多糖纳米硒的制备、功能和在食品领域应用的研究进展.pdf
《多糖纳米硒的制备、功能和在食品领域应用的研究进展.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《多糖纳米硒的制备、功能和在食品领域应用的研究进展.pdf(12页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、308 2023,Vol.44,No.19 食品科学 专题论述多糖纳米硒的制备、功能和在食品 领域应用的研究进展钟泽梁1,2,3,洪碧红2,3,肖美添1,白锴凯2,3,*(1.华侨大学化工学院,福建 厦门 361021;2.自然资源部第三海洋研究所,福建 厦门 361005;3.自然资源部海洋生物资源开发利用工程技术创新中心,福建 厦门 361005)摘 要:纳米硒是纳米尺度的单质硒,具有独特的理化性质和生物活性,在农业、食品、医药等领域具有潜在的应用价值。多糖生物相容性好、稳定性强、功能多样,可用于纳米硒的稳定制备和功能化修饰,改善纳米硒的理化性质和功效活性。本文聚焦多糖纳米硒的制备、功能和
2、应用,重点总结利用化学还原合成多糖纳米硒的方法和技术,分析多糖对纳米硒理化性质的调控和影响,对多糖纳米硒的抗氧化、免疫调节和抗肿瘤活性功能展开综述,介绍多糖纳米硒在食品相关领域的应用,并探讨多糖纳米硒应用于食品营养强化所面临的挑战,旨在为多糖纳米硒的研发提供理论参考和研究思路。关键词:纳米硒;多糖;制备;生物活性;食品;营养强化Preparation,Functions and Food Application of Polysaccharide-Selenium Nanoparticles:A ReviewZHONG Zeliang1,2,3,HONG Bihong2,3,XIAO Meit
3、ian1,BAI Kaikai2,3,*(1.College of Chemical Engineering,Huaqiao University,Xiamen 361021,China;2.Third Institute of Oceanography,Ministry of Natural Resources,Xiamen 361005,China;3.Technical Innovation Center for Utilization of Marine Biological Resources,Ministry of Natural Resources,Xiamen 361005,C
4、hina)Abstract:Selenium nanoparticles(SeNPs),elemental selenium particles at the nano-size scale,have great potential for applications in the fields of agriculture,food and medicine due to its unique properties and excellent biological activities.Polysaccharides,with excellent biocompatibility,good s
5、tability and various bioactivities,can be used for the preparation and functional modification of stable SeNPs with improved physicochemical and functional properties.This article focuses on the preparation,bioactivities and application of polysaccharide-SeNPs.It summarizes the methods and technique
6、s used to synthesize polysaccharide-SeNPs through chemical reduction,analyzes the regulatory effect of polysaccharides on the physicochemical properties of SeNPs,and reviews the antioxidant,immunomodulatory and antitumor capacity of polysaccharide-SeNPs.Moreover,this paper describes the application
