一种3D打印间隔多层结构调控叶黄素时序释放行为

本发明涉及食品3d打印，更具体地，涉及一种3d打印间隔多层结构调控叶黄素时序释放行为的方法。背景技术：1、叶黄素是一种有益于人体健康的功能性化合物，具有改善心血管疾病、预防癌症和年龄相关性黄斑变性等有益生理功能。叶黄素化学性质的不稳定性和低水溶性，导致其生物利用度较低，仅有2％～5％，这严重的限制了叶黄素的生理功能的发挥。叶黄素的生物可及性指的是膳食中叶黄素摄入后被载入混合胶束中可被小肠吸收的比例，促进叶黄素在小肠中形成混合胶束是提高其生物利用度的关键。消化过程中形成的混合胶束数量较少会导致叶黄素的生物可及性降低。2、已有大量研究通过构建的递送载体提高了叶黄素的生物可及性，如乳液、乳液凝胶和脂质体等。虽然这些运载体系对叶黄素具有较好的缓释作用，但释放出来的叶黄素并未有效地溶解于由脂解产物单酰基甘油酯(mags)、游离脂肪酸(ffas)以及胆汁酸盐形成的混合胶束中，大部分还是以游离的形式存在于肠消化液中，导致叶黄素在混合胶束中溶解率较低，生物可及性并未达到预期目标。因此，如何调节载体在肠道中的消化特性，调控叶黄素释放，促进混合胶束形成，溶解和转运叶黄素，是提高叶黄素生物可及性的关键所在。3、目前，大多数研究主要关注于载体的结构和界面设计，通过改善类胡萝卜素等活性物质的稳定性和缓释特性达到提高生物可及性的目的。有报道称，药物/营养因子的释放不仅受递送载体性质的影响还受到递送载体的几何结构的控制。3d打印作为一种新型增材制造技术，能够以数字驱动设计复杂逐层结构定制活性物质的释放特性，3d打印技术可以通过形状和结构的精心设计来实现复杂的释放模式序列，超越经典连续式释放曲线进行释放，如恒定释放、递减释放和时序释放等。因此通过3d结构设计改变或控制叶黄素的释放模式和速率将会是一种重要的创新途径。技术实现思路1、技术问题2、本项目区别于传统胶体递送体系的界面结构设计思路，以中链甘油三酯为油相，乳清分离蛋白溶液为水相，经过高压微射流均质，再添加瓜尔豆胶，形成乳液凝胶，作为叶黄素空载层，以添加叶黄素的相应乳液凝胶作为叶黄素负载层。运用双喷头3d打印技术将叶黄素负载层与空载层间隔交错打印，构建不同间隔多层结构的3d打印体系；结合体外消化模型，研究间隔多层结构对叶黄素释放行为的调控作用。研究结果不仅为解决叶黄素低生物可及度瓶颈问题提供新的思路，也为拓展靶向递送体系创新设计和3d打印个性化健康产品开发提新技术策略。3、技术方案4、本发明所需要解决的技术问题是通过以下技术方案来是实现的：5、一种3d打印间隔多层结构调控叶黄素时序释放行为的方法，其特征在于，包括以下步骤：6、1.空载层凝胶制备步骤如下：7、(1)将分离乳清蛋白均匀分散于磷酸钠缓冲液(pbs，0.02m，ph 7.0)作为水相；8、(2)选用中链甘油三脂作为油相，将一定体积分数的油相与一定wpi浓度的水相混合，油相体积分数为15％-18％，wip浓度为10％-12％；9、(3)将混合后的两相依次通过高速分散(9000rpm、5min)、高压微射流均质(18000psi、2个循环)处理，形成均匀的乳液；10、(4)将瓜尔豆胶(5％，w/v)加入到该乳液中，并高速分散(9000rpm、3min)使其充分溶解；11、(5)将(4)所得溶液再经过90℃水浴加热30min，加热过程中用保鲜膜密封以避免水分损失，在4℃条件下放置4h形成空载层乳液凝胶。12、2.