mL胃蛋白酶，pH（2.0±0.1）的錐形瓶中，然后使其在37 ℃、150 r/min的搖床上振蕩，在固定時(shí)間取樣。2 h后，向錐形瓶中加入90 mL新鮮腸液（0.616 g/L氫氧化鈉、6.8 g/L磷酸二氫鉀及10 mg/mL豬胰液素，pH（7.2±0.1），使其繼續(xù)在37 ℃、150 r/min的搖床上振蕩，在固定時(shí)間取樣，采用未包封的黑米花色苷提取物作為對(duì)照，按照1.3.2節(jié)方法檢測(cè)黑米花色苷含量，計(jì)算黑米花色苷釋放率。

式中：Wt為黑米花色苷在消化液中的釋放量/（mg/mL）；W0為初始黑米花色苷總添加量/（mg/mL）。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用SPSS 19.0和Design Expert 8.0.6軟件對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析，數(shù)據(jù)以表示，采用t檢驗(yàn)，P＜0.05，差異顯著；P＜0.01，差異極顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 制備條件單因素試驗(yàn)

黑米提取物質(zhì)量濃度對(duì)包封率的影響結(jié)果表明（圖1A），當(dāng)黑米提取物質(zhì)量濃度為2 mg/mL時(shí)，包封率最高為29.9%，之后黑米提取物質(zhì)量濃度繼續(xù)增加包封率降低，這可能是因?yàn)楹诿滋崛∥镏写嬖谝恍╇娊赓|(zhì)雜質(zhì)影響著納米粒的形成，過(guò)大的質(zhì)量濃度不利于花色苷的包埋。

CS質(zhì)量濃度及PGA-CS質(zhì)量比對(duì)包封率的影響結(jié)果表明（圖1B、C），隨著CS質(zhì)量濃度及PGA-CS質(zhì)量比的增大，包封率呈現(xiàn)先升高后下降的趨勢(shì)，在CS質(zhì)量濃度為1 mg/mL和PGA-CS質(zhì)量比為1∶2時(shí)包封率達(dá)到最大，分別為41.76%和42.45%，這是因?yàn)楹线m的壁材濃度和PGACS質(zhì)量比反映2 種壁材離子交聯(lián)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，直接影響納米粒包封率和性能[20]。

pH值對(duì)包封率的影響結(jié)果如圖1D所示，包封率隨著pH值的升高呈現(xiàn)先升后降的趨勢(shì)，在pH 5.0時(shí)包封率最高，可達(dá)49.51%。這可能是因?yàn)樵趐H 5.0時(shí)所形成的納米粒表面電荷相對(duì)穩(wěn)定，有利于聚谷氨酸和CS通過(guò)離子交聯(lián)，當(dāng)pH值增大時(shí)，所形成的交聯(lián)聚合物表面電荷降低，出現(xiàn)凝聚影響黑米花色苷的包埋[21-22]。

攪拌時(shí)間對(duì)包封率的影響結(jié)果表明（圖1E），適當(dāng)?shù)臄嚢钑r(shí)間有利于黑米花色苷的包埋，攪拌時(shí)間為30 min時(shí)包封率最高，可達(dá)49.78%。因?yàn)楹诿谆ㄉ占{米粒的形成是一個(gè)動(dòng)態(tài)過(guò)程，適當(dāng)攪拌有利于溶質(zhì)的分散和納米粒的粒徑的均一，攪拌時(shí)間過(guò)長(zhǎng)破壞了納米粒之間的相互作用，發(fā)生碰撞和聚集導(dǎo)致包埋后黑米花色苷釋放出來(lái)。從5 個(gè)單因素的結(jié)果顯示，pH值和攪拌時(shí)間對(duì)包封率的影響相對(duì)較小，而黑米提取物質(zhì)量濃度、CS質(zhì)量濃度及PGA-CS質(zhì)量比對(duì)包封率影響顯著，因此，后續(xù)實(shí)驗(yàn)選擇pH 5.0和攪拌時(shí)間30 min作為固定參數(shù)，對(duì)黑米花色苷的包埋條件進(jìn)一步優(yōu)化。

