李 萍，張慧君※，郭 浩，宋君宇，賀小惠，徐雪晗，趙 紅，辛德慧

（1.齊齊哈爾大學(xué)食品與生物工程學(xué)院，黑龍江省果蔬雜糧飲品工程技術(shù)研究中心，齊齊哈爾 161006；2.上海奪匯網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中心，上海 200082；3.齊齊哈爾大學(xué)輕工與紡織學(xué)院，齊齊哈爾 161006；4.上海紐貝滋營養(yǎng)乳品有限公司，上海 201605）

0 引 言

硬膠囊殼（Capsule shell）是將明膠、淀粉或纖維素及其衍生物等原料，添加色素、遮光劑等輔料混合后制備的一種空心外殼，可填充藥物、活性成分或風(fēng)味物質(zhì)等固體粉末或顆粒[1]。目前市場上常見的膠囊是動(dòng)物來源的明膠膠囊，由于明膠吸濕性強(qiáng)，膠囊存在吸水軟化、失水硬化，對(duì)濕、氧敏感藥物保護(hù)作用差等缺陷，因此對(duì)貯存環(huán)境要求較高。為了克服上述缺陷，人們逐步開發(fā)植物來源的淀粉或纖維素及其衍生物來制備膠囊[2-4]，然而在制備膠囊時(shí)具有脫模易破裂、阻濕、阻氧性能差等缺陷。另外無論明膠膠囊還是淀粉或纖維素及其衍生物制備的植物膠囊，它們都屬于胃溶性膠囊[5]，攝入胃中后，膠囊殼發(fā)生崩解釋放內(nèi)容物，強(qiáng)酸性的胃液易引起某些藥物或活性物質(zhì)功能下降[6]。目前市場上的腸溶膠囊大多為明膠膠囊外包腸溶衣制成，它主要是由鄰苯二甲酸醋酸纖維素、鄰苯二甲酸聚乙酸乙烯酯、聚乙烯吡咯烷酮、羥甲基丙基纖維素和丙烯酸樹脂類物質(zhì)制成。對(duì)于倡導(dǎo)綠色安全的今天，尋找對(duì)人體無副作用安全且機(jī)械性強(qiáng)、阻隔性能好的植物腸溶性膠囊壁材逐漸成為研究熱點(diǎn)。

玉米醇溶蛋白（zein）來自于玉米淀粉濕法加工的副產(chǎn)物，每噸玉米加工成玉米淀粉，大約產(chǎn)生5%左右的玉米蛋白粉，玉米蛋白粉中約含60%左右的玉米醇溶蛋白。玉米醇溶蛋白分子中極性氨基酸較少，富含硫氨基酸和疏水氨基酸較多，其分子間以較強(qiáng)的氫鍵、二硫鍵和疏水鍵相連，使其形成致密的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，這種特殊的氨基酸組成使其具有良好的成膜特性[7-8]，其膜具有一定的阻濕、阻氧以及腸溶性[9]。然而zein分子中缺乏帶電的酸性、堿性和極性氨基酸，使其存在成膜脆弱、拉伸強(qiáng)度低和機(jī)械性能差等缺點(diǎn)[10]。因此不能滿足作為包裝材料的力學(xué)強(qiáng)度和產(chǎn)品貨架期的要求，無法商業(yè)化生產(chǎn)[11-12]。

