クルクミン粉末のマイクロカプセル化技術に関する研究

クルクミノイド(curcuminoid)は、根茎部分から精製された化合物であるウコン植物curcumのlonga。主な成分はクルクミン(cur)、デメトキシクルクミン(dmc)、ビスデメトキシクルクミン(bis-dmc)であり、それぞれ60% ~ 75%、10% ~ 27%、5% ~ 15%である。クルクミンは活性物質として、抗酸化作用[1-4]、抗炎症作用[5-9]、抗がん作用[10-15]など、さまざまな作用を持つ。また、ウコンは人類の長い発展の歴史の中で、古くから薬用として記録されてきました。例えば、インドの医学書アーユルヴェーダは、「人生のスパイス」と呼ばれ、中国'の偉大な薬理学本草の古典的な大要はまた、ウコンなどの心の痛み、腹痛、傷を治療するために使用することができることを記録しました。このことは、クルクミンが食品、医薬品、日用化学品などの分野で幅広い応用が期待できることを示しています。

しかし、クルクミンは光によって容易に分解される、熱、酸素、酸、アルカリ、およびこれらの問題は、その用途と使用範囲を制限します。マイクロカプセルは、コア材料を含む直径50 nm ~ 2 mmの球状粒子であり、コア材料を壁材料マトリックスに分散させたものである。現在、マイクロカプセル化技術は、活性物質の送達システムに広く使用されており、活性物質の光、熱、酸素、および酸塩基安定性を向上させ、でvivoおよびでvitro消化プロセス中に一定の制御放出効果を有する[16]。したがって、クルクミンマイクロカプセル化技術は、クルクミンの適用効果を改善し、その適用範囲を広げるための良い方法です。したがって、本論文では、クルクミンの物理化学的特性、in vivo代謝プロセスおよび生物学的活性について説明し、クルクミンのマイクロカプセル化技術のレビューに焦点を当てている。

1クルクミンの概要

1。1クルクミンの構造と物理化学的性質

クルクミン(curcumin)[1,7-ビス(4-ヒドロキシ-3-メトキシフェニル)-1,6-ヘプタジエン-3,5-ジオン]は、化学式c21h20o6、分子量368。37 g/molのビスフェルル酸化合物である。◆融点は179-183°C棟・化学構造はβ-diketone o-methoxyphenolグループ付属しで终わる(図1参照)譲渡の水素原子β-diketoneをクルクミンketo-enol互変異性(図2参照)、弱酸性のない中立な条件の下でクルクミンはケトの形で存在する,アルカリ性条件下で,それは、エノールの形で存在します[17-19]。

クルクミンはオレンジイエローの結晶であるそれは天然色素として食品加工に使用されています。phが<1のときは赤色、1 - 7のときは黄色、7。5[20]のときは橙色-赤色になります。クルクミンは水に非常に不溶で、溶解度は約11 ng/ mlです[21]。その低い溶解度は、主にその高い疎水性構造と結晶性によるものです。クルクミンが結晶状態で存在すると、分子間および分子内の水素結合を形成し[22]、これはクルクミンの水への溶解性を阻害する。しかし、メタノール、エタノール、アセトン、ジメチルスルホキシドなどの有機溶媒に容易に溶解する。

ウコンエキスは不安定ですで70°cでは分解を開始し、20分後には約32%が70°cで分解する[23]。も光りに敏感で、、光条件下のβ-diketone 2水素原子を失うなどフェノール化合物小分子の構成のためvanillic酸、ferulic酸ferulic、アルデヒドなど[24]大人やdemethoxylationを受けるketo-enol isomerization副産物を形成diketonesなどメタノール"アセテート"など[25]。現在、ほとんどの学者は、クルクミンはアルカリ条件下では非常に不安定で、分解してフェルル酸、フェルル酸メチルエステル、バニリンなどの物質を生成し、黄色または茶色になると考えています。酸性および中性条件下でより安定であり[20,26-27]、これは共役ジエン構造[26]と関連している可能性がある。しかし、これを信じる学者もいるクルクミンはより不安定です酸性条件下では、中性またはアルカリ性条件下と比較して約20倍の劣化率を示す[28]。

1.2クルクミンの生物学的活性

1.2.1抗酸化

クルクミンはフェノール鎖を破壊する抗酸化物質である。その抗酸化作用は、主に活性酸素種(ros)を除去し、抗酸化酵素および第ii相代謝酵素の活性を抗酸化経路の誘導因子として増強することによって達成される[29]。