圖1 包埋條件對(duì)黑米花色苷包封率的影響Fig.1 Effect of preparation conditions on the encapsulation rate of black rice anthocyanin-loaded nanoparticles

2.2 響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)

2.2.1 響應(yīng)面結(jié)果與分析

根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，以CS質(zhì)量濃度（A）、PGACS質(zhì)量比（B）、黑米提取物質(zhì)量濃度（C）為自變量，粒徑（W1）和包封率（W2）為因變量進(jìn)行響應(yīng)面試驗(yàn)，Box-Benhken試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果見(jiàn)表2，方差分析結(jié)果見(jiàn)表3。

表2 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果Table 2 Box-Benhken design with response variables

采用Design Expert 8.0.6軟件對(duì)表2試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行多元回歸擬合，得到CS質(zhì)量濃度（A）、PGA-CS質(zhì)量比（B）和黑米提取物質(zhì)量濃度（C）與粒徑（W1）和包封率（W2）的二次多項(xiàng)回歸模型方程為：

表3 獨(dú)立變量響應(yīng)面模型方差分析Table 3 Analysis of variance of response surface quadratic polynomial models

從表3可以看出，所獲得的回歸模型均極顯著（P＜0.01），失擬項(xiàng)均不顯著（P＞0.05），R2＞0.95，說(shuō)明模型有效且得到較好的預(yù)測(cè)值。一次項(xiàng)B、C對(duì)載藥納米粒的粒徑和包封率影響均顯著（P＜0.05），且B、C對(duì)粒徑影響極顯著（P＜0.01），一次項(xiàng)A對(duì)粒徑影響顯著（P＜0.05），而對(duì)包封率不顯著；二次項(xiàng)B2和C2對(duì)粒徑和包封率影響顯著（P＜0.05），A2則不顯著（P＞0.05）；交互相中除BC對(duì)粒徑影響極顯著（P＜0.01）外，其他均不顯著（P＜0.05），可以看出這些因素影響著粒徑大小和包封率的高低，而B(niǎo)和C的交互作用對(duì)粒徑影響比較大。因此，通過(guò)對(duì)試驗(yàn)因素優(yōu)化有利于設(shè)計(jì)形成粒徑小且高封率高的納米粒。此外，工藝參數(shù)對(duì)粒徑和包封率影響大小依次為：B＞C＞A。

圖2 響應(yīng)面圖為兩兩因素交互對(duì)粒徑和包封效率的綜合影響Fig.2 Response surface plots showing the individual and interactive effects of variables on the particle size and encapsulation efficiency

在模型中，當(dāng)任一因素向響應(yīng)曲線中點(diǎn)靠近時(shí)，粒徑尺寸從754 nm降至342.57 nm。當(dāng)因素超過(guò)中點(diǎn)時(shí)，粒徑受到負(fù)向影響逐漸增大（圖2、表2），較低濃度的PGA有利于形成小的粒徑[23]。這可能是載藥納米粒在形成之前CS溶液呈連續(xù)凝膠狀，隨著PGA的加入，CS逐漸與PGA進(jìn)行離子交聯(lián)形成納米粒，但PGA濃度升高，使PGA支鏈與CS進(jìn)行橫向結(jié)合產(chǎn)生較大的納米粒[24]。

