史永桂，姚先超，焦思宇，陸曉娜，楊麥秋，林日輝

（廣西民族大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，廣西多糖材料與改性重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，林產(chǎn)化學(xué)與工程國(guó)家民委重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣西林產(chǎn)化學(xué)與工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/協(xié)同創(chuàng)新中心，廣西南寧 530006）

葉黃素具有多種生物活性功能，是天然的食品著色劑和添加劑，在預(yù)防神經(jīng)性損傷、延緩衰老等方面具有重要的作用[1]。馬曉雨[2]研究發(fā)現(xiàn)，葉黃素的每日攝入量為18 mg 時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生任何不良反應(yīng)和毒副作用，這為葉黃素在食品和醫(yī)藥領(lǐng)域提供了可靠的參考。但是，葉黃素分子中具有多個(gè)共軛雙鍵和兩個(gè)酮環(huán)，使其水溶性較差、穩(wěn)定性差、易被氧化破壞等[3]。為進(jìn)一步提高葉黃素在食品和醫(yī)藥等領(lǐng)域的應(yīng)用，研究開發(fā)使用適宜載體對(duì)葉黃素進(jìn)行負(fù)載是有效的技術(shù)途徑，特別是使用生物相容性好、可降解的納米級(jí)天然產(chǎn)物材料作為載體，以達(dá)到最好的藥物遞送效果[4-5]。納米淀粉（Nanometer Starch，SNPs）作為天然的生物大分子，具有良好的生物兼容性和可降解性，且能表現(xiàn)出較好的藥物結(jié)合能力而受到廣泛的關(guān)注[6]。但是，SNPs 顆粒外部有大量裸漏的羥基，使其親水性較高，對(duì)疏水性藥物的負(fù)載效果不理想[7]。為改善其親水的特性，對(duì)淀粉顆粒表面接支疏水性基團(tuán)是增強(qiáng)其疏水性的一種有效方法。

酯化改性是通過疏水性基團(tuán)取代淀粉分子上親水羥基的一種改性方法，這種改性不僅減弱了淀粉分子之間的氫鍵作用力，還提高了淀粉的疏水性能。近年來，研究學(xué)者多以金屬氯化物和酶作為催化劑，二甲基亞砜和離子液體等作為溶劑，雖然可以制備出一定疏水性的改性淀粉，但是都存在反應(yīng)成本較高，反應(yīng)溶劑有毒有害且很難處理等問題[8]。由于松香酸基團(tuán)的強(qiáng)疏水性能和脂肪酶催化效率高、反應(yīng)條件溫和以及無重金屬離子殘留優(yōu)點(diǎn)，本課題組研發(fā)了木薯淀粉和松香酸在脂肪酶催化下，制備出具有一定疏水性的松香淀粉酯（Rosin Starch Ester，RAS）[9]。改性后的RAS 顆粒表面的部分羥基被松香酸基團(tuán)取代，使淀粉顆粒的疏水性增加，提高了對(duì)疏水性物質(zhì)的親和力。巫佳[10]在RAS 對(duì)苯酚和多環(huán)芳香烴苯并芘吸附研究中發(fā)現(xiàn)，RAS 相對(duì)木薯淀粉在水溶液中分散性得到了增強(qiáng)，提高了對(duì)疏水性的多苯環(huán)結(jié)構(gòu)物質(zhì)吸附能力。但是，目前對(duì)SNPs 進(jìn)行疏水改性并應(yīng)用于藥物負(fù)載領(lǐng)域的研究鮮有報(bào)道[11]。

