食品級乳液對枸杞色素的包埋、保護及遞送特性研究

食品級乳液對枸杞色素的包埋、保護及遞送特性研究藥食同源的枸杞具有養(yǎng)陰補血、滋補肝腎、益精明目等功效,其豐富的類胡蘿卜素具備良好的保健功效,故將其添加到食品、飲料中己經(jīng)成為一研究熱點。然而,類胡蘿卜素的低水溶性、化學(xué)不穩(wěn)定性和低的生物利用度仍然限制了其在食品中的廣泛應(yīng)用。本文采用小分子表面活性劑、蛋白質(zhì)以及蛋白與多糖的相互作用制備了不同的乳液體系,研究食品環(huán)境條件對各乳液穩(wěn)定性的影響,并對乳液體系的體外消化進行了研究。這些結(jié)果為合理設(shè)計包埋和保護類胡蘿卜素及其他脂溶性活性成分的體系提供了重要參考,也為枸杞色素乳液的實際應(yīng)用提供了理論依據(jù)。本文主要研究結(jié)果如下:1.自乳化法制備乳液時,復(fù)合表面活性劑的比例對粒徑有較大影響,在司盤80:吐溫80=1.5:8.5時能形成較小的粒徑。表面活性劑與油相比(SOR)、不同有機相含量和不同轉(zhuǎn)速對乳液粒徑、粒徑分布和透明度均有一定影響。通過優(yōu)化體系組成,可以制備出粒徑小(d<50nm)、透明度高的附載類胡蘿卜素的納米乳液。食品環(huán)境中的低溫貯藏、中性條件以及抗氧化劑可以減緩乳液中類胡蘿卜素的降解,pH、鹽離子對乳液粒徑?jīng)]有影響,而加熱會使乳滴增大,乳液變渾濁。體外模擬小腸消化發(fā)現(xiàn),油脂的初始消化速率隨著SOR的增加而減小,在SOR=2-5之間時生物可給性能達(dá)到80%左右。粒徑減小,大豆油為油相時類胡蘿卜素生物可給性較高,不同的飽腹?fàn)顟B(tài)對脂肪消化和生物可給性影響不大。2.采用高壓微射流可以制備出粒徑范圍在200-300nm的乳液,乳液在4℃、pH7時貯存30天后沒有乳滴的聚集,是比較穩(wěn)定的。大豆分離蛋白(SPI)穩(wěn)定的乳液在pH3-5.5時,出現(xiàn)乳滴的大量聚集,而在pH6-7時,乳液較穩(wěn)定。在中性條件下,當(dāng)NaCl濃度為1OOmM時,乳液發(fā)生明顯絮凝,粒徑增大。高溫貯存會加快乳液中類胡蘿卜素的降解。與小分子乳化劑制備的乳液相比,以SPI穩(wěn)定的乳液能更有效地抑制類胡蘿卜素的降解,經(jīng)過7天的加熱貯存,SPI乳液的類胡蘿卜素保留率為82.5%,而司盤80和吐溫80制備的乳液其保留率幾乎為0。VE和EDTA對類胡蘿卜素的降解也有一定的抑制作用。在體外模擬小腸消化時,膽鹽含量增加,或類胡蘿卜素含量減少,生物可給性逐漸提高。乳液粒徑較大時,其游離脂肪酸(FFAs)釋放速率較慢,類胡蘿卜素的生物可給性逐漸減小,說明較大的脂滴不利于其中的類胡蘿卜素進入混合膠束中。在模擬胃腸道消化中,與僅模擬小腸消化相比,生物可給性明顯降低。以大豆油為油相的乳液其生物可給性為18.4%,而以MCT為油相的乳液生物可給性僅為10.6%,說明以長鏈油為油相作為類胡蘿卜素的溶解載體更有利于類胡蘿卜素進入混合膠束。3.利用界面靜電沉積方法在油滴表面形成多糖/蛋白包覆層,制備了海藻酸鈉-SPI(AL-SPI)乳液、殼聚糖-SPI(Cs-SPI)乳液和乳鐵蛋白-SPI(LF-SPI)乳液。乳滴被多糖/蛋白包覆之后,乳液對pH變化的穩(wěn)定性主要取決于包覆層的特性。當(dāng)海藻酸鈉為外層時,乳液在pH3-7穩(wěn)定。當(dāng)殼聚糖為外層時,乳液在pH3-6穩(wěn)定,但pH高于6時,乳液不穩(wěn)定。以LF為外層時,在pH3-7的范圍,乳液均穩(wěn)定。