黑米花色苷納米粒的包封率隨所選3 種因素向響應(yīng)曲線中點(diǎn)靠近而升高，包埋率在38.84%～52.11%范圍內(nèi)增大，當(dāng)3 種因素逐漸超過(guò)中點(diǎn)時(shí)，包封率開(kāi)始降低，這與其影響粒徑的趨勢(shì)相同。PGA-CS質(zhì)量比和黑米提取物質(zhì)量濃度分別在2∶5和2 mg/mL附近時(shí)，可以獲得高包封率的載藥納米粒，隨著黑米提取物質(zhì)量濃度升高則包封率降低[25]。然而，CS質(zhì)量濃度與包封率之間并未呈現(xiàn)正相關(guān)性，這與Feng Chao等[23]的結(jié)論不同，這可能是CS分子質(zhì)量不同導(dǎo)致的，低分子質(zhì)量更有利于包封，而高分子質(zhì)量載藥量高[26]。

此外，這些參數(shù)的用量也影響著粒徑與包封率之間的關(guān)系，如PGA-CS質(zhì)量比決定粒徑的大小，但影響著包封率，而黑米提取物質(zhì)量濃度決定包封率，也改變粒徑。粒徑較小時(shí)，隨著黑米提取物質(zhì)量濃度的增大導(dǎo)致黑米花色苷納米粒的粒徑增大，包封率也相應(yīng)提高，但濃度過(guò)高時(shí)不利于納米粒的穩(wěn)定反而影響包封率。因此，選取了粒徑最小、包封率最高為最佳優(yōu)化條件，最終選擇了CS質(zhì)量濃度為0.8 mg/mL、PGA-CS質(zhì)量比為7∶20和黑米提取物質(zhì)量濃度為1.98 mg/mL作為后續(xù)研究的制備條件，粒徑預(yù)測(cè)值為341.9 nm，包封率預(yù)測(cè)值為51.55%。

2.2.2 響應(yīng)面模型驗(yàn)證

為了驗(yàn)證模型的有效性，在最優(yōu)條件進(jìn)行試驗(yàn)預(yù)測(cè)。所得制備載藥納米粒的結(jié)果：平均粒徑為352.95 nm，包封率為50.90%，載藥量為4.77%，與預(yù)測(cè)值相符。預(yù)測(cè)值與實(shí)驗(yàn)值之間的誤差均小于5%。因此，從響應(yīng)面回歸模型可以準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)黑米花色苷納米粒的粒徑大小和封裝效率。

2.3 表征學(xué)分析

粒徑、Zeta電位和PDI是衡量納米粒性能評(píng)價(jià)的重要標(biāo)準(zhǔn)，理想情況下，制備納米粒應(yīng)具有小的尺寸。Zeta電位值和PDI與分子穩(wěn)定性有關(guān)，Zeta電位值越小，越容易發(fā)生凝聚至有溶質(zhì)析出，多分散系數(shù)PDI值越小，表明納米粒在溶液中分散效果越好，越穩(wěn)定[27-28]。在最優(yōu)制備條件，即CS質(zhì)量濃度0.8 mg/mL、PGA-CS質(zhì)量比7∶20、黑米提取物質(zhì)量濃度1.98 mg/mL、pH 5.0和攪拌時(shí)間30 min時(shí)，測(cè)定黑米花色苷納米粒的平均粒徑為（352.95±6.42）nm，PDI為0.23±0.02，Zeta電位為（29.56±1.09）mV，這表明所制備的黑米花色苷納米粒尺寸小，在溶液中分散效果良好，電位較高且穩(wěn)定性好。

采用掃描電鏡對(duì)凍干后的黑米花色苷納米粒表面微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察，并與空載納米粒比較。由圖3A可知，CS與聚谷氨酸通過(guò)離子凝膠作用形成，表面相對(duì)光滑平整，這是因?yàn)樵趦龈蛇^(guò)程中內(nèi)部中空的納米粒發(fā)生團(tuán)聚效應(yīng)從而緊密排列，與Liang Tisong等[29]采用CS和硫酸軟骨作為壁材制備納米粒在掃描電鏡下形態(tài)一致。在CS與PGA交聯(lián)過(guò)程中，黑米花色苷被包裹在多聚物內(nèi)部，形成黑米花色苷納米粒，此外，由于離子交聯(lián)是個(gè)動(dòng)態(tài)過(guò)程，有部分黑米花色苷可能吸附在多聚物表面，從而在掃描電鏡下其微觀結(jié)構(gòu)表面粗糙、呈現(xiàn)多顆粒、不規(guī)則形狀（圖3B），這表明負(fù)載黑米花色苷的納米粒已經(jīng)形成。