因此，本文在采用沉降法制備SNPs 的基礎(chǔ)上，采用松香酸為改性劑，脂肪酶為催化劑，在兩相體系中對(duì)SNPs 顆粒表面接枝松香酸基團(tuán)，進(jìn)行疏水改性，旨在利用SNPs 顆粒表面裸漏的羥基，和松香酸基團(tuán)上的羧基發(fā)生酯化反應(yīng)，制備出一種納米級(jí)的疏水性淀粉顆粒。同時(shí)以長(zhǎng)鏈?zhǔn)杷运幬锶~黃素作為模型藥物，研究了SNPs 和RENPS 在不同吸附條件下對(duì)葉黃素的吸附效果，并探討了SNPs 和RENPS對(duì)其的吸附機(jī)理，為改性淀粉作為疏水性藥物載體方面提供一種新的思路。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

木薯淀粉（純度95%以上、直鏈淀粉含量10%）

市售；松香（AR） 上海源葉生物有限公司；無水乙醇（AR） 成都市科隆化學(xué)品有限公司；葉黃素（純度80%） 阿拉丁試劑有限公司；脂肪酶（酶活≥100000 U/g） 綿陽禾本生物科技有限公司；二甲基亞砜（AR） 阿拉丁試劑有限公司。

JY92-IIN 超聲波細(xì)胞粉碎機(jī) 寧波新芝生物科技股份有限公司；FD-A10N-50 冷凍干燥機(jī) 上海皓莊儀器有限公司；UV23II 紫外可見分光光度計(jì) 上海天美科學(xué)儀器有限公司；SUPRA 55 Sapphire 場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡 德國(guó)卡爾蔡司公司；Nicomp380ZLS納米激光粒度及電位分析儀 美國(guó)PSS 粒度儀公司；SDS350 整體傾斜接觸角測(cè)量?jī)x 東莞市晟鼎精密儀器有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 納米淀粉（SNPs）的制備 參考Hu 等[12]的方法并稍作改進(jìn)，配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的乳液，置于恒溫磁力攪拌器中以冷凝器進(jìn)行回流，在90 ℃恒溫1 h 至淀粉完全糊化。將淀粉糊置于超聲波細(xì)胞粉碎機(jī)中，室溫下，600 W 下超聲處理10 min 之后，將低黏度淀粉糊在8000 r/min 下離心5 min，取上清液，在600 W 超聲條件下，將10 mL 清液以10 mL/min的流速，通入100 mL 乙醇中（冰浴），得納米淀粉顆粒混合液[13]。在8000 r/min 下對(duì)混合液離心5 min，取沉淀。將沉淀再次與乙醇溶液混合，置于磁力攪拌器上，在100 r/min 下攪拌15 min，離心，取沉淀，重復(fù)步驟2 次，即得SNPs。

1.2.2 松香酯納米淀粉（RENPS）的制備 參考楊慧等[9]的方法制備RENPS，并加以改進(jìn)。直接稱取3 g離心后的SNPs，并將其加入50 mL 的氯仿中，將氯仿與SNPs 在600 W 超聲條件下（冰浴）分散30 s。將6 g松香加入分散液，置于55 ℃、180 r/min 培養(yǎng)箱中振蕩5 min，使松香完全溶解。移取脂肪酶、水、乙醇各200 μL 加入混合物中，于55 ℃、180 r/min 的培養(yǎng)箱中振蕩，分別反應(yīng)5、10、15、20 h。反應(yīng)結(jié)束后，離心取沉淀，用無水乙醇對(duì)沉淀清洗4 次。對(duì)清洗后的沉淀物，通過冷凍干燥至恒重，即得不同取代度RENPS。

1.2.3 取代度（DS）測(cè)定 采用酸堿滴定法測(cè)定酯化淀粉的取代度[14]。分別稱取2 g 的RENPS 和SNPs（冷凍干燥至恒重），加入50 mL 的0.1 mol/L 的氫氧化鈉溶液，在磁力攪拌器上55 ℃皂化3 h。將皂化后的溶液冷卻至室溫，加入0.5 mol/L 的鹽酸溶液8.5 mL 攪拌均勻，滴加2～3 滴酚酞作為指示劑再用0.025 mol/L 的鹽酸進(jìn)行滴定至終點(diǎn)。取代度計(jì)算公式如下：