蛋白質(zhì)分子的適度改性可強(qiáng)化分子間的作用力，促使其形成更致密均勻的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)而改善膜的性能[13]，進(jìn)一步拓展其應(yīng)用領(lǐng)域，滿足生產(chǎn)和發(fā)展需求[14]。糖基化改性是一種有效的天然蛋白質(zhì)改性方法[15]，具有方法簡便，無化學(xué)殘留等特點(diǎn)。干熱糖基化法是由日本 Kato等[16]首先提出，它是一種基于固相體系的反應(yīng)方法，多用于制備蛋白質(zhì)-多糖共價(jià)復(fù)合物，其反應(yīng)條件較為苛刻，且反應(yīng)時(shí)間較長，有的甚至達(dá)到幾周[17]。濕熱糖基化法是在液相體系中加熱制備單糖、雙糖或低聚糖-蛋白質(zhì)共價(jià)復(fù)合物[18]。該反應(yīng)存在著改性程度深、速度快、反應(yīng)條件簡單、時(shí)間短和利于工業(yè)化操作等特點(diǎn)。陳又銘等[12]研究發(fā)現(xiàn)經(jīng)菊粉糖基化改性能夠有效改善原玉米醇溶蛋白膜的阻水性，即在糖基化反應(yīng)的過程中形成的接枝產(chǎn)物中引入了一定量的多聚果糖將玉米醇溶蛋白中所含的親水氨基酸包裹，使膜的結(jié)構(gòu)更加緊密，有效地阻止其與水蒸汽接觸。濕熱法尤其適合單糖或低聚糖等小分子還原性糖對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行改性，可有效提高膜的抗拉強(qiáng)度，具有反應(yīng)條件溫和，易于實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)[8]。張慧君等[19]采用麥芽糖漿對(duì)玉米醇溶蛋白進(jìn)行濕熱法糖基化改性，制備的 zein-MS膜的抗拉強(qiáng)度有所提高，抗拉強(qiáng)度（Tensile Strength，TS）增加為9.22 MPa，說明糖基化改性過程中，玉米醇溶蛋白與麥芽糖漿（Maltose Syrup，MS）發(fā)生了糖基化反應(yīng)，使分子的羥基數(shù)量增加，改變了玉米醇溶蛋白的空間結(jié)構(gòu)，成膜后結(jié)合的水分也增多，從而減少分子間的作用力，增加了分子鏈的流動(dòng)性，使膜的柔韌性增強(qiáng)，膜抗拉強(qiáng)度得到提高。因此糖基化改性后的產(chǎn)物制備膠囊殼機(jī)械性能有所提高，同時(shí)作為與外界環(huán)境隔離的介質(zhì)，具有可阻止水蒸氣、氧氣、二氧化碳以及其他溶劑蒸氣透過薄膜的能力。

薄膜阻隔能力大小不僅關(guān)系到包裝內(nèi)容物的呼吸強(qiáng)度、油脂類食品的酸敗、對(duì)延長產(chǎn)品保質(zhì)期以及內(nèi)容物的釋放等有著重要的意義[20-24]，而且可以作為新的功能性材料應(yīng)用于食品工業(yè)、生物材料及醫(yī)藥科學(xué)等領(lǐng)域[25]。葡萄糖（Glucose，Glu）作為一種食品常用的甜味劑，價(jià)格低廉，來源廣泛，而且葡萄糖分子量較小，葡萄糖與玉米醇溶蛋白糖基化反應(yīng)更劇烈，更易發(fā)生糖基化反應(yīng)，得到的接枝產(chǎn)物膜更致密。本研究采用葡萄糖對(duì)玉米醇溶蛋白進(jìn)行濕法糖基化改性，在前期解決純玉米醇溶蛋白制成膜（zein膜）機(jī)械性能差，脫模成型率低的基礎(chǔ)上，擬考察糖基化改性對(duì)改善接枝產(chǎn)物（zein-glu）制備成膜后的阻氧、阻水、阻油性能的影響，探索其作為膠囊殼材料對(duì)填充內(nèi)容物的保護(hù)作用，考察溶脹型腸溶性膠囊在模擬胃腸液中的釋放規(guī)律，為進(jìn)一步制備腸溶膠囊殼并擴(kuò)大玉米醇溶蛋白的應(yīng)用范圍提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

玉米蛋白粉（Corn Gluten Meal，CGM），黑龍江省鏡泊湖農(nóng)業(yè)開發(fā)股份有限公司；葡萄糖，天津市科密歐化學(xué)試劑開發(fā)中心；α-淀粉酶，北京奧博星生物技術(shù)有限公司；無水乙醇，天津市東麗區(qū)天大化學(xué)試劑廠，分析純；羅丹明B，生工生物工程（上海）股份有限公司；胃蛋白酶，酶活≥1 200 U/g，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；胰蛋白酶，酶活≥1 250 U/mg，丹麥諾維信集團(tuán)；磷酸二氫鉀，遼寧泉瑞試劑有限公司；保鮮膜，PE聚乙烯，GB/T 10457，脫普日用化學(xué)品（中國）有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