7、of polysaccharide-SeNPs in food and other fields and discusses the challenges for the application of polysaccharide-SeNPs in food nutrition fortification.We believe that this review will provide a theoretical basis and a novel idea for the research and development of polysaccharide-SeNPs.Keywords:se
8、lenium nanoparticles;polysaccharide;preparation;bioactivities;food;nutrition enhancementDOI:10.7506/spkx1002-6630-20220816-189中图分类号:TS201.2 文献标志码:A 文章编号:1002-6630(2023)19-0308-12引文格式:钟泽梁,洪碧红,肖美添,等.多糖纳米硒的制备、功能和在食品领域应用的研究进展J.食品科学,2023,44(19):308-319.DOI:10.7506/spkx1002-6630-20220816-189.http:/收稿日期:20
9、22-08-16基金项目:自然资源部第三海洋研究所基本科研业务费专项资金资助项目(海三科2019014);厦门海洋研究开发院共建项目(KFY202103);厦门南方海洋研究中心项目(13GYY001NF05)第一作者简介:钟泽梁(1999)(ORCID:0000-0001-5478-9404),男,硕士研究生,研究方向为材料与化工。E-mail:*通信作者简介:白锴凯(1986)(ORCID:0000-0001-6958-9085),男,副研究员,博士,研究方向为海洋生物资源开发利用。E-mail:专题论述 食品科学 2023,Vol.44,No.19 309ZHONG Zeliang,HON
10、G Bihong,XIAO Meitian,et al.Preparation,functions and food application of polysaccharide-selenium nanoparticles:a reviewJ.Food Science,2023,44(19):308-319.(in Chinese with English abstract)DOI:10.7506/spkx1002-6630-20220816-189.http:/硒是动物和人体必需的微量营养元素之一1,是组成多种含硒蛋白或酶的关键性元素,对维持机体的正常生命活动至关重要,具有延缓衰老2、预防肿
11、瘤3、调节免疫4等功能,特别对心血管疾病5、肿瘤3、糖尿病6等具有较好的辅助防治作用。硒摄入量不足会导致动物和人体重要器官机能的失调,从而影响健康。1973年,硒被世界卫生组织认定为人体必需微量元素,凸显出其营养价值。然而,硒营养剂量与最大安全摄入量之间的范围很窄7,过量摄入硒容易引起毒性反应。传统的补硒剂始终存在这一问题,安全性较差,面临淘汰。纳米硒(selenium nanoparticles,SeNPs)是具有纳米尺寸特征的单质硒,具有良好的生物利用度和安全性,并展现出抗氧化8、抗肿瘤9、免疫调节10、抗菌11、胃黏膜保护12、肝保护13等多种功效,逐渐引起全世界科研工作者的兴趣,发展前
12、景广阔。然而,裸露的纳米硒很不稳定,不但形貌和尺寸难以控制,而且容易自发聚集成团甚至形成沉淀,导致生物活性和生物利用度骤减,失去功效。为此,科研人员采用表面修 饰10、包覆14、固相支载8等技术控制纳米硒的生长、形貌、尺寸和表面特性,提高纳米硒的稳定性,并赋予纳米硒各种新的载体功能和生物学功效。多糖对于纳米材料而言是较理想的修饰剂和稳定 剂15。多糖包含大量羟基、氨基、硫酸基和羧基等基团,可为硒原子簇的生长提供有利的微环境,并能够吸附和包裹纳米硒,控制纳米硒的团聚和生长。同时,多糖分子的可修饰位点众多、生物活性多样、生物相容性好,使多糖纳米硒具有较强的可修饰性和多糖特有的生物活性,既可能作为多