式中：W 為松香基團(tuán)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%；C 為滴定鹽酸的標(biāo)準(zhǔn)濃度，0.025 mol/L；V1為SNPs 滴定消耗鹽酸的體積，L；V2為樣品淀粉滴定消耗鹽酸的體積，L；m 為樣品的質(zhì)量，g；285 為松香基團(tuán)的平均相對(duì)分子質(zhì)量；DS 為取代度；162 為淀粉分子上葡萄糖單元平均分子量。

1.2.4 場(chǎng)地發(fā)射掃描電鏡（SEM）觀察 用毛細(xì)管取少量木薯淀粉，將1.2.1 制備的SNPs 和1.2.2 制備的RENPS 樣品均勻地撒到雙面導(dǎo)電膠上，置于真空鍍膜儀下噴鍍鈀金，掃描電鏡下用500 倍和20000倍拍照觀察。

1.2.5 粒度分布測(cè)定 取適量1.2.1 制備的SNPs和1.2.2 制備的RENPS 樣品溶于冷超純水中制得混合懸濁液，并在冰浴條件下，超聲波分散2 min。取適量分散液放入比色皿中，用激光納米粒度儀測(cè)定樣品粒度分布[15]。測(cè)定條件：溫度25 ℃、水折射率1.33、淀粉折射率1.53。

1.2.6 接觸角測(cè)定 參考姚先超等[16]方法并稍作改進(jìn)，采用液滴法測(cè)定靜態(tài)接觸角。取淀粉樣品0.1 g于60 ℃下溶解在10 mL 的二甲基亞砜中，將溶解后溶液均勻滴加在載玻片上，于80 ℃真空干燥箱中干燥成膜。利用接觸角自動(dòng)進(jìn)樣裝置在膜表面滴加2 μL 去離子水，在30 s 水滴穩(wěn)定后，測(cè)量接觸角并拍照。再將水滴分別靜置5、10、20、30 min 拍照，采用儀器自動(dòng)法測(cè)量，每個(gè)樣品在不同位置測(cè)量5 次，取其平均值。

1.2.7 葉黃素吸附量測(cè)定 采用紫外分光光度計(jì)法在445 nm 處計(jì)算吸附量[17]。以葉黃素濃度為橫坐標(biāo)X（mg/mL），吸光度為縱坐標(biāo)Y，標(biāo)準(zhǔn)曲線為：Y=1.13X-0.037（R2=0.9985）。參考史永桂等[7]的方法，取0.1 g 的樣品放入2 mL 的離心管中作為吸附劑，加入1 mL 的2 mg/mL 的葉黃素醇溶液，將離心管放在混合血液混凝器上，在5～120 min 內(nèi)間隔取點(diǎn)，以不加淀粉的葉黃素溶液作為對(duì)照。將吸附完成后的混合液，在8000 r/min 離心5 min，取上清液0.5 mL，加入4.5 mL 的乙醇，稀釋10 倍，測(cè)量吸光度，葉黃素的吸附量計(jì)算公式（3）為：

式中： q為吸附量，mg/g；C1為葉黃素溶液濃度，mg/mL；C2為吸附后的葉黃素溶液濃度，mg/mL；V 為葉黃素溶液體積，mL；10 為稀釋倍數(shù)；m 為用于吸附葉黃素的樣品干重，g。

1.2.8 不同葉黃素濃度下吸附量測(cè)定 稱取0.1 g的不同DS 的RENPS 和SNPs 為吸附劑，放入2 mL的離心管中，分別加入1 mL 濃度為0.5、1、2、3 mg/mL的葉黃素溶液，在室溫（25 ℃），避光下，于血液混凝器上吸附1 h，按1.2.7 公式計(jì)算吸附量。

1.2.9 SNPs 和RENPS（DS=0.0287）對(duì)葉黃素吸附動(dòng)力學(xué) 按1.2.7 的方法，以0.5、1 、2 mg/mL 的葉黃素濃度在5～120 min 內(nèi)間隔取點(diǎn)，計(jì)算吸附量。