ゴミ舍ロスクルクミンがの活動については、学者はこれに水素の游离フェノールグループ[−32と3]によるものではないという主張もあるなどの游离によって中央メチレンウッソプの水素结合β-diketone[33]構成について説明する。郭ら[1]では、空白制御に比べクルクミン酸化の後の人の角膜内皮細胞の処遇誘導ストレスセル生存増え、内ロス制作減少し、中心クルクミンが著しく強まっの表情核書き起こし要因细胞は非常に(NF-κB)れて、Keap1 / Nrf2 /らは経路超酸化物イオンdismutase 1およびヘム酸素添加酵素1生産、これにより、ヒト角膜内皮細胞の抗酸化能力を高める。dengら[34]は、クルクミンおよびその類似体が、遊離ラジカルによる赤血球の酸化的溶血を効果的に阻害することを発見した。momeniらは[4]、ヒ素ナトリウムの腎毒性に対するクルクミンの保護効果を評価した。クルクミン抗酸化物質として,腎臓組織の糸球体と近位尿細管と血清の抗酸化能力に対するナトリウムヒ素の悪影響を遅くまたは防ぐことができます。raiらによる研究[2]では、クルクミンは、口腔の粘膜下線維症の治療において抗酸化剤と同等であり、患者を有意に改善させた#39の口の開口部、辛い食べ物を食べるときの灼熱感、および舌乳頭。

1.2.2消炎

炎症は体です&#刺激に対する39の防御的応答。それは免疫システムの重要な部分です'の恒常性を維持する機能、および肥満、糖尿病、慢性閉塞性肺疾患およびアテローム性動脈硬化症などの多くの慢性疾患に関連している[7]。クルクミンは炎症を抑える効果がある抑えることで炎症アジャスターのと核書き起こし要因(NF -κB)動作の極大化を図るあるグルココルチコイドが(35)。例えば、クルクミンは、nlrp3インフラマソームの活性化を防ぐためにsirt1を上昇させることによって炎症を軽減し、それによって急性肺炎から保護することができる[9]。体外炎症誘発型モデルで腫瘍壊死要因α(TNF -α)(人間胎盤、内臓脂肪組織と皮下脂肪脂肪組織)、クルクミンが著しく抑制される炎症アジャスターの(interleukins 1 a, 1 b、6)し消炎の表現すすめるcytokines interleukins 4および3にある。したがって、クルクミンは炎症誘発性妊娠合併症の治療介入として使用されることが期待される[9]。クルクミンが炎症応答down-regulating短縮しレベルの炎症のアジャスター(TNF -αinterleukin-1β17、トランスフォーミング成長因子-β)ネズミの関節collagenous関節炎の表現を阻害するcyclooxygenase(剤)も阳诱アポトーシスをれるマクロファージ・コロニー効果を狙うcollagenous関節炎[6]。

2・3位をAnti-tumor

クルクミンは抗腫瘍効果を発揮します主に腫瘍細胞のアポトーシスを誘導し、腫瘍の浸潤および転移を阻害し、腫瘍細胞の薬剤耐性を逆転させることによって[36]。例えば、クルクミンは網膜芽細胞腫におけるmir-99aの発現を増強してjak / stat経路を遮断し、それによって細胞の悪性腫瘍を阻害する[10]。クルクミンはakt / mtor経路を阻害することによって神経膠芽腫の増殖を阻害する[11]。クルクミンは、ヒト結腸がん細胞のプロテインキナーゼ(細胞外調節プロテインキナーゼ、erk)のリン酸化を阻害し、下流のerkシグナルc-mycとcyclin d1を抑制する。g0 / g1細胞の割合が増加すると、大腸がん細胞の細胞周期が阻害され、アポトーシスが誘発される[13]。さらにxuら[12]では、cd44は結腸がん細胞表面の一般的なマーカーの1つであり、クルクミンはcd44の発現を低下させ、結腸がん細胞の増殖、遊走および腫瘍球形成を阻害することができる。したがって、クルクミンはcd44を標的とする大腸がん補助療法薬である可能性がある。

1.2.4その他の生物学的活動

上記の抗酸化、抗炎症、抗腫瘍機能に加えて、クルクミンは他にも様々な機能を持っている。例えば、ヘリコバクター菌の増殖が抑えを大幅にクルクミンが濃度が200以上μmol / L[37];クルクミンが代謝障害糖尿病改善できる血糖値の調節と脂血症予防に有効β改善位だい機能下インスリン抵抗性をを血糖値を下げる効果[38];クルクミンはまた、脂肪細胞のリガンドに結合し、脂肪細胞の分化を阻害し、肥満を予防する可能性がある[39]。このことから、クルクミンは大きな開発の可能性を持つ生物活性物質であることがわかります。

1.3吸収,クルクミンの代謝および生物学的利用能

1.3.1吸収と代謝

ホルダーら[40]がラットにおけるクルクミンの代謝物を初めて研究・報告した1978年以来、国内外の多くの研究者がクルクミンに関する一連のin vitroおよびin vivo代謝研究を行ってきた。

クルクミンの主な代謝経路には、第i相還元代謝と第ii相共役代謝が含まれます[41](図3参照)クルクミンの触媒酸化。クルクミンI-phase還元的代謝はNADPH-dependent hydrogenationプロセスの4に一段二重βに債券-diketone[42]構成について説明する。この過程は、主に肝臓や小腸細胞の細胞質に存在するシトクロムp450とアルコデヒドロゲナーゼによって触媒される[43]。主な製品には、ジヒドロクルクミン、テトラヒドロクルクミン(テトラヒドロクルクミン、thc)、ヘキサヒドロクルクミン、オクタヒドロクルクミンが含まれます[44]。クルクミンiiの複合代謝は、クルクミンまたはその第i相還元代謝物がグルクロニダーゼまたは硫酸転移酵素の触媒作用の下でグルクロニド化または硫酸化される過程を指し、グルクロニド化が主なプロセスである[45]。