圖3 掃描電鏡下的空載納米粒（A）和黑米花色苷納米粒（B）Fig.3 Observation of nanoparticles (A) and black rice anthocyaninloaded nanoparticles (B) under SEM

2.4 黑米花色苷納米粒體外緩釋性研究

緩釋實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蚰M生物活性物質(zhì)在人體消化道中釋放情況，一方面衡量生物活性物質(zhì)在胃腸液的穩(wěn)定性、耐受性，另一方面衡量生物活性物質(zhì)在胃腸液中的釋放率，這對(duì)研究生物活性物質(zhì)的運(yùn)送及代謝至關(guān)重要，也是衡量納米粒性能及穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)[30]。采用優(yōu)化后的工藝進(jìn)行制備納米粒，按照1.3.3節(jié)方法進(jìn)行離心，隨后將沉淀物放入真空冷凍干燥機(jī)處理獲得凍干的納米粒，分別對(duì)凍干后的黑米花色苷納米粒粉末及未包埋的黑米提取物進(jìn)行胃腸液緩釋作用研究，結(jié)果如圖4所示。

圖4 黑米花色苷在禁食狀態(tài)下模擬胃腸道環(huán)境的釋放率Fig.4 Anthocyanins release percentage during incubation in simulated gastrointestinal fluids under fasting condition

在胃液中，未包埋的黑米花色苷釋放率為65.13%，而包埋后的黑米花色苷納米粒中花色苷釋放率顯著降低，僅為30.84%。這說(shuō)明由CS和PGA通過(guò)靜電離子作用形成的聚合物，對(duì)包埋的黑米花色苷具有較好的緩釋能力，延緩黑米花色苷在胃中的釋放。在腸液中，黑米花色苷包埋前后的釋放率均出現(xiàn)了顯著下降，從花色苷的保留率上來(lái)看，未包埋的黑米花色苷遠(yuǎn)低于黑米花色苷納米粒，這是因?yàn)榛ㄉ赵趬A性條件容易發(fā)生降解[31]，而采用CS與PGA所構(gòu)成的納米載體恰好可以改善這一劣勢(shì)。綜合來(lái)看，相比較未包埋的黑米花色苷，黑米花色苷納米粒在胃、腸液中釋放率分別減少52.65%、36.69%，這表明所制備的黑米花色苷納米粒具有明顯的緩釋效果，可以延緩黑米花色苷在胃腸液的釋放。

3 結(jié) 論

本研究通過(guò)單因素試驗(yàn)和響應(yīng)面試驗(yàn)優(yōu)化CS/PGA包埋黑米花色苷的工藝，以包埋率和粒徑為指標(biāo)，確定最佳工藝為CS質(zhì)量濃度0.8 mg/mL、PGA-CS質(zhì)量比7∶20、黑米提取物質(zhì)量濃度1.98 mg/mL、pH 5.0和攪拌時(shí)間30 min，所制備的黑米花色苷納米粒包埋率為50.90%，載藥量為4.77%，粒徑為（352.95±6.42）nm，PDI為0.23±0.02，Zeta電位為（29.56±1.09）mV。采用二次模型擬合和驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)表明該模型顯著且相關(guān)性高。通過(guò)掃描電鏡觀察黑米花色苷納米粒呈球形顆粒狀；模擬胃腸緩釋實(shí)驗(yàn)顯示，黑米花色苷納米粒具有明顯的緩釋作用，這表明所制備的納米粒粒徑較小、分散穩(wěn)定、緩釋性能較好，具有較好的應(yīng)用前景。