1.2.10 貯藏穩(wěn)定性測(cè)定 將吸附后的樣品，室溫（25 ℃）、升溫條件下（50 ℃）分別避光儲(chǔ)存0～30 d。定時(shí)取0.5 g 不同貯藏條件下的樣品，并參考Fu 等[18]的方法用乙酸乙酯將葉黃素萃取出來，按1.2.7 方法，在紫外分光光度計(jì)測(cè)量吸光度，并以公式（4）計(jì)算葉黃素保留率（%）。

式中：A1為初始樣品中葉黃素吸光度；A2為貯藏后間隔時(shí)間取的樣品中葉黃素吸光度。

1.3 數(shù)據(jù)處理

所有實(shí)驗(yàn)均重復(fù)3 次，使用Microsoft Excel 2010對(duì)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)偏差計(jì)算和線性相關(guān)分析。采用Origin 2018 對(duì)實(shí)驗(yàn)參數(shù)和結(jié)果繪圖，Photoshop 對(duì)圖片進(jìn)行排版。

2 結(jié)果與分析

2.1 反應(yīng)時(shí)間對(duì)松香酯納米淀粉取代度的影響

反應(yīng)時(shí)間對(duì)RENPS 取代度的影響如表1 所示。從表1 可以發(fā)現(xiàn)，隨著反應(yīng)時(shí)間的增加，DS 逐漸升高，在初始反應(yīng)時(shí)間0～10 h 時(shí)，反應(yīng)的速率較慢，DS增加較緩慢，這歸結(jié)于松香酸的分子量較大，在溶液中與SNPs 表面的羥基結(jié)合較困難，使發(fā)生反應(yīng)的程度較低。在10～15 h 時(shí)，反應(yīng)速率提高，這是因?yàn)殡S著反應(yīng)的進(jìn)行，淀粉顆粒表面形成了酯化斑點(diǎn)[19]，溶劑中的松香酸與酯化斑點(diǎn)上的松香基團(tuán)具有相親性，使溶劑中的松香酸在酯化斑點(diǎn)周圍發(fā)生聚集，增加了淀粉顆粒上的羥基與松香酸之間的接觸概率，提高了化學(xué)反應(yīng)速率。

表1 反應(yīng)時(shí)間對(duì)RENPS 取代度的影響Table 1 Effect of reaction time on the degree of substitution of RENPS

此外，淀粉顆粒的顆粒尺寸也是影響其在改性反應(yīng)中活性變化的重要原因，SNPs 具有較小的納米級(jí)顆粒尺寸和較大的比表面積，使淀粉顆粒中更多的羥基裸露在顆粒表面，可明顯增加反應(yīng)的程度。史永桂等[7]在對(duì)原木薯淀粉進(jìn)行酶催化修飾改性中，原淀粉的DS 僅為0.0165，而SNPs 的DS 相對(duì)其可提高73.94%。

2.2 SEM 分析

根據(jù)Zhao 等[20]的報(bào)道，木薯淀粉顆粒主要為圓形和少許不規(guī)則形，顆粒的尺寸在2～10 μm。由圖1可知，通過沉降法制備的SNPs 相對(duì)木薯淀粉，顆粒尺寸改變明顯，形貌為圓形或橢圓形。這與史永桂等[21]采用醇沉法制備出的顆粒尺寸為納米級(jí)的研究結(jié)果相同。經(jīng)酯化后的RENPS 相對(duì)SNPs 顆粒尺寸與形貌無明顯變化，均能保持圓形或橢圓形形貌，表明SNPs 在酯化過程中形貌未被明顯破壞。韓墨等[22]在辛烯基琥珀酸酐對(duì)玉米淀粉納米顆粒進(jìn)行酯化修飾研究中，也發(fā)現(xiàn)修飾改性后的淀粉酯形貌無明顯改變，粒徑仍能分布在40～202 nm 之間。由于SNPs 和RENPS 的粒徑小，都具有較大的比表面積，表面能較大，顆粒之間會(huì)發(fā)生聚集，以此從高能態(tài)降低至低能態(tài)形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。