ウリジン二リン酸グルクロン酸転移酵素(ugt)は、ウリジン-5&のグリコシル基を付加する#39;-グルクロン酸をクルクミンまたはその第i相代謝物に二リン酸、これらの物質の水溶性を高め、それらをより簡単に尿中に体内から排泄させる[46];ugtは主に肝臓、腸、腎臓などの臓器の小胞体細胞に分布しています。肝臓のugt (ugt1a1, ugt1a9)は主にフェノール性ヒドロキシルグルクロニド抱合体と少量のアルコール性ヒドロキシルグルクロニド抱合体の生成を触媒する。

腸内ugtは、フェノールのヒドロキシルグルクロン酸の生産を触媒することができますconjugates curcuminoidsからugt1a8やugt1a10[47]などですさらに、ugt1a7、ugt1a8、およびugt1a10はヘキサヒドロクルクミンに対して高い活性を示すが、ugt1a7、ugt1a8、およびugt1a10は肝臓では不活性または活性が低いが、消化管で特異的に発現している[48-49]。肝臓に加えて、消化管がクルクミンのグルクロン酸化の主要な臓器であることがわかる。硫酸転移酵素(sult)は、so3-中のスルホニル基を水酸基またはアミノ基を含む基質に転移させ、体からより容易に除去できる極性生成物を形成することができます[50]。小腸はクルクミンの硫酸化のための体の主要な組織です。sult1a3はクルクミンとデメトキシクルクミンのスルホン化を媒介し、sult1b1はクルクミンのスルホン化のみを媒介し、sult1c4は3つのクルクミノイドすべてを触媒する[51]。

上記の代謝プロセスに加えて、腸内微生物もクルクミンの代謝に重要な役割を果たしています。例えば、ヒトの腸内細菌blautia sp. mrg-pmf1はクルクミンをdmcとbis-dmcに変換したり、dmcをbis-dmcに変換したりすることができる[52];ヒトの糞便モデルでは、3つのクルクミノイド(cur、dmc、bis-dmc)がそれぞれ24%、61%、87%の分解率で分解された。thc、ジヒドロフェルル酸(dfa)および1-(4-ヒドロキシ-3-メトキシフェニル)-2-プロパノールは、超高性能液体クロマトグラフィーおよび質量分析によって同定された[53]。クルクミンは、異なる腸内細菌叢下で異なる代謝物を生成します。" r "だったクルクミンが様々な変化を起こすことを証明しました腸内フローラの作用による脱メチル化、還元、水酸化、アセチル化、メチル化など[52-55]。また、多くの学者案がエロイーズの脳はフローラクルクミンと腸の相互作用すなわち、クルクミンがbiotransformation中中代謝物をが违う腸内微生物の生产にクルクミンとその代谢腸がバランスに規制の影響flora [56-59];そして、人間の植物相のバランスは、健康に重要な影響を与えます。したがって、クルクミンの低い生物学的利用能と、広く報告されている有益な効果との間の矛盾を説明するためにこれを用いることができる。

1.3.2バイオアベイラビリティー

経口投与後、クルクミンは、主に親薬の形で糞便中に排泄されます。wahlstromおよびblennow [60] sdラットにクルクミン(1 g/kg)を経口投与し、72時間後に糞中のラットから約75%のクルクミンが排泄され、尿中には無視できるクルクミンが検出された(<0.0006%)。クルクミンは肝臓や血液中で急速に代謝される。肝細胞または肝ミクロソーム懸濁液では、クルクミンの90%が30分以内に代謝される[60];クルクミンが、腹腔注射後(100 mg / kg)・2.25クルクミンがプラズマ濃度のピークはμg / mL 15分[61];クルクミンが注射を後、約300万度の生暖かいプラズマクルクミンは秒から0.2μg / mL、濃度近づいてゼロ60 min[60]。クルクミンは吸収が弱い代謝が速く生物学的利用能が低いのです

2クルクミンマイクロカプセル化技術

マイクロカプセルは、機能性成分の溶解性と安定性を効果的に向上させ、生物活性物質をカプセル化することによって生物学的利用能を向上させることができる。単層または多層の壁材料、コア材料は、マイクロカプセルの内部に包まれているか、壁材料マトリックス、球状または不規則な形状などのマイクロカプセルの内部構造および形態に応じて[62]、マイクロカプセルウコンcurcuminoidコーティング大きく分けると、次のようなタイプがあります(図4)。

2.1クルクミンマイクロカプセル化の主な方法

2.1.1スプレー乾燥方法

噴霧乾燥の原理は、コア材料を壁材料溶液中に分散させ、安定した均一な供給溶液を形成することです。その後、飼料溶液は、アトマイザーからの高速圧縮空気の作用の下で小さな液滴に分散されます。液滴中の水は、乾燥チャンバー内の高温気流の作用により急速に蒸発し、壁材料が凝固してドライマイクロカプセル粒子を形成する。スプレー乾燥法は、マイクロカプセルの調製と乾燥を同時に実現します。これは、プロセスが簡単で、低コストで、工業生産を実装しやすい、熱に敏感な物質のマイクロカプセル化の特性を有する[63]。これは、最も広く使用されているマイクロカプセル化技術であり[64]、一般的な方法でもあります埋め込みクルクミンが.