萬能電子試驗(yàn)機(jī)，濟(jì)南普創(chuàng)機(jī)電有限公司；測厚計(jì)，江都市天發(fā)試驗(yàn)機(jī)械廠；電子分析天平，美國Denver丹佛儀器公司；高速臺(tái)式離心機(jī)，上海安亭科學(xué)儀器廠；粉碎機(jī)，德國IKA公司；超聲波信號(hào)發(fā)生器WSL-1000D，南京順流儀器有限公司；真空冷凍干燥機(jī)LYOQUEST-85，德國 Marin Christ公司；超低溫冰箱Thermo702，賽默飛世爾科技有限公司；水蒸氣透過率測定儀 W301，廣州標(biāo)際包裝設(shè)備有限公司；酶標(biāo)儀，Molecular Devices公司。

1.3 研究方法

1.3.1 原料預(yù)處理

參照文獻(xiàn)[7]，取 50 g玉米蛋白粉，于 95℃下加入0.5 mLα-淀粉酶除去淀粉，以料液比 1∶10加入丙酮，在50 ℃下對(duì)樣品進(jìn)行脫色，脫色后的樣品用體積分?jǐn)?shù)為70%的乙醇溶液浸提2 h，5 000 r/min離心15 min，取上清液，勻速倒入5倍浸提液體積的0℃冰水，攪拌，滴加1 mol/L NaOH溶液調(diào)pH值為6左右，出現(xiàn)白色沉淀，經(jīng)5 000 r/min離心3 min，得到沉淀，水洗3次，在-50 ℃，真空度10 Pa下冷凍干燥24 h，得到zein樣品，備用。

1.3.2 糖基化改性及膜的制備

參照文獻(xiàn)[8]，用70%的乙醇溶液溶解玉米醇溶蛋白，配制 80 g/L的玉米醇溶蛋白溶液，按質(zhì)量比 10∶1（mzein/mglu）加入葡萄糖，450 W的超聲波功率處理5 min，70℃水浴30 min進(jìn)行糖基化反應(yīng)，后4℃冷卻結(jié)束反應(yīng)，將冷卻后反應(yīng)產(chǎn)物置于 60℃烘箱烘干成膜，取出置于30 ℃，相對(duì)濕度（Relative Humidity，RH）為43%干燥器內(nèi)平衡24 h，備用。

1.3.3 明膠膜的制備

明膠膜的制備：取適量明膠按一定比例溶解，于60 ℃的條件下烘干成膜，制備成厚度為0.2 mm左右的薄膜。平衡24 h（RH 43%，30℃）后，進(jìn)行測定。

1.3.4 膜抗拉強(qiáng)度（Tensile Strength，TS）的測定

由于本研究改性目的用于制備硬膠囊，其形狀為帽狀 2節(jié)式圓柱體，為方便探討硬膠囊的膜性能，將膜制備成平面膜，進(jìn)行性能測定。

將制備的蛋白膜裁剪成長為85 mm，寬為15 mm的矩形長條，使用萬能電子試驗(yàn)機(jī)測定，其夾距設(shè)定為45 mm，拉伸速度為100 mm/min。計(jì)算如下式

式中 TS為抗拉強(qiáng)度，MPa；F為最大拉力，N；L為樣品膜的厚度，mm（采用測厚儀對(duì)樣品膜的4個(gè)邊緣處和中心處的附近分別取點(diǎn)重復(fù) 3次，求取平均值為該膜厚度）；W為膜樣品的寬度，mm。

1.3.5 吸水性和阻水性的測定

吸水率的測定：參照張敏等[26]的方法，并略有改動(dòng)。稱取一定質(zhì)量的zein膜和zein-glu膜（W1），放入（23 ±0.5）℃蒸餾水中分別浸泡12、24、36、48、60、72 h后取出，快速用軟布擦干后并放入稱量瓶中，稱得吸水后質(zhì)量（W2）。吸水率計(jì)算公式如下