圖1 木薯淀粉、SNPs 和RENPS 的SEM 圖Fig.1 SEM images of cassava starch, SNPs and RENPS

2.3 取代度對(duì)松香酯納米淀粉粒度分布的影響

通過淀粉顆粒的粒徑分布分析，可進(jìn)一步說明顆粒尺寸分布結(jié)果。由圖2 可知，SNPs 主峰在480 nm附近，RENPS 顆粒尺寸主峰也均分布在100～450 nm之間，表明通過沉降法成功制備了納米級(jí)的淀粉顆粒，也進(jìn)一步印證了SEM 結(jié)果。從主峰分布分析可知，相對(duì)SNPs，RENPS 的主峰隨DS 的增大，主峰逐漸左移，并出現(xiàn)了減小趨勢(shì)。這歸結(jié)于SNPs 中淀粉分子鏈的氫鍵較強(qiáng)，在粒徑測(cè)量水溶液條件下，顆粒之間相互吸引發(fā)生了一定的聚集。Chang 等[23]使用原淀粉乙酰酯化改性后，再對(duì)其納米化處理，也發(fā)現(xiàn)所得顆粒形貌之間出現(xiàn)黏連。RENPS 峰出現(xiàn)左移可能是與Zeta 電位相關(guān)，姚先超等[16]研究表明，經(jīng)酯化修飾的淀粉納米顆粒電位可由-12.2 mV 提高至-19.4 mV，而Zeta 電位的增加會(huì)使淀粉顆粒對(duì)水的穩(wěn)定性得到提高，減弱在水中的聚集程度。因此，在RENPS 表面接枝了大量松香基團(tuán)后，其Zeta 電位可能提高，減弱了RENPS 在水中的聚集，使測(cè)得粒徑主峰發(fā)生了左移。同時(shí)，表面電荷因靜電斥力能在溶液環(huán)境中保持分散狀態(tài)，這種能力是納米顆粒能維持較好的分散性和對(duì)天然藥物產(chǎn)生更好吸附能力中起著至關(guān)重要的作用[24]。

圖2 取代度對(duì)RENPS 粒度分布的影響Fig.2 Effect of degree of substitution on size distribution of RENPS

2.4 取代度對(duì)松香酯納米淀粉接觸角的影響

圖3和表2 為一滴去離子水滴加在SNPs 和RENPS表面上接觸角的狀態(tài)。由表2 可知，SNPs 表面接觸角最小，為51.69°±2.15°，這是因?yàn)榈矸壑懈缓u基基團(tuán)，可與水分子之間建立氫鍵[25]，有利于水在表面的潤(rùn)濕，這也與楊慧[26]對(duì)木薯原淀粉測(cè)量的接觸角結(jié)果相近。改性后的RENPS 接觸角隨DS 的增大而提高，其中RENPS（DS=0.0287）的接觸角可達(dá)93.32°±1.15°，相對(duì)SNPs 可提高80.54%，表明通過酯化修改性引入的松香基團(tuán)可有效增加其疏水性能力。這歸結(jié)于SNPs 表面的羥基被松香酸取代后，松香酸的三元菲環(huán)結(jié)構(gòu)[27]，可有效增加其疏水性能力。

圖3 SNPs 與RENPS 在滴下水滴30 s 時(shí)接觸角照片F(xiàn)ig.3 Photos of contact angle of SNPs and RENPS after a drop of water dropping for 30 s

表2 SNPs 與RENPS 在滴下水滴30 s 時(shí)接觸角Table 2 Contact angles of SNPs and RENPS after a drop of water dropping for 30 s