でクルクミンマイクロカプセルの調製スプレー乾燥は通常、乳化と組み合わせられます。エマルジョンの粘度とスプレー乾燥パラメータは、クルクミンマイクロカプセルの品質に影響を与える2つの主な要因です。エマルジョンの粘度は、壁材の種類と芯壁比に影響されます。噴霧乾燥に使用される壁材料は、良好な水溶性を有し、高濃度でも低粘度を維持し、噴霧しやすく、脱水しやすく、壁の付着物が少ない[65]。炭水化物とタンパク質が一般的に使用されます。コアとウォールの比率を下げる、つまりウォール材料の割合を上げると、エマルジョンの粘度が高くなります。

meenaら[66]は、コア壁比の影響を調査したクルクミンマイクロカプセルのコア壁比1:1、1:2のカプセル化、は。壁材料の割合が増えると封止率は増加するが,1:2と1:3の条件下では封止率に大きな差は認められなかった。また、固形分の増加に伴い、生成物の収率は上昇傾向、低下傾向を示したが、これは乳剤の粘度の増加と液滴の微粒化の不良によるものと考えられる[67-68]。噴霧速度や噴霧乾燥温度などの噴霧乾燥パラメータは、マイクロカプセルおよびマイクロカプセル内のクルクミンの品質に影響を与える[69]。もし給率は速いやスプレードライ気温が低すぎて、磁気粒子の拡散十分を乾かしマイクロカプセルでコーティング含水率はもっと増えるだろうクルクミンが構成する基になります结晶two-fluidノズルスプレードライヤーでもし、飼料核心物質率は速すぎると、有べきなれディマンドコート中核材料で大型のとマイクロカプセル準備コーティング(69)。

噴霧乾燥技術によって調製クルクミンマイクロカプセルクルクミンの熱安定性を大幅に向上させます。70°cで同期間保存した後、マイクロカプセル中のクルクミンの分解率は約20%であるが、カプセル化されていないクルクミンの分解率は90%以上である[70]。模擬胃消化後、約88%のクルクミンがマイクロカプセル内に残り、模擬腸消化後、86.36%のクルクミンが放出された[66];非カプセル化クルクミンを12 dで5 w led下に置くとほぼ完全に分解され[70]、マイクロカプセル化クルクミンの保持率は84.154%であった[71]。andradeら[72]は、噴霧乾燥プロセスが影響を及ぼさないことを確認したクルクミンの機能活性.

マイクロカプセルスプレー乾燥させてから、クルクミンコーティングは大幅に減りTNF -不思議とαうまく行ったは、えてして神経変性疾患を治療する可能性がある。噴霧乾燥プロセスはクルクミンの生物学的活性に影響を与えませんが、代わりにマイクロカプセル内のクルクミンの抗がん活性を高めます。これは、マイクロカプセル化技術がクルクミンの溶解性を向上させ、細胞によるクルクミンの取り込みを増加させ、それによってその有効濃度を高め、その活性を高めるという事実に起因する可能性がある[73]。乾燥に比べ瞬間高温時期は噴霧乾燥マイクロカプセル原因部分クルクミンが劣化していく過程でコーティング、d . m CANO-HIGUITA等の研究。(71)クルクミンが保有率がマイクロカプセルspray-driedコーティング同じ記憶条件の下で年84.154%、クルクミンが保有率が中マイクロカプセル高野コーティングは63.832%に過ぎなかった。これは、スプレー乾燥がクルクミンマイクロカプセルを調製するための良い方法であることを示しています。

2.1.2 Coacervation方法

coacervation方法はという原則に基づいて存在しが2高分子protein-polysaccharideなどprotein-protein、polysaccharide-polysaccharide、団地の溶存量を減らす電荷無彩色預金、周囲する、マイクロカプセルを形成するコーティング核心物質だ。この方法は、非水溶性の機能性成分のマイクロカプセル化にのみ適しています。静電引力や電荷の中和に加えて、非共有結合性相互作用(水素結合や疎水性相互作用など)も複雑なコーセルベート法の間にマイクロカプセルの形成に寄与する[74]。クルクミンマイクロカプセルは、複雑なcoacervation法によって調製カプセル化率が高く(表1参照)、光・熱環境下でのクルクミンの保護効果が高く、また、in vitro模擬消化試験でのクルクミンの徐放効果も良好です。しかし、複雑なcoacervation法は、系のph、2つのポリマー間の濃度、温度などの要因に影響され、条件の管理が難しく、プロセスが煩雑です。システムのphがポリマーの電荷を決定し、2つのポリマーの比率が複合化プロセス中の電荷バランスを制御する[75]。これは、ポリマー間の相互作用、ならびにマイクロカプセルの品質および収率に影響を与える。