式中C為吸水率，%；W1為薄膜原質(zhì)量，g；W2為吸水后的質(zhì)量，g。

阻水性的測定：首先將干燥劑烘干至恒重，然后將其放入水蒸氣透過率測定儀的測試腔中，將剪成好的zein膜和zein-glu膜置于放有30 g蒸餾水的透濕杯中并使用密封脂密封。在25 ℃下測試并記錄圖譜，并按照公式（3）計(jì)算水蒸氣透過系數(shù)。

式中 WVP 為水蒸氣透過系數(shù)，10-8g·m/(m2·d·Pa)；T為膜厚，m；ΔP為水蒸氣壓差，Pa；WVTR為水蒸氣透過率，g/(m2·d)。

1.3.6 阻氧性測定

按照 GB 5009.227—2016對(duì)油脂的過氧化值進(jìn)行測定[27]。準(zhǔn)確稱取20.00 g植物油，分別用zein膜、zein-glu膜和保鮮膜覆蓋密封后在培養(yǎng)箱（溫度25 ℃）里陳化12 d（288 h）。

1.3.7 阻油性測定

在試管中加入1 mL的植物油，分別用保鮮膜、zein膜和zein-glu膜封口，倒扣于濾紙上，將其放入相對(duì)濕度50%的恒濕箱中，隔3 d稱量一次。在相同條件下進(jìn)行空白試驗(yàn)。阻油性計(jì)算公式如下：

式中P0為透油系數(shù)，g·mm/cm2·d；ΔW為濾紙質(zhì)量前后的變化，g；FT為膜厚度，mm；S為膜面積，m2；t為放置時(shí)間，d。

1.3.8 膠囊殼的制備

采用70%乙醇溶液溶解zein-glu，制成8%左右的溶膠，70 ℃攪拌30 min制備成膠囊溶膠，在1#膠囊殼模具蘸膠、干燥后脫模等到膠囊殼。

1.3.9 膠囊殼的藥物釋放

人工胃液的制備：準(zhǔn)確量取16.4 mL 濃度為10%的稀鹽酸放入800 mL水中，另稱量10.0 g胃蛋白酶，使兩者充分混合后得到澄清的胃液，將得到的澄清的胃液定容至1 L。

人工腸液的制備：按照《中華人民共和國藥典（第四部）》（2015年版）的要求[28]，配制pH值為6.8的磷酸鹽緩沖液即人工腸液。稱量6.8 g KH2PO4后放入500 mL水中，調(diào)節(jié)pH值為6.8，另稱量10 g胰酶，使兩者混合后得到澄清的腸液，定容至1 L。

釋放率的測定：本試驗(yàn)按照《中華人民共和國藥典（第四部）》的要求，采用小杯法測定釋放率，并在此測定方法上略微改動(dòng)。依據(jù)實(shí)際的實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行略微改動(dòng)，具體操作如下：準(zhǔn)確稱取小分子羅丹明B 0.001 0 g裝填至zein-glu硬膠囊中，放置于50 mL離心管中并加入30 mL的人工胃液后放入搖床（37 ℃、150 r/min）。在人工胃液中停留0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 h后轉(zhuǎn)入到人工腸液內(nèi)，分別考察羅丹明B在人工腸液中硬膠囊的釋放情況。

測定時(shí)，每30 min取樣5 mL，并向離心管內(nèi)補(bǔ)充5 mL的人工腸液，在554 nm下測定吸光度，根據(jù)吸光度計(jì)算羅丹明B在硬膠囊中的釋放率，計(jì)算公式如下

式中R為釋放率，%；Cn為第n次取樣時(shí)，測定人工胃（腸）液中的藥物濃度，mg/mL；V為試驗(yàn)所取人工胃（腸）液的體積，mL；Cn-1為第n-1次取樣時(shí)，測定人工胃（腸）液中的藥物濃度，mg/mL；Vi為每次取樣的體積，mL；w為稱取藥物的質(zhì)量，mg。

1.4 數(shù)據(jù)處理

所有試驗(yàn)均重復(fù) 3次，數(shù)據(jù)采用平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（±S）表示。數(shù)據(jù)處理采用Excel軟件，統(tǒng)計(jì)分析采用SPSS 19.0軟件，并進(jìn)行鄧肯多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 膜機(jī)械性能分析