圖4和表3 為SNPs 和RENPS（DS=0.0287）在水滴滴下后接觸角隨時(shí)間的變化情況。由表3 可知，隨時(shí)間的增加，接觸角都出現(xiàn)減小的趨勢(shì)，這是因?yàn)橐旱卧诒砻姘l(fā)生了滲透和擴(kuò)散[28]。接觸角隨時(shí)間延長(zhǎng)降低的幅度與DS 有一定相關(guān)性，SNPs 和RENPS在30 min 內(nèi)分別降低了12.38%和9.12%，表明RENPS 樣品的接觸角降低幅度較小，能維持穩(wěn)定的狀態(tài)時(shí)間較長(zhǎng)，說明經(jīng)過改性的處理的RENPS 不僅能增加其疏水性，也能增加其穩(wěn)定性。

圖4 SNPs 與RENPS（DS=0.0287）在水滴滴下后接觸角隨時(shí)間的變化圖Fig.4 The change of contact angle of SNPs and RENPS (DS=0.0287) with time after a drop of water dropping

2.5 取代度對(duì)松香酯納米淀粉吸附葉黃素的影響

為確定SNPs 和RENPS 對(duì)葉黃素的吸附平衡時(shí)間，研究了吸附時(shí)間對(duì)淀粉樣品吸附葉黃素的影響，其吸附結(jié)果如圖5 所示。在葉黃素溶液初始為2 mg/mL 時(shí)，SNPs 在0～60 min 內(nèi)吸附量緩慢增加，吸附時(shí)間60 min 時(shí)，基本達(dá)到吸附平衡，吸附量為7.35 mg/g。相對(duì)SNPs，RENPS 的吸附速度較快，隨DS 的增加，達(dá)到吸附平衡的時(shí)間逐漸減小。RENPS（DS=0.0287）在30 min 已基本達(dá)到吸附平衡，30～120 min 吸附量?jī)H增加6.25%，其飽和吸附量可達(dá)22.89 mg/g，相對(duì)SNPs 的飽和吸附量可提高211.42%。這與史永桂等[7]在木薯淀粉表面疏水改性后，對(duì)原花青素的吸附平衡時(shí)間提前的研究結(jié)果相似。RENPS相對(duì)SNPs 可達(dá)到較快的吸附平衡和較高的吸附量，這可能與RENPS 在葉黃素溶液中的顆粒分散性相關(guān)，疏水性基團(tuán)的存在減弱了淀粉分子鏈之間的羥基締合，從而改善在溶液中的分散性[29]，使RENPS 在葉黃素溶液中分散性增加，顆粒能更好的接觸吸附質(zhì)，以此達(dá)到較快的吸附平衡和較高的吸附量，這也印證了粒度分布的檢測(cè)結(jié)果。同時(shí)，經(jīng)表面疏水改性，可增強(qiáng)了淀粉顆粒對(duì)疏水性物質(zhì)的親和力，使RAS 對(duì)葉黃素的吸附量得到明顯增加。

圖5 取代度對(duì)松香酯納米淀粉吸附葉黃素的影響Fig.5 The effect of DS on lutein adsorbed by RENPS

2.6 葉黃素濃度對(duì)松香酯納米淀粉吸附葉黃素的影響

表4為SNPs 和RENPS 在溫度為25 ℃、吸附時(shí)間60 min 下，不同葉黃素濃度對(duì)RENPS 吸附的影響。SNPs 和RENPS 對(duì)葉黃素的吸附量隨著葉黃素濃度（0.5～3.0 mg/mL）的增加而增加，這是因?yàn)殡S葉黃素初始濃度的增加，提高了溶液中的葉黃素分子與淀粉顆粒表面的接觸概率，使更多的葉黃素被吸附在了淀粉顆粒表面。當(dāng)葉黃素濃度高于2 mg/mL 時(shí)，吸附量增加不再明顯，這歸結(jié)于淀粉顆粒表面與葉黃素的結(jié)合位點(diǎn)趨于飽和，使吸附能力下降。此外，RENPS對(duì)葉黃素的吸附量均高于SNPs，且與DS 成正比，表明經(jīng)疏水改性后，在不同濃度的葉黃素溶液中均能顯著增加葉黃素的吸附量，這也印證了在不同DS 下對(duì)葉黃素的吸附結(jié)果。