両方の壁材料分子が最大の反対電荷を持つphでは、2つの壁材料分子間の相互作用が最も強く、最も多くの複合体が形成され、マイクロカプセルの収率も最も高い[76-77]。Mohammadianら[78]では、水质污浊、制度が最高た= 3であるpHの形成を指示する大量の乳清蛋白质nanofibers-gumアラビア語建てられながらより鮮明な高pH(乳清タンパク質等電点に近い)、水质污浊システムも前月に比べて大きく減少し、pH= 3通い詰めました。電荷の不均衡は、2つの壁材料の分子間の静電気相互作用が弱く、凝集収率が低下する。Kavousi等の研究。(79)の比率がクレス番シードのトマティーヨ(CSM)ナトリウムcaseinate多用は_ 2に調整したい数料金CSMに持参していた同じ伴う肯定的な料金をcaseinateナトリウムが担いだり体制を水质污浊が高かった

2.1.3分子カプセル化法

分子カプセル化法(ぶんかカプセル化ほう、英:molecular encapsulatiにmethod)は、分子レベルで起こるマイクロカプセル化法である。この方法は、主にコア材料と壁材料との間の分子間力を利用して分子マイクロカプセルを形成する。この方法では、通常、壁材料としてシクロデキストリンとその誘導体を使用します。カプセル化プロセスは、化学反応を伴わない物理的プロセスであり、活性物質の本来の特性と機能を保持することができる。(1)飽和水溶液法は、シクロデキストリンの水溶液をクルクミンの有機溶媒溶液と混合し、溶媒を蒸発させ、混合物を乾燥させてマイクロカプセルを得る。(2)研削方法、でクルクミンは粉砕溶液に添加されるキュクロデキストリンおよびさらに粉砕し、クルクミンは、キュクロデキストリンの空洞内で水を置換し、混合物は、マイクロカプセルを得るために乾燥させます;(3) coprecipitation方法でcyclodextrin水溶液解決策の一つはcurcumin-organic試薬まじりには液体の温度が急増しており、かき混ぜて液体はメディアを使い混合に全力を上げ、次に液体の温度を低くすることで、原因沈殿cyclodextrin-curcumin兄ちゃんに何も晩で。

沈殿物を濾過し、回収し、乾燥させてクルクミンマイクロカプセルを得る。cn106943604は、水を溶媒としてシクロデキストリンポリマーとクルクミンを混合し、その後、スピン真空乾燥させます良好な水溶性を有するクルクミンマイクロカプセルを得る[84]。藤原則子ら【85】昔、γ-cyclodextrinの濃度をcurcuminoidsジェイミーに師事して三curcuminoids死んだ後プラズマ前後の経口投与するパッケージ。その結果、γ-cyclodextrinパッケージ集中を大幅に増やすことができると血の血漿curcuminoidsですなわち、body&を高める#クルクミノイドの39の吸収。張ら。【86】昔、β-cyclodextrinディマンドで作成しcurcumin-cyclodextrin団地として飽和水溶液方法に関する。遊離クルクミンに比べて複合体中のクルクミンは細胞に取り込まれやすく、肺がんの治療効果も高い。

2.1.4その他の準備方法

クルクミンマイクロカプセルの調製には、上記の3つの一般的な調製法に加えて、リポソームの細胞一様体形成電位法、シャープpore法、等電析法が用いられている。liu xinら[87]は、キトサンを壁材料として、シャープポア法によるクルクミンマイクロカプセルを作製した。結果として得られたマイクロカプセルの大きさは均一で、カプセル化率は60%、薬剤充填率は0.75%であった。しかし、粒子の大きさは大きく、0.45 mm程度に集中していた。シャープポア法は遅く工業生産には不向きであり、クルクミンマイクロカプセルの製造に使用する研究はほとんど行われていない。ariyarathnaら[88]は、ヒヨコマメのタンパク質を壁材料として、等電析出の原理に基づいてクルクミンマイクロカプセルを調製し、カプセル化率78.6%、積載容量9.2%を得た。これにより、クルクミンの光と熱の安定性が大幅に向上しましたが、壁材の選択肢が限られていました。lauraら[89]は、電気スプレーを用いて乳清タンパク質中にクルクミンリポソームを封入した。自由クルクミン低下はほぼ完全にがあったリンバッファpH7.4 1 h中に入れる。同じ条件の下でクルクミンがのクルクミン保存率liposomesは约80% 25 hで、マイクロカプセルelectro-sprayedコーティングの保有率が约90%近く25 hで、ており二重カプセル化はウコンのクルクミノイドをより強力な保護にします.