膜的機(jī)械性能通常作為評(píng)價(jià)包裝材料在加工和應(yīng)用過程中抵抗外力作用后仍保持膜完整性的能力[29]。由于《中華人民共和國藥典》中對(duì)膠囊的檢測指標(biāo)主要以明膠（gelatin）膠囊為依據(jù)，故本文對(duì)制備出的玉米醇溶蛋白膜（zein-film）、葡萄糖改性玉米醇溶蛋白膜（zein-glu film）膜與相同厚度的明膠膜（gelatin film）進(jìn)行了抗拉強(qiáng)度的比較，結(jié)果如圖1所示。

由圖1可知，zein膜抗拉強(qiáng)度最低，僅為4.67 MPa，通過糖基化改性，得到zein-glu膜的抗拉強(qiáng)度與zein膜相比較高，達(dá)到了34.06 MPa，是改性前的8.5倍左右，一方面說明利用糖基化改性的方法可以提高蛋白膜的機(jī)械性能；另一方面證明改性后zein膜的機(jī)械性能與gelatin膜相比有很大的提高。在糖基化改性過程中，玉米醇溶蛋白與葡萄糖發(fā)生糖基化反應(yīng)，使改性后玉米醇溶蛋白的空間結(jié)構(gòu)也發(fā)生變化，即蛋白質(zhì)分子發(fā)生一定程度的伸展，促使蛋白分子成膜時(shí)疏水基團(tuán)和巰基交聯(lián)而富有柔韌性，從而增加了膜的機(jī)械性能[30]。

2.2 膜吸水性與阻水性分析

膜吸水性能和阻水性能的大小直接決定產(chǎn)品的適用范圍，也決定膠囊產(chǎn)品的質(zhì)量[31]。本文對(duì) zein膜與zein-glu膜分別進(jìn)行吸水率和水蒸氣透過率的測定，結(jié)果分別用來表示兩種蛋白膜的吸水性和阻水性，結(jié)果如圖2所示。

圖2 a 為zein膜和zein-glu膜的吸水率隨時(shí)間變化趨勢。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，隨著浸泡時(shí)間的增加，兩種蛋白膜的吸水能力逐漸增加，當(dāng)膜吸水能力逐漸達(dá)到飽和時(shí)，吸水量也隨之減少，因此吸水率均呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢，其中zein膜在浸泡60 h的吸水率較高，為45.71%；而zein-glu膜的吸水率與zein膜相比有明顯的提高（P＜0.05），在24 h吸水率達(dá)到最大，為84.98%。

膜的吸水率與其分子親水基團(tuán)、疏水基團(tuán)的空間排列結(jié)構(gòu)有關(guān)。通過糖基化改性，玉米醇溶蛋白引入了含有親水性羰基葡萄糖，使分子間力減小，增大分子間距離，增加了改性產(chǎn)物對(duì)周圍環(huán)境水分的吸附能力，使膜的吸水率大大增強(qiáng)[19]。

薄膜的阻水性通過水蒸氣透過率的大小來體現(xiàn)，該值取決于介質(zhì)中的滲透性溶解度和擴(kuò)散速率[32]。圖2 b 為zein膜和 zein-glu膜的吸水率隨時(shí)間變化圖，從圖中可以看出zein膜和zein-glu膜的水蒸氣透過率結(jié)果呈現(xiàn)出相同的變化趨勢，均隨時(shí)間的增長而逐漸增加。水蒸氣透過率從7 min后緩慢上升直至32 min后逐漸平穩(wěn)，zein膜的水蒸氣透過率在平穩(wěn)時(shí)為 12.01×10-8g·m/(m2·d·Pa)，zein-glu 膜的水蒸氣透過率在達(dá)到平穩(wěn)時(shí)降至 7.89×10-8g·m/(m2·d·Pa)。