表4 不同葉黃素濃度對(duì)RENPS 吸附量的影響（mg/g）Table 4 Effect of lutein concentration on adsorption of RENPS(mg/g)

2.7 吸附動(dòng)力學(xué)分析

為進(jìn)一步明確吸附機(jī)理，采用擬一級(jí)動(dòng)力學(xué)和擬二級(jí)動(dòng)力學(xué)對(duì)SNPs 和RENPS（DS=0.0287）進(jìn)行吸附機(jī)理分析[30]。擬一級(jí)吸附動(dòng)力學(xué)模型的方程表達(dá)式為：

式中：qe和qt分別為平衡時(shí)和t 時(shí)刻對(duì)葉黃素的吸附量，mg/g；K1為擬一級(jí)吸附動(dòng)力學(xué)速率常數(shù)，h-1。通過對(duì)ln（qe-qt）和t 關(guān)系線性擬合，可以得到K1、qe、R2。

擬二級(jí)吸附動(dòng)力學(xué)模型的方程表達(dá)式為：

式中：qe和qt分別為平衡時(shí)和t 時(shí)刻對(duì)葉黃素的吸附量，mg/g；K2為擬二級(jí)吸附動(dòng)力學(xué)速率常數(shù)，g/mg/h。通過對(duì)和t 關(guān)系線性擬合，可以得到K2、qe、R2。

表5為SNPs 對(duì)葉黃素吸附動(dòng)力學(xué)結(jié)果。從表5和圖6 可知，一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型擬合結(jié)果R2在（0.9562～0.9852）大于二級(jí)動(dòng)力學(xué)R2值（0.9073～0.9622）；且一級(jí)動(dòng)力學(xué)擬合出理論吸附值qe,cal更接近實(shí)驗(yàn)值qe,exp，所以一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型更適用于描述SNPs 對(duì)葉黃素的吸附過程。表明SNPs 是通過物理吸附作用將葉黃素吸附在顆粒表面，這是歸結(jié)于其顆粒粒徑較小，具有較大的比表面積，表面能較大，可將葉黃素吸附在顆粒表面[31]。

圖6 25 ℃時(shí)吸附時(shí)間對(duì)SNPs 吸附葉黃素的影響（a）及相應(yīng)的擬一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型線性擬合（b）Fig.6 Effect of adsorption time on lutein adsorbed by SNPs at 25 ℃ (a) and linear fitting of corresponding pseudo first-order kinetic model (b)

表5 SNPs 吸附動(dòng)力學(xué)參數(shù)Table 5 Adsorption kinetic parameters of SNPs

相對(duì)SNPs，RENPS 對(duì)葉黃素得吸附機(jī)理發(fā)生了改變。由表6 和圖7 可知，二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型擬合結(jié)果R2＞0.99，大于一級(jí)動(dòng)力學(xué)R2值，且二級(jí)動(dòng)力學(xué)擬合出得理論計(jì)算值也更加接近實(shí)驗(yàn)值。所以二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型更適用于描述RENPS 對(duì)葉黃素的吸附過程。因此，RENPS 對(duì)葉黃素得吸附不僅是物理吸附，還發(fā)生了化學(xué)吸附作用力的產(chǎn)生。這可能是因?yàn)镾NPs 表面引入了松香基團(tuán)，松香基團(tuán)與葉黃素分子之間產(chǎn)生了氫鍵的相互作用力[32]，影響了吸附過程，也進(jìn)一步證明了，經(jīng)改性后的RENPS 相對(duì)SNPs可有效改善對(duì)葉黃素的吸附效果。