2.2ウコンcurcuminoidsマイクロカプセル化のための主壁材料

壁材料は、コア材料とは別に、マイクロカプセルの最も重要な成分であり、外観形状、含水率、製品収率、溶解度、浸透性、持続放出効果など、マイクロカプセルの物理的および化学的特性にある程度影響を与える。したがって、さまざまなコア材料と準備方法に応じて適切な壁材料を選択することが特に重要です。

2.2.1タンパク質

タンパク質は食品中の天然高分子ポリマーの一種で、乳化性とゲル化性に優れています。現時点では、クルクミンマイクロカプセルの製造に使用される一般的なタンパク質ベースの壁材料が含まれます隔離良质な大豆タンパクホエイタンパク質ゼインもあります

2.2.1.1乳清タンパク質

ホエイの主成分であるホエイタンパク質は、チーズ生産の副産物であるホエイを濃縮・精製することで得られる。主な成分としてβ-lactoglobulin、α-lactalbumin、蛋白immunoglobulins、牛血清でした。ホエイタンパク質(wp)は、主に2つのカテゴリに分類されます:ホエイタンパク質濃縮物(wpc)と分離ホエイタンパク質(wpi)。成膜性、乳化性、ゲル化性に優れ、生体活性物質の担体材料として多く使用されています。jayaprakashaら[73]は、壁材料に乳青タンパク質を使用し、凍結乾燥によってカプセル化率96.34%のウコンクルクミンマイクロカプセルを調製した。wp-curはナノカプセル化後、中性条件下でミセル構造を維持することができるウコンのクルクミンは599.49%24時間で70%以上48時間で

細胞によるクルクミンの取り込みが増加し、がん細胞(大腸がん細胞sw480、前立腺がん細胞lncap)に対する抗がん活性が増加しました。すなわち、ホエイタンパク質のナノカプセル化は、放出の遅延によってクルクミンの代謝を減少させ、クルクミンの生物学的利用能を増加させました。ホエイタンパク質は、酸性ph (ph2)で低いイオン強度で自己組織化し、変性温度より数時間高く加熱すると、直径1 ~ 10 nm、長さ数ミクロンの繊維質集合体を形成します。非繊維性ホエイプロテインと比較して、ホエイプロテインナノフィブラル(wpn) wpnは、非繊維性ホエイプロテインよりもラジカル除去活性が高く、低濃度での乳化特性が優れています。wpnは表面疎水性が高く、水素結合と疎水性相互作用を通じてクルクミンと可溶性錯体を形成する可能性が高い。wpi-cur中のクルクミンの溶解度は、遊離クルクミンと比較して約180倍高くなります溶解度クルクミンがのwpn-curでは約1200倍に増加します。さらに、クルクミンとwpnの組み合わせは、wpnの見かけの粘度と表面活性をさらに高めます。したがって、cur-wpnは、新しい機能性食品エマルジョンや飲料を設計するための理想的な選択肢かもしれません[90]。huらも同様の研究結果を得ている[91]。

2.2.1.2 zea maysアルコール可溶性タンパク質

ゼインは約75%の疎水性アミノ酸残基と25%の親水性アミノ酸残基から構成される。親水性で、植物性タンパク質の一種で、アルコールに可溶で水に不溶である。外部誘導を受けると、ゼインは自己組織化してナノ粒子になり、疎水性の活性物質を内部に封入してコアシェル構造を形成する。しかし、ゼインのみから調製したマイクロカプセルは凝集・破裂しやすく、活性物質が放出される。そのため、ゼインは通常、多糖壁材料と担体材料として結合される。例えばli[80]では、クルクミンを運搬するための壁材料として、ゼインとキトサン(cs)を用いている。その結果、システムのphが高いほど、ゼインとcsの相互作用が強くなり、生成物の収率が高くなり、クルクミンのin vitro放出率が低くなることがわかりました。すべての要因を考慮すると、zein-cs-curの経口投与可能性はph = 4で良好である。ranら[92]では、ゼイン-ヒドロキシプロピルメチルセルロース- curの光照射条件下でのクルクミンの半減期t1/2値が増加し、dpphラジカル掃い化率が19.56%から68.25%に増加した。近年、メイラード反応生成物は生体活性物質の封入にも広く利用されています。dong xiaoらは[93]、メイラード反応生成物(zein / glu mrp)の70%エタノール溶液中にゼインとグルコース(glu)を用いてクルクミンナノカプセルを作製した。zeinと比較して、zein / glu mrp調製されたクルクミンナノカプシュールは22倍に増加した捕捉効率、および熱安定性と貯蔵安定性が大幅に向上しました。

2.2.1.3その他のタンパク質ベースの壁材料

上記のタンパク質に加えて、大豆タンパク質の分離、ココナッツタンパク質の分離、エンドウタンパク質、卵白タンパク質、ゼラチンなどもクルクミンマイクロカプセルを調製するために使用されている。例えば、chenら[94]は、壁材料として大豆タンパク分離体(spi)を使用し、スプレー乾燥によってクルクミンマイクロカプセルを調製した。スプレー乾燥後、クルクミンの定着率は89.1%であった積載量は25.3 mg/g。走査型電子顕微鏡画像は、マイクロカプセルの表面が大きく規則的なくぼみを持っていることを示した。大豆多糖類および/またはマルトデキストリンを添加すると、クルクミンの保持率、負荷、溶解性が大幅に向上した。マイクロカプセル膜はクルクミンを保護してスプレー乾燥時の劣化を低減し、sem画像によりマイクロカプセル表面のくぼみやひだが少なく、滑らかであることを示した。adsareら[95]はクルクミンをカプセル化するためにココナッツ透明タンパク質を使用し、噴霧乾燥マイクロカプセルのカプセル化率は(84.89±1.09)%であった。クルクミンの負荷は509.26 mg/100 gであった。5%, 10%, 15%のアラビアゴムを添加すると,封止率と充填量が徐々に増加した。これはアラビアゴムがココナッツ透明タンパク質壁材料マトリックスの空隙を占め、酸素透過性を低下させるためと考えられる。