蛋白膜阻濕性能很大程度上依賴于分子內(nèi)的疏水作用，蛋白質(zhì)分子由內(nèi)到外疏水殘基增多，親水殘基減少[10]。與zein膜相比，zein-glu膜呈現(xiàn)出較低的水蒸氣透過率，由于玉米醇溶蛋白膜的疏水性基團(tuán)多，親水性差[33]，改性后糖基化反應(yīng)中引入的還原糖分子中含有大量的極性基團(tuán)，zein-glu表面的親水殘基得到暴露，使膜具有高度的親水性，提高zein-glu膜對(duì)水的吸附能力，降低水分在膜中的擴(kuò)散能力，從而有效地提高了膜的阻濕屏障[34]。解決了傳統(tǒng)明膠膠囊對(duì)濕敏感的藥物保護(hù)作用差的缺陷，有效提高膠囊對(duì)內(nèi)容物的保護(hù)。

2.3 膜阻氧性與阻油性分析

阻氧性是衡量膜材料性能的一個(gè)重要指標(biāo)。玉米醇溶蛋白膜對(duì)O2的阻隔性高，有利于防止食品的氧化變質(zhì)，例如可延緩包材內(nèi)容物中的油脂與氧氣的遷移和擴(kuò)散；阻油性能高可延緩油脂的滲透，保證產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定[35]。本研究用zein膜和zein-glu膜與市售保鮮膜等進(jìn)行對(duì)比，分別以油脂過氧化值、透油系數(shù)的大小來表示膜的阻氧性及阻油性，結(jié)果如表1所示。

表1 膜的阻氧阻油性檢測結(jié)果Table 1 Test result of oxygen and oil resistance of film

市售保鮮膜材質(zhì)為聚乙烯，這類保鮮膜具有適度的透氧性和透濕度，從而調(diào)節(jié)被保鮮品周圍的氧氣和水分的含量，阻隔灰塵，達(dá)到延長食品保鮮期的效果。在阻油性試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，無論是覆有保鮮膜的試管，還是覆有zein膜、zein-glu膜以及明膠膜的試管，均未有油滲出，也證明了4種膜具有良好的阻油性能，4種膜的過氧化值：保鮮膜的過氧化值為0.55 g/100 g，zein膜和zein-glu膜的過氧化值分別為0.49 g/100 g和0.43 g/100 g，明膠膜的過氧化值為0.62 g/100 g，以未覆膜的敞口管的過氧化值1.34 g/100 g作對(duì)照，說明覆膜有助于防止油脂的過氧化，zein膜和zein-glu膜的過氧化值均低于市售保鮮膜，說明zein膜和zein-glu膜具有良好的阻氧性，且zein-glu膜的阻氧性更好。這是因?yàn)橛衩状既艿鞍妆旧砗写罅糠菢O性氨基酸，易于對(duì)空氣中的氧氣分子形成吸附作用，添加葡萄糖進(jìn)行改性后，可以使分子間緊密相連的氫鍵、二硫鍵及疏水鍵增多，形成了更致密的空間結(jié)構(gòu)，并且通過糖基化改性，葡萄糖與蛋白質(zhì)多肽鏈及水分子之間形成的氫鍵，稀釋弱化多肽鏈之間剛性直接作用，可有效改善蛋白膜的分子結(jié)構(gòu)，使其內(nèi)部結(jié)構(gòu)更加緊密，因而透氣性低，起到了阻氧阻油的作用[7,36]。因此zein-glu膜可作為一種新型的包裝材料應(yīng)用于食品、藥品以及包裝領(lǐng)域中。

2.4 硬膠囊腸溶性

本研究對(duì)載有小分子羅丹明B的硬膠囊做釋放曲線，通過數(shù)學(xué)方法擬合模型及驗(yàn)證，研究硬膠囊的釋放行為，建立釋放模型。

胃腸道是藥物的必經(jīng)通道，近年來，大量的臨床藥理的研究發(fā)現(xiàn)，食物對(duì)口服藥物的吸收存在廣泛的影響。當(dāng)口服給藥后，通過改變藥物在胃腸的轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)間，可影響藥物的吸收[37]。而藥物在胃部轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)間與食物種類、化學(xué)組成和物理性狀等都關(guān)系[38]。液體食物比固體食物排空快，當(dāng)進(jìn)食液體，僅停留5～10 min；糖類（大米、面食等）排空時(shí)間約1h左右；蛋白質(zhì)停留約為2～3 h；脂肪類食物排空則需4～5 h之久。人們在日常生活中大多數(shù)進(jìn)食一些混合食物，所以通常胃完全排空時(shí)間需要3 h左右[32]。因此，本文膠囊在胃中研究時(shí)間選0～3 h。

