CN106578335A - 一种高内相凝胶状小麦醇溶蛋白Pickering乳液及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种稳定高内相凝胶状小麦醇溶蛋白Pickering乳液的制备方法，包括以下步骤：(1)将小麦醇溶蛋白溶解到醇溶液中；(2)配制壳聚糖乙酸溶液；(3)将步骤(1)所得溶液倒入壳聚糖乙酸溶液中进行均质，旋转蒸发；(4)调节步骤(3)所得溶液的pH值为4.0～6.0；(5)将步骤(4)所得溶液与油脂混合后剪切乳化，得到稳定高内相凝胶状小麦醇溶蛋白乳液。本发明方法得到稳定性高，粘弹性好，能够包埋大量油脂的小麦醇溶蛋白Pickering乳液。本发明对仪器要求低，方法简单且易于操作，在新型营养物质输送载体及食品结构修饰基料应用方面具有较好的前景。
Description
技术领域
本发明涉及小麦醇溶蛋白乳液，特别涉及一种稳定高内相凝胶状小麦醇溶蛋白Pickering乳液及制备方法。
背景技术
小麦醇溶蛋白是一种理想的壁材。小麦醇溶蛋白是小麦的主要储藏蛋白之一，是大宗淀粉加工副产物谷朊粉的主要成分，来源广泛，可被食用。在国际上有报道利用小麦醇溶蛋白胶体颗粒作为药物载体，但利用小麦醇溶蛋白稳定油-水界面从来没有报道过。此外，国内外有关高内相乳液的相关研究绝大部分是在材料学方面，利用高内相乳液形成多孔材料、传感器器材等，由于高内相蛋白乳液极易发生反乳、不稳定、漏油等情况，所以在食品级Pickering乳液方向有关高内相蛋白乳液的研究很少。
中国发明专利申请2011100963763公开了一种使用共混改性玉米醇溶蛋白为骨架材料的棒形缓释剂制备技术及其制剂；其主要技术特点是将玉米醇溶蛋白与共混改性材料、药物等活性物质按一定的比例在水、醇等溶剂中混合均匀，然后采用注模法将混合物挤压进入模具中形成棒状，将棒状物取出干燥得素棒，再用乙基纤维素、醋酸纤维素、壳聚糖、聚己内酯等为包衣材料进行包衣，干燥即可。该棒状物具有很好的零级或Highchi释放行为，药物等活性成分的释放时间可以在10小时到6个月内调节，可用于缓控释农药、缓控释肥料等需要缓慢释放活性物质之用。但玉米醇溶蛋白无法被人体消化吸收，一般只用于饲料农药等方面，同时，该技术包埋的疏水性物质含量较少，限制了它的应用。
现阶段我国食品工业中所用的专用油脂，如起酥油、人造奶油、代可可脂、蛋黄酱等，是具有特定晶型的半固态或固态油脂，具有良好的可塑性、起酥性等加工性能，但同时也带来了一些对人体健康不利的组分，如反式酸。过量食用含反式酸的食物会加速动脉硬化，容易导致心脑血管疾病和老年痴呆等疾病，因此构建具有兼具安全和良好加工性能的专用油脂替代品势在必行。在食品和药品领域中，以有机凝胶的形式赋予液体油固态油脂属性是一种极具前景的途径，如高内相乳液(HIPEs)。传统的HIPEs通常由大量的表面活性剂稳定。基于胶体颗粒稳定原理制造Pickering HIPEs可避免使用有害表面活性剂，而且能够提高或改善产品的性能。然而，在这类HIPEs乳液制造过程中极容易发生相转变。目前，由蛋白稳定的Pickering HIPEs没有文献报道，因此，用小麦醇溶蛋白颗粒制备PickeringHIPEs极具挑战。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺点与不足，本发明的目的在于提供一种稳定高内相凝胶状小麦醇溶蛋白Pickering乳液的制备方法，通过小麦醇溶蛋白-壳聚糖颗粒对大量油脂的包埋，形成凝胶状乳液且能长时间稳定而不破乳反乳，蛋白乳液不变形，可应用于食品和医药领域。
本发明的另一目的在于提供一种稳定高内相凝胶状小麦醇溶蛋白Pickering乳液。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种稳定高内相凝胶状小麦醇溶蛋白Pickering乳液的制备方法，包括以下步骤：
(1)将小麦醇溶蛋白溶解到醇溶液中；
(2)配制壳聚糖乙酸溶液；
(3)将步骤(1)所得溶液倒入壳聚糖乙酸溶液中进行均质，旋转蒸发；
(4)调节步骤(3)所得溶液的pH值为4.0～6.0；
(5)将步骤(4)所得溶液与油脂混合后剪切乳化，得到稳定高内相凝胶状小麦醇溶蛋白乳液；步骤(4)所得溶液与油脂的体积比为2:3～1:4。
步骤(1)所述小麦醇溶蛋白与醇溶液的质量体积比为2.13～2.86g/ml。
所述醇溶液的体积浓度为60％～70％。
步骤(2)所述壳聚糖乙酸溶液中壳聚糖与乙酸溶液的质量体积比为0.05％～0.25％g/ml。