13、功能补硒剂,又具备开发成纳米载药体的潜力,颇具发展前景。为进一步探索多糖纳米硒体系的发展脉络和技术应用前景,本文从多糖纳米硒的制备方法、生物学功效及其应用等方面介绍多糖纳米硒的研究现状和进展,以期为多糖纳米硒的研发提供更多思路。1 多糖纳米硒的制备、纯化、表征及产物形式纳 米 硒 的 制 备 方 法 包 括 化 学 法(氧 化 还 原 反 应8-12)、物理法(微波辐射、射线辐射、激光烧蚀、超声波等16-18)和生物法(微生物/植物的生物转 化作用19-20)等(表1)。相对于其他制备方法,化学法反应迅速、操作简便、产物品质更加可控,成为制备纳米硒的主要方法,是本文的关注重点。表 1 纳米硒的
14、制备方法分类Table 1 Classification of preparation methods for nano selenium 方法原理实例典型技术设备要求 产物品质化学法氧化还原反应1)亚硒酸钠与抗坏血酸在壳聚糖溶液中制备壳聚糖-纳米硒122)硒粉和水合肼在阿拉伯半乳聚糖溶液中制备阿拉伯半乳聚糖-纳米硒11高价硒前体还原反应及纳米化灰硒还原为硒化氢、再氧化成纳米硒较低粒径较均匀、可控物理法利用电磁波或声波供能,促使硒原子化1)微波合成六方相纳米硒172)射线辐照制备葡聚糖纳米硒183)激光法在水中合成纳米硒16微波辐射、射线辐射、激光烧蚀较高粒径较均匀、可控生物法微生物/植物提取
15、物的还原作用;微生物对硒的代谢和生物转化1)芦荟提取物与亚硒酸钠混合,制备纳米硒212)蓝藻提取物与亚硒酸钠混合,制备纳米硒223)芽孢杆菌与亚硒酸钠共培养制备纳米硒23微生物或植物提取物与高价硒反应;微生物与硒前体进行共培养较低粒径可控性较差1.1 多糖纳米硒的制备目前,多糖纳米硒的制备通常以多糖作为软模板、稳定剂或分散剂,采用化学还原法制备多糖纳米硒。其实质是利用还原剂(如抗坏血酸、谷胱甘肽等)将高价硒前体(如亚硒酸钠、二氧化硒等)还原为硒原子,硒原子聚集成团簇,并与多糖吸附结合,形成稳定分散的纳米级单质硒粒子;可通过控制反应条件制备球状、棒状、不定型等形貌的纳米硒粒子(图1)。根据加料顺
16、序,多糖纳米硒通常有2 种制备策略:1)直接在多糖体系中混合还原剂和硒前体并充分搅拌进行反应8-11;2)先混合还原剂和硒前体进行反应制备纳米硒,再加入多糖进行包覆24-26。策略1制备的纳米硒始终受到多糖的调控和负载,形貌和性能较稳定,该策略较常用。如Bai Kaikai等27在壳聚糖溶液中以抗坏血酸还原亚硒酸钠(Na2SeO3),制备了粒径为35 nm、呈规则球状的壳聚糖纳米硒(chitosan selenium nanoparticles,CTS-SeNPs),可稳定保存30 d,稳定性较好。策略2中,新制纳米硒缺乏多糖的约束,稳定性较差,制备效果较难控制。但可以采用小分子(如氨基酸24
17、、葡萄糖25、I326等)控制还原剂与硒前体的反应,先制备具有一定稳定性的小分子修饰纳米硒,再加入多糖吸附纳米硒,从而改善制备效果。Chen Wanwen等26在KI溶液中合成了纳米硒,再与壳聚糖混合,发现壳聚糖的加入不影响纳米硒的形态,能更有效地控制纳米硒的尺寸范围。表2总结了部分研究中多糖纳米硒的制备条件、粒径和形貌。310 2023,Vol.44,No.19 食品科学 专题论述A?100 nm?X?B图 1 多糖纳米硒(溶胶)的制备过程(A)及壳聚糖纳米硒的 外观和透射电子显微镜图像(B)8Fig.1 Preparation procoss of polysaccharide-SeNPs
18、(A)and appearance and transmission electron microscopic image of chitosan-SeNPs(B)8表 2 多糖纳米硒(溶胶)的原料、制备方法和理化性质Table 2 Raw material,preparation-method and physicochemical properties of polysaccharide-SeNPs多糖硒前体还原剂制备过程平均粒径/nm形貌稳定性参考文献壳聚糖/壳寡糖Na2SeO3VC氧化还原,超滤60 球形4 下30 d8阿拉伯半乳聚糖硒粉水合肼氧化还原,透析94 球形25 下水溶液中3
19、 个月11海藻酸钠H2SeO3VC氧化还原,透析54.7 球形4 下42 d28羧甲基纤维素钠H2SeO3VC氧化还原,透析74 球形29猪苓多糖Na2SeO3VC氧化还原,透析82.5 球形4 下84 d9党参多糖Na2SeO3VC氧化还原,透析75 球形4 下35 d30枸杞多糖Na2SeO3VC氧化还原,透析129.2 球形30 d31蒲公英多糖Na2SeO3VC氧化还原,透析50 球形32茶多糖Na2SeO3VC氧化还原,离心2575 球形、棒状30 d33普鲁兰多糖Na2SeO3半胱氨酸氧化还原50 花状34虎奶菇多糖蛋白 Na2SeO3VC氧化还原,透析91.31.5 球形水溶液中