叶黄素负载层凝胶制备步骤如下：13、(1)将分离乳清蛋白均匀分散于磷酸钠缓冲液(pbs，0.02m，ph 7.0)作为水相；14、(2)将一定载量叶黄素溶解于中链甘油三脂作为油相，将一定体积分数的油相与一定wpi浓度的水相混合，叶黄素载量为1.0-1.5％，油相体积分数为15％-18％，wip浓度为10％-12％；15、(3)将混合后的两相依次通过高速分散(9000rpm、5min)、高压微射流均质(18000psi、2个循环)处理，形成均匀的乳液；16、(4)将瓜尔豆胶(5％，w/v)加入到该乳液中，并高速分散(9000rpm、3min)使其充分溶解；17、(5)将(4)所得溶液再经过90℃水浴加热30min，加热过程中用保鲜膜密封以避免水分损失，在4℃条件下放置4h形成叶黄素负载层乳液凝胶。18、3.3d打印具体步骤如下：19、(1)以叶黄素负载层与空载层为打印材料，采用计算机辅助设计分层数据控制对负载层和空载层的间隔多层结构进行模型设计；总层数设计为4～5层，最外层确定为空载层，后面按照空载层与负载层间隔的原则，对空载层和负载层的间隔层数和定位进行设计。20、(2)确定3d打印模型为直径11mm、高6.5mm的圆柱体，在打印温度25℃、喷嘴直径0.84mm和打印速度15mm/s的条件下进行双喷头3d打印，模型整体填充密度为100％，打印不同间隔多层结构的凝胶体系。21、本发明的有益效果22、与现有技术相比，本发明提供了一种3d打印间隔多层结构调控叶黄素时序释放行为的方法，具备以下有益效果：23、1.本发明的3d打印间隔多层结构设计能够有效改变叶黄素的释放行为，使叶黄素在肠消化阶段表现出一定的时序“迟滞性”，实现叶黄素释放曲线的定制目标。24、2.本发明的间隔多层结构设计显著降低叶黄素在胃消化阶段的释放率，最低降至7.26％，提高了肠靶向性。25、3.本发明显著提高叶黄素的生物可及性，最高至47.97％。26、由此可见，3d打印间隔多层结构设计可有效调控叶黄素释放行为并提高叶黄素生物可及性。本发明将3d打印技术与递送体系的创新结合，为开发更丰富3d打印个性化健康产品的提供了技术策略。技术特征：1.一种3d打印间隔多层结构调控叶黄素时序释放行为的方法，其特征在于，运用双喷头3d打印技术构建间隔多层结构的打印凝胶体系，达到改变或控制叶黄素释放模式和速率的目的。2.一种3d打印间隔多层结构调控叶黄素时序释放行为的方法，其特征在于，具体包括以下工艺步骤：3.根据权利要求1或2所述的一种3d打印间隔多层结构调控叶黄素时序释放行为的方法，其特征在于，设计的间隔多层结构3d打印凝胶体系中叶黄素在肠消化阶段释放行为表现出良好的时序迟滞性，叶黄素生物可给率最高达47.97％。技术总结本发明公开了一种3D打印间隔多层结构调控叶黄素时序释放行为的方法，属于食品3D打印技术领域，该方法包括以下步骤：(1)凝胶空载层制备(2)叶黄素负载层凝胶制备(3)双喷头3D打印。本发明提供的3D打印间隔多层结构设计能够有效改变叶黄素的释放行为，使叶黄素在肠消化阶段表现出一定的时序“迟滞性”，并具有良好的肠靶向性，可显著提高叶黄素的生物可给率，最高至47.97％。该发明不仅为解决叶黄素低生物可及度瓶颈问题提供新的思路，也为拓展靶向递送体系创新设计和3D打印个性化健康产品开发提新技术策略。技术研发人员：徐亚元,邓帅,冯蕾,戴竹青,李大婧,张钟元,聂梅梅,刘春泉受保护的技术使用者：江苏省农业科学院技术研发日：技术公布日：2024/7/23