圖7 25 ℃時(shí)吸附時(shí)間對(duì)RENPS（DS=0.0287）吸附葉黃素的影響（a）及相應(yīng)的擬二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型線性擬合（b）Fig.7 Effect of adsorption time on lutein adsorbed by RENPS(DS=0.0287) at 25 ℃ (a) and linear fitting of corresponding pseudo second-order kinetic model (b)

表6 RENPS（DS=0.0287）吸附動(dòng)力學(xué)參數(shù)Table 6 Adsorption kinetic parameters of RENPS (DS=0.0287)

2.8 松香酯納米淀粉對(duì)葉黃素貯藏穩(wěn)定性的影響

葉黃素是一種長(zhǎng)脂鏈、含兩個(gè)酮環(huán)的分子，且分子中具有多個(gè)共軛雙鍵，由于這種不飽和結(jié)構(gòu)的存在，使其化學(xué)穩(wěn)定性較差，在溫度、光照和氧氣等因素下容易發(fā)生降解，顏色逐漸變淺，吸光值降低，通過記錄吸光值的變化可以計(jì)算出葉黃素的保留率[33]。由圖8 可知，在常溫條件下貯藏30 d，葉黃素與RENPS上的葉黃素保留率分別為64.91%和78.94%，表明RENPS 不會(huì)破壞葉黃素穩(wěn)定性，并且可保護(hù)葉黃素的生物活性。這歸結(jié)于淀粉為天然的高分子材料，具有良好的生物兼容性[34]，并且淀粉顆?？勺韪粞鯕膺M(jìn)入淀粉顆粒內(nèi)部，使葉黃素處于淀粉顆粒的保護(hù)下，進(jìn)而不被氧氣氧化[35]。此外，在升溫條件下貯藏30 d，RENPS 相對(duì)葉黃素保留率仍可提高14.54%?？茏诹恋萚35]在淀粉納米顆粒對(duì)姜黃素（疏水性藥物）的吸附研究中也發(fā)現(xiàn)，在相同貯藏條件下，經(jīng)淀粉納米顆粒負(fù)載后的姜黃素相對(duì)姜黃素原料藥，其穩(wěn)定性也明顯提高，這與本文的研究結(jié)果類似。

圖8 松香酯納米淀粉對(duì)葉黃素貯藏穩(wěn)定性的影響Fig.8 Effect of RENPS on storage stability of lutein

3 結(jié)論

本研究在醇沉法制備SNPs 的基礎(chǔ)上，通過廉價(jià)的脂肪酶作為催化劑，在兩相體系對(duì)SNPs 催化接枝了松香酸基團(tuán)，成功制備了納米級(jí)（粒度范圍在100～450 nm）的疏水改性淀粉。相對(duì)原木薯淀粉的接枝改性，具有較大比表面積的SNPs 的取代度得到明顯提升。與SNPs 相比，RENPS 的疏水性明顯增加，且疏水性和DS 呈現(xiàn)正相關(guān)。同時(shí)，RENPS 對(duì)葉黃素的飽和吸附量也隨DS 的增加而增加，且平衡吸附時(shí)間隨DS 的增加而減少，表明疏水改性后淀粉可明顯增加其對(duì)疏水性藥物的吸附作用。SNPs 對(duì)葉黃素的吸附為一級(jí)動(dòng)力學(xué)，而RENPS 對(duì)葉黃素的吸附為二級(jí)動(dòng)力學(xué)。以上研究表明，利用淀粉顆粒表面的羥基，通過酯化反應(yīng)是獲得改性淀粉的一種方法，并且降低其淀粉的粒徑，可以有效增加其反應(yīng)程度。疏水改性淀粉可有效解決原淀粉對(duì)疏水性藥物的負(fù)載難題，增加了淀粉在食源性方面的應(yīng)用。但是，目前改性淀粉的取代度仍然很低，需要繼續(xù)改進(jìn)提升其取代度，并且RENPS 作為納米級(jí)的輸送體系，在細(xì)胞層面具有一定的潛在應(yīng)用。