20、13 周35注:.文献未提及。1.2 多糖纳米硒的纯化化学法所制备多糖纳米硒一般为红色或橙色透明胶体,内含纳米硒、多糖、残留反应物、副产物等。其中,反应物和副产物一般为小分子,可通过透析9-10、离心33、超滤8,12等方法除去。透析可去除截留分子质量以下的杂质,但一般需要较长的透析时间且需要多次更换透析液,不适用于规模化快速制备29,32。Gao Xiong等9将猪苓多糖与Na2SeO3混合后滴加VC进行反应,再将反应物在超纯水中透析72 h,去除多余的反应物和杂质,获得猪苓多糖纳米硒。超滤通常比透析更高效,在去除副产物的同时能够保留多糖纳米硒的形态和结构,纯化更简便迅速,适合大规模快速生产
21、8,36。Bai Kaikai等12利用超滤代替透析对新制备的壳聚糖纳米硒溶胶进行纯化,不但可快速高效去除副产物,而且多次超滤未明显改变纳米硒的形状和尺寸,提示利用超滤法纯化纳米硒具有可行性。离心则可去除未与纳米硒结合的可溶性多糖,这是透析和超滤较难实现的。穆静静33在精制茶多糖纳米硒时采用离心法去除茶多糖,再通过聚醚砜滤膜进行微滤,进一步提升了纳米硒的纯度。需要注意的是,在溶液中多糖吸附于纳米硒表面形成纳米体系时,处于“吸附-解吸”动态平衡状态,因此,经纯化的纳米硒实际上包含多糖修饰纳米硒和游离多糖。1.3 多糖纳米硒的表征利用现代分析测试技术可对多糖纳米硒的表面形貌、粒度分布、元素组成、价
22、态、内部结构、表面特性、官能团及分子间作用力等理化性质进行表征。其中,扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)8-9、透射电子显微镜(transmission electron microscope,TEM)8-12、原子力显微镜(atomic force microscope,AFM)37等显微成像技术可用于观测多糖纳米硒的形貌和尺寸。TEM或SEM配合能量色散X射线谱技术14,可分析多糖纳米硒的元素组成及其含量;高分辨率透射电子显微镜结合选区电子衍射技术(selected area electron diffraction,SAED)9则能够分析纳
23、米硒的原子排列和晶型结构。X射线衍射技术可作为TEM-SAED的重要补充,用于判断纳米硒是否晶体或无定型,并可根据晶体衍射峰2的位置对照标准晶体库数据(如JCPDS卡片数据库38)判断具体晶型。动态光散射技术(dynamic light scattering,DLS)32可分析纳米颗粒的水动力粒径和粒度分布,但与前述的显微技术获得的尺寸可能有所差别,因为二者的检测原理和侧重点不同:DLS能够测量多糖纳米硒颗粒及其水合外层的整体尺寸,而TEM仅能观察干燥纳米硒核心,较难辨识多糖层。如Zhang Shaojie等32利用TEM检测到的蒲公英多糖纳米硒粒径小于DLS检测结果。此外,DLS结合电泳光散
24、射技术15能够测量分子或颗粒在分散体系中的电荷(如Zeta电位8)。测定Zeta电位可以掌握多糖纳米硒的表面荷电特性,有助于了解纳米硒的稳定性及其与生物大分子的作用倾向。纳米硒用不同电负性的多糖修饰后往往显示出类似多糖的Zeta电位特性30,39-40,呈现独特的理化特征和生物活性。X射线光电子能谱技术(X-ray photoelectron spectroscopy,XPS)8,30,32-33通过检测元素电子结合能峰,判断元素种类及其化合价态,是鉴别多糖纳米硒的重要技术。Zhang Shaojie等32利用XPS发现蒲公英多糖纳米硒全光谱的典型Se 3d峰和多糖的其他元素峰,证实成功获得了
25、多糖纳米硒。Bai Kaikai等12采用氩离子刻蚀-XPS技术,通过氩离子刻蚀剥离表面糖层,对照刻蚀前后Se 3d、Se 3p、Se LMM等峰的变化证明纳米硒表面被多糖覆盖并形成保护层。傅里叶变换红外光谱专题论述 食品科学 2023,Vol.44,No.19 311(Fourier transform infrared spectroscopy,FT-IR)技术29-32 可通过检测红外光谱判断多糖纳米硒的特征官能团,有助于探究多糖和纳米硒的互作机制和方式。总之,多糖纳米硒的表征技术较丰富,不同分析技术的组合有助于剖析多糖纳米硒的理化性质和结构信息。1.4 多糖纳米硒的产物形式根据多糖纳米
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 多糖 纳米 制备 功能 食品 领域 应用 研究进展
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。