2.2.2炭水化物

アラビア糊2.2.2.1

アラビアゴム(ga)は多糖と糖タンパク質の混合物である。非毒性で、溶解性が高く、表面活性があり、広いph範囲にわたって安定し、比較的低い粘度を有します。食品、化粧品、製薬業界で広く使用されています。andreeaら[96]は、クルクミンをカプセル化するために3種類のga濃度(10%、15%、および20% w/v)を使用した。マイクロカプセルの直径コーティングは7 ~ 9μm。gaの割合を増加させると、模擬消化液中のマイクロカプセルからのクルクミンの放出が減少し、放出速度は最初の数分間で低下した。一定の範囲内でシェルとコアの比を増加させると、マイクロカプセルのカプセル化速度と積載容量が増加する。しかし、高濃度のgaは供給液の粘性を生じさせ、スプレー乾燥を助長しない[70]。gaを他の壁材料と配合することで、封止効率を向上させつつ、供給液の粘度に大きな影響を与えないように改善することができる[97-98]。たとえば、meenaら[66]は、クルクミンをカプセル化するためにgaとマルトデキストリンおよびwpc-80を組み合わせ、マイクロカプセル化率は97.16%、クルクミン含有量は422.28 mg/kgであった。模擬胃消化後、クルクミンの約88%がマイクロカプセル内に保持された。tan shaocongら[99]は、壁材としてgaとゼインを使用した凍結乾燥によってクルクミンマイクロカプセルを準備しますまた、マイクロカプセルの捕捉率は95.844%であり、62 mg/gの積載量であった。

2.2.2.2 Dextrins

デキストリンは、デンプン高分子を熱、酸または酵素の作用により分解および加水分解することによって変換される小分子中間材料である。その中でも、マルトデキストリン、シクロデキストリンおよびその誘導体は、マイクロカプセルの壁材料として一般的に使用されている。

マルトデキストリン(maltodextrin、md)は、酵素による低度の加水分解、精製、乾燥または非乾燥によってデンプンまたは動物を原料として製造される糖ポリマーである[100]。加水分解の度合いは一般にde値(グルコース等価)で表されます。de値は、デンプン加水分解物の全固体中の還元糖(グルコースとして表される)の割合です。de値が異なるmdは、分子量分布、平均鎖長、分岐度が異なるため、粘度や吸湿性などの機能特性が異なる。mdの適切なde値は、コア材料の特性と調製方法に基づいて選択する必要があります。mdは、低粘度、低吸湿性、高溶解性、低コストで高濃度で使用することができます[101-102]。私たちの研究ではmicroencapsulationクルクミンがのmdは乳化性や乳化安定性が低いため、mdのみを壁材としたマイクロカプセルのカプセル化速度や充填量は低い[103-104]。そのため、一般的には、アラビゴム、乳清タンパク質、ゼラチンなどの乳化性に優れた壁材(表2参照)を配合します。

シクロデキストリン(cyclodextrin、cd)は、シクロデキストリングルカノトランスフェラーゼが直鎖デンプンに作用することによって生成される一連の環状オリゴ糖である。これは、リング状の円錐形の空洞を持っています(図5参照)[85]。キャビティの外側表面の一次ヒドロキシル基の遮蔽効果とキャビティ内部のc-h結合は、「キャビティ内部の疎水性および親水性の外壁」という特徴を持つ構造をもたらします。したがって、静電相互作用、ファンデルワールス力、疎水性相互作用、水素結合などを介して環状構造中に適切なサイズと形状の物体分子を埋め込み、マイクロカプセルを形成することができる[108]。シクロデキストリンは非毒性であり、安価であり、広く入手可能であるため、有効成分の担体としての使用に理想的である。Cyclodextrinsβクルクミンジェイミー常用节-CDとγ-CD。関連研究を表3に示す。純粋なクルクミンと比較して、シクロデキストリンのカプセル化は、クルクミンの溶解性、安定性、および抗酸化活性を大幅に向上させます(おそらくクルクミンの溶解性が向上し、系内のクルクミンの濃度が増加するため)。しかし、microencapsulation率は低い。の溶存量β-CD水には拙いですが、、185 mg / mL[109]に不利で、そのキャリア材料のアプリケーション领域である。現在、いくつかの研究では、シクロデキストリンに化学基を導入して変性シクロデキストリンを得て、その溶解性とカプセル化特性を改善している。改質後、シクロデキストリンによるクルクミンのカプセル化速度が大幅に向上し、cur-cd複合体の安定性も向上し、溶出および改善された複合体中のクルクミンの安定性さらに改良された[108,110-111]。