LF-SPI乳液對鹽離子較敏感,Cs-SPI穩(wěn)定的乳液在NaCl濃度≥300mM時,出現(xiàn)乳滴絮凝、聚集,在AL-SPI穩(wěn)定的乳液中粒徑幾乎沒有變化(0-500mMNaCl)。總之,多糖/蛋白穩(wěn)定的多層乳液比初級乳液具有更好的物理穩(wěn)定性。在pH為6的條件下,AL-SPI乳液與初級乳液相比具有基本相同的降解趨勢,在酸性條件下,AL-SPI乳液中類胡蘿卜素的降解速率稍慢于初級乳液。Cs-SPI乳液在pH3時具有更好的化學(xué)穩(wěn)定性,貯存15天后該乳液的色素保留率為42.6±1.5%,而初級乳液降為33.5±1.9%。乳鐵蛋白穩(wěn)定的多層乳液在37℃加速氧化15d后,在pH6時保留率為73.4±1.5%,在pH3時保留率為47.1±1.6%,均遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于相應(yīng)條件下初級乳液中類胡蘿卜素的保留率。經(jīng)過2h的體外模擬胃腸道消化,初級乳液、AL-SPI乳液以及LF-SPI乳液其FFAs釋放量均能達(dá)到100%,在脂肪消化程度上沒有明顯差異。初級乳液與LF-SPI乳液的FFAs釋放速率基本接近,AL-SPI乳液的FFAs釋放速率最快,殼聚糖包覆的多層乳液的FFAs的釋放速度最慢,FFAs釋放量明顯最少(87.9%)。AL-SPI、SPI、LF-SPI和Cs-SPI乳液的類胡蘿卜素生物可給性分別是11.3±0.35%,10.6±1.03%,10.5±0.8%和4.46±0.36%。由此可見,生物活性脂溶性類胡蘿卜素的消化和釋放可以通過多層生物高分子層包覆油脂顆粒來控制。4.經(jīng)過超聲處理,乳鐵蛋白的表面疏水性略微增強,而加熱處理能顯著增加其表面疏水性指數(shù),由115增加到約293。超聲和加熱能不同程度地打斷乳鐵蛋白分子中的二硫鍵從而釋放出游離的巰基。超聲、加熱使乳鐵蛋白色氨酸微環(huán)境極性增加,使內(nèi)源熒光強度增加,二級結(jié)構(gòu)α-螺旋含量減少,β-折疊增加,對蛋白的一級結(jié)構(gòu)幾乎無影響。超聲和加熱處理也能使乳鐵蛋白的鐵結(jié)合能力降低,說明蛋白的高級結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化。制備乳液時,乳鐵蛋白溶液的初始pH值對乳液的穩(wěn)定性影響很大,在pH3時能制出粒徑較小的乳液(185nm),而在pH7時乳液粒徑很大,有乳析現(xiàn)象發(fā)生。制備好的乳液在pH7-9的范圍內(nèi)因乳滴間靜電斥力減小,出現(xiàn)乳滴聚集。在乳鐵蛋白液pH為3或5條件下制備的乳液對不同濃度的NaCl表現(xiàn)出較強的穩(wěn)定性,而在鹽存在的情況下,乳液進行加熱后,pH5的乳液在100-250mM的鹽濃度下出現(xiàn)了明顯的乳滴絮凝、聚集現(xiàn)象。在pH5的條件下,單層乳鐵蛋白乳液和LF-SPI穩(wěn)定的乳液相比,因多層乳液具有更厚的界面層,其對枸杞色素的保護作用更強。5.乳鐵蛋白的熱聚集會受到環(huán)境因素的影響,在65℃發(fā)生明顯聚集,體系pH越靠近等電點,越易聚集。不同粒徑的納米聚集體具有不同的特性。與天然乳鐵蛋白相比,聚集體的熒光強度降低,表面疏水性明顯增強,與其粒徑成反比,聚集體G的粒徑最小,表面疏水性指數(shù)最大(約1300)。經(jīng)過加熱后游離巰基明顯增加,但是聚集體的鐵結(jié)合能力明顯降低(約為15-30%),并且