2.4.1 小分子羅丹明B在胃中的釋放情況

本研究模擬人體胃腸環(huán)境，首先考察zein-glu硬膠囊在胃部的釋放情況，將載有小分子羅丹明 B的 zein-glu硬膠囊分別在胃中停留0.5～3.0 h，檢測其釋放情況。

zein-glu硬膠囊在胃中停留0.5～3.0 h后，經(jīng)紫外檢測，均未有吸收，釋放率為0，故該載有小分子羅丹明B的葡萄糖改性玉米醇溶蛋白制備的硬膠囊不溶于胃液，其中的內(nèi)容物羅丹明B在胃中不會(huì)釋放，說明糖基化改性后的玉米醇溶蛋白膠囊不屬于胃溶性膠囊。

2.4.2 小分子藥物在腸道中的釋放情況

以羅丹明B作為小分子藥物研究對(duì)象，將載有羅丹明B的硬膠囊分別在胃中停留0.5～3.0 h后轉(zhuǎn)入腸液，考察載有小分子羅丹明B的zein-glu硬膠囊在腸液中的釋放情況，結(jié)果如圖3所示。

當(dāng)載有小分子羅丹明B的zein-glu硬膠囊在胃液中停留0.5 h后轉(zhuǎn)入腸液，在腸液停留1 h釋放率為8.38%，5 h后釋放率91.61%，6 h后釋放率在99%以上；當(dāng)在胃液停留3 h后轉(zhuǎn)入腸液，1 h釋放率為60.56%，4 h后釋放率在 99%以上；說明在相同釋藥時(shí)間內(nèi)，在胃液中停留時(shí)間的長短對(duì)硬膠囊內(nèi)藥物的釋放率影響較大。如提高硬膠囊在胃中的停留時(shí)間，可使小分子羅丹明B在腸液中的釋放率明顯增加（P＜0.05）。

這說明 zein-glu硬膠囊的釋放屬于溶脹型而非崩解型，這類硬膠囊在液體中不被溶蝕，但可以吸收大量的液體類物質(zhì)，使其體積逐漸增大，形狀發(fā)生變化[39]。試驗(yàn)中小分子羅丹明B在釋放過程中，zein-glu硬膠囊進(jìn)入體內(nèi)后，首先吸收一部分水分，使其體積不斷膨脹，內(nèi)部分子鍵不斷拉扯而斷裂，從而增大了分子間的孔隙，使小分子羅丹明B逐漸釋放出來。

由于藥物在小腸停留時(shí)間為1.5～7.0 h，說明載有小分子內(nèi)容物的硬膠囊適合飯后服用并可在小腸吸收[40]。

本研究采用回歸分析，樣本數(shù)量為90個(gè)，以硬膠囊在腸內(nèi)停留的時(shí)間（x1，h），硬膠囊在胃內(nèi)停留的時(shí)間（x2，h）為2個(gè)自變量，y為小分子羅丹明B的釋放量（mg）。應(yīng)用 SPSS軟件進(jìn)行了數(shù)據(jù)計(jì)算分析，得到方程通過 SPSS軟件可以得到方差分析的F值，并用卡方檢驗(yàn)進(jìn)行方程的顯著性檢驗(yàn)。

對(duì)方程進(jìn)行卡方檢驗(yàn)，進(jìn)行假設(shè)：原假設(shè)線性關(guān)系不顯著H0∶β0=β1=β0=β2=0，備擇假設(shè)線性關(guān)系顯著H1∶β0≠β1≠β0≠β2≠0，結(jié)果見表2。H0為小分子藥物釋放的分布函數(shù)F(x)。β0為釋放擬合方程中的常數(shù)，β1和β2為擬合方程中的系數(shù)。