2.2.2.3修正デンプン

デンプンは自然界で最も豊富な炭水化物の一つであり、人体にエネルギーを供給する主要な栄養素でもあります。それは安全で、非毒性で、生体適合性があり、低コストで豊富な栄養素の源です。天然澱粉は溶解性が低く、マイクロカプセルの壁材として直接利用することはあまり効果がありません。マイクロカプセルのカプセル化速度と負荷容量は比較的低い。したがって、マイクロカプセル壁材料の応用の中で、デンプンの自然な性質は、物理的、化学的または酵素処理によってしばしば修飾され、特定の機能を増加させたり、新しい特性を導入して、その溶解性、吸水性、カプセル化能力を向上させ、それを良いマイクロカプセル壁材料にします。改質デンプンを壁材料として用いたクルクミンマイクロカプセルの調製に関する関連研究を表4に示す。変性澱粉は、天然澱粉と比較して、マイクロカプセルのカプセル化速度および積載能力、クルクミンの溶解性、安定性および生物学的利用能を大幅に向上させ、制御性を向上させることができるマイクロカプセルからクルクミンの放出効果。修飾デンプンで調製されたマイクロカプセルは、天然デンプンで調製されたものよりも品質が良いが、修飾デンプン-クルクミンマイクロカプセルが人間の健康に悪影響を及ぼすかどうかに関する研究は比較的少ない[115-121]。しかし、活性物質の輸送系において、キャリアマトリックスの毒性は重要な課題であり、今後の研究が待たれています。

3アプリケーション

gb 2760 - 2014[122]では、天然の食用色素として、冷凍飲料、調理されたナッツおよび種子、チョコレート製品、キャンディー、インスタント米および麺製品、穀物製品の詰め物、風味シロップ、複合調味料、炭酸飲料、ゼリーおよびパフ食品に使用することができると規定しています。現在、ヨーグルト、チーズ、牛乳にクルクミンマイクロカプセルを添加して適合性を評価する学者もいる。patelらは、壁材料としてwpiとhi-cap 100を用いてクルクミンマイクロカプセルを調製し、牛乳にそれぞれクルクミンとマイクロカプセルの物理的混合物であるwpi (hi-cap 100)を添加した。物理的な混合物の牛乳は、粒子の沈殿が明らかで、官能評価スコアが低かったが、クルクミンマイクロカプセルの添加は、牛乳の官能特性に悪影響を与えなかった。vanessa et アル[124]β使用-CDクルクミンジェイミーチーズを加えβ-CD-Curの方が好き(β-CD-Curと5×7 g / L)やヨーグルトなど(β-CD-Curと2×6対10 g / g)に适合さを測定する。

実験の結果、クルクミン複合体を添加した場合、チーズとヨーグルトの硬度、接着性、弾力性などには有意な影響はなかったが、2つの製品の明るさは低下し、チーズは黄色に、ヨーグルトはわずかに黄緑色に変化した。また、その感覚評価によると、このチーズを加えたβ-CD-Cur受け入れマシだったマイクロカプセル化技術はその範囲を広げましたクルクミンが適用水性食品に適しています例えば、機能性乳製品や飲料。また、クルクミンマイクロカプセルはクルクミンの優れた生理活性機能をもとに、他の栄養素と組み合わせてカプセルや錠剤型の機能性サプリメントを作ったり、抗炎症効果を重視した日常の化学品に添加することもできる。クルクミンとそのマイクロカプセルは、食品健康、医学、毎日の化学製品の分野で幅広い開発の見通しを持っていることがわかります。

4まとめと展望

クルクミン(curcumin)は、ショウガのcurcuma longaの二次代謝物である。「液体の金」と呼ばれ、抗酸化、抗炎症、抗腫瘍など、さまざまな生物活性を持つ。したがって、クルクミンをベースとした機能性食品の開発には大きな可能性があります。しかし、その不安定な物理化学的性質、低い溶解性、および急速な代謝は、その用途を制限します。この問題を解決する技術が急務となっています。そこで本稿では、クルクミンの構造的性質、生物学的活性、代謝的特性から始め、近年のクルクミンマイクロカプセルの調製に使用される一般的な埋め込み技術と壁材料の種類をまとめた。

多くの研究が、マイクロカプセル化技術ができることを示しているクルクミンの溶解性を大幅に向上させます光、熱、酸素、phに対する安定性を向上させ、模擬消化液中のクルクミンに対する持続的な放出効果を有します。その中で、スプレー乾燥は比較的成熟しており、クルクミンマイクロカプセルの大規模な工業生産に非常に適したマイクロカプセル調製の伝統的な方法である。(1)マイクロカプセルはまだ食品マトリックス中のクルクミンの安定性と生物学的利用能を確保することができるかどうか、それは食品の本来の風味に影響を与えるかどうか。

この分野の研究は非常に少なく、深く研究する必要があります。(2)天然壁材料は生体適合性が高いという利点があるが、その性質は不安定である。したがって、クルクミンマイクロカプセルの製造には、より多くの改質壁材料が適用されている。しかし、クルクミンマイクロカプセルの研究では、改変壁材料がヒトの健康に悪影響を及ぼすかどうかはほとんど言及されていません。したがって、キャリアマトリックスの毒性に関する研究を改善する必要があります。(3)クルクミンマイクロカプセルの負荷容量は低いですまた、高負荷クルクミンマイクロカプセルの工業生産技術は、国内ではまだ成熟していない。マイクロカプセル化技術の革新により、これらの問題は将来的に解決できると考えられている。

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