表2 小分子釋放方差分析表Table 2 Analysis of variance table of small molecule release

F統(tǒng)計(jì)量服從自由度為（2，87）的F分布，給定顯著性水平為α=0.05，查表得F0.05（2，87）=3.11，由方差分析得，F(xiàn)值=173.487＞3.11，P值=0，拒絕原假設(shè)H0。認(rèn)為置信水平95%下，回歸方程是顯著的[41]。

同時(shí)，小分子釋放模型總體參數(shù)（Model Summary）表格中體現(xiàn)出復(fù)相關(guān)系數(shù)r=0.894，決定系數(shù)R2=0.800，二者都接近1，這一現(xiàn)象同樣能證明回歸方程具有顯著性。

對(duì)方程進(jìn)行t檢驗(yàn)，由SPSS軟件輸出的coefficients表格中提供了t值，所以對(duì)回歸系數(shù)的檢驗(yàn)應(yīng)用t檢驗(yàn)來進(jìn)行，首先對(duì)回歸系數(shù)檢驗(yàn)進(jìn)行假設(shè)：原假設(shè)：H0：βj=0，備擇假設(shè)H1：βj≠0，結(jié)果見表3。

由表3可知，β0、β1和β2則分別代表回歸方程的常數(shù)量和回歸系數(shù)，t統(tǒng)計(jì)量服從自由度為87的t分布，給定顯著性水平為α=0.05，查得雙側(cè)檢驗(yàn)臨界值為1.980，回歸常數(shù)β0的|t0|=3.650＞1.980，拒絕原假設(shè)，自變量x1的|t1|=18.180＞1.980，拒絕原假設(shè)；x2的|t2|=4.058＞1.980，拒絕原假設(shè)；由此得知，給定顯著性水平為α=0.05時(shí)，β0、β1和β2的P值＜0.05，均通過檢驗(yàn)。

表3 小分子釋放模型的顯著性系數(shù)檢驗(yàn)表Table 3 Significance coefficient test table of small molecule release model

方程通過了卡方檢驗(yàn)、相關(guān)系數(shù)檢驗(yàn)和t檢驗(yàn)的顯著性檢驗(yàn)，所以建立的方程即為小分子藥物釋放模型。

3 結(jié) 論

本研究采用具有天然成膜的玉米醇溶蛋白（zein）和葡萄糖（glu）為原料，通過濕法糖基化反應(yīng)改性玉米醇溶蛋白，對(duì)改性產(chǎn)物（zein-glu）的膜性能進(jìn)行分析。得出以下結(jié)果：

1）zein-glu膜的抗拉強(qiáng)度為34.06 MPa，是未改性zein膜（4.67 MPa）的8.5倍左右，說明濕法改性可有效改善原料脆性大的缺陷。

2）zein-glu膜的吸水率在24 h達(dá)到最大，為84.98%，說明濕法改性可提高膜的吸水性能。

3）zein膜的水蒸氣透過率在平穩(wěn)時(shí)為12.01×10-8g·m/(m2·d·Pa)，zein-glu 膜的水蒸氣透過率在達(dá)到平穩(wěn)時(shí)降至 7.89×10-8g·m/(m2·d·Pa)，與 zein 膜相比，經(jīng)糖基化改性后可提高膜的水蒸氣透過率。

4）zein-glu膜的過氧化值為0.43 g/100 g，較zein膜和明膠膜的過氧化值低，zein-glu膜的透油系數(shù)與其他材質(zhì)一樣為 0，說明 zein-glu膜具有一定的抗氧化性及阻油性。

5）通過模擬體外釋放試驗(yàn)，結(jié)果表明由 zein-glu制備的膠囊具有腸溶性，擬合的模擬體外釋放數(shù)學(xué)模型決定系數(shù)R2為0.800。經(jīng)顯著性分析，該擬合方程是合理的。

總之，作為植物來源蛋白糖基化改性制備的腸溶性硬膠囊，解決了明膠或淀粉類膠囊對(duì)內(nèi)容物保護(hù)性差、易吸濕、氧化等的缺陷，是可以作為替代明膠膠囊、纖維素膠囊和淀粉膠囊的良好材料。