所述乙酸溶液的浓度为1～5％v/v。
步骤(3)中，步骤(1)所得溶液与壳聚糖乙酸溶液的体积比为1：0.47～1：0.35。
步骤(3)所述均质的转速为5000rpm～7000rpm，时间为3～5min；所述旋转蒸发温度为35℃～45℃，真空度为0.1～0.2Mpa，时间为18～25min。
所述剪切乳化的转速为3000rpm～5000rpm，时间为1～2min。
所述油脂为玉米油或花生油。
所述稳定高内相凝胶状小麦醇溶蛋白Pickering乳液的制备方法得到的稳定高内相凝胶状小麦醇溶蛋白Pickering乳液。
与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果：
(1)本发明基于小麦醇溶蛋白—壳聚糖纳米颗粒体系形成的小麦醇溶蛋白高内相凝胶状Pickering乳液，成功地实现将液态油转变成固态油，乳液产品具有凝胶性，没有使用任何表面活性添加剂。
(2)本发明的本发明的高内相小麦醇溶蛋白Pickering乳液稳定性高，储藏时间达到两个月以上不发生反乳破乳漏油现象。
(3)本发明的小麦醇溶蛋白Pickering乳液荷载的油相高达60～80％，表明该乳液可有效包埋疏水性物质。
(4)本发明的壳聚糖的使用，增加了乳液的絮凝作用，而且赋予乳液其他附加价值。
(5)本发明对仪器要求低，方法简单且易于操作。
附图说明
图1为实施例3有壳聚糖的小麦醇溶蛋白Pickering乳液的流变学频率扫描图。
图2为实施例3有壳聚糖的小麦醇溶蛋白Pickering乳液的流变学应力扫描图。
图3为对比实施例1无壳聚糖的小麦醇溶蛋白Pickering乳液的流变学频率扫描图。
图4为对比实施例1无壳聚糖的小麦醇溶蛋白Pickering乳液的流变学应力扫描图。
图5为实施例4有壳聚糖的小麦醇溶蛋白Pickering乳液离心前的激光共聚焦扫描显微镜图。
图6为实施例4有壳聚糖的小麦醇溶蛋白Pickering乳液离心后的激光共聚焦扫描显微镜图。
图7为对比实施例2无壳聚糖的小麦醇溶蛋白Pickering乳液离心前的激光共聚焦扫描显微镜图。
图8为对比实施例2无壳聚糖的小麦醇溶蛋白Pickering乳液离心后的激光共聚焦扫描显微镜图。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
准确称取0.5g小麦醇溶蛋白溶解于20ml体积浓度为70％的乙醇溶液中；
将0.025g壳聚糖溶解于50ml体积浓度为1％的乙酸溶液中，一边均质一边将醇溶液倒入所得乙酸溶液中，转速为6000rpm下均质4min，在40℃，0.1Mpa真空度下旋转蒸发20min；
之后调节所得溶液pH值为5.0，分别取9ml，8ml，7ml，6ml，5ml，4ml，3ml，2ml，1ml溶液；并将上述溶液分别和1ml，2ml，3ml，4ml，5ml，6ml，7ml，8ml，9ml玉米油混合剪切乳化，分别得到小麦醇溶蛋白Pickering乳液。其中剪切乳化的转速为3000rpmrpm，时间为2min。
本实施例通过包埋不同油相分别得到油相比例为10％，20％，30％，40％，50％，60％，70％，80％，90％的小麦醇溶蛋白乳液，其他条件不变，放置2h后观察其外观。
本实施例制备得到的乳液类型(o/w或w/o)是通过观察乳液滴到水或者油中的分散情况来判断的。当把小麦醇溶蛋白胶体颗粒制备得到的乳液滴到水中后发现乳液快速散开，滴到油中则不分散，成团凝聚，说明该乳液是水包油型乳液，而且该乳液制备过程中的稳定剂是小麦醇溶蛋白胶体颗粒，所以本发明的乳液属于Pickering乳液。
由观察结果可知，随着油相比例的升高，乳析指数逐减少，当油相比低于60％时，析出的水层较浑浊，且析水较多，表明乳液在低油相比例时吸附在油水界面的颗粒很快达到饱和，多余的颗粒分散到连续相中。油相比例为60％以上的乳液基本不析水，且随着油相比例增大到80％，乳液粘稠度逐渐增大，当油相比例为80％时，乳液以凝胶状的形式呈现且表面无黄色油滴存在，但当油相比例继续增加到90％时，则出现反乳现象。
本实施例制备的小麦醇溶蛋白Pickering乳液在油相比例为60％～80％比较稳定，且粘稠度越来越大，油相比例为80％时以凝胶状形式存在，表明液态乳液由液态向固态过渡，在食品和医药方面有广阔的应用前景。
实施例2
准确称取0.5g小麦醇溶蛋白溶解于20ml体积浓度为70％的乙醇溶液中；将0.025g壳聚糖溶解于50ml体积浓度为1％的乙酸溶液中，一边均质一边将醇溶液倒入乙酸溶液中，在转速为6000rpm条件下均质4min，在40℃，0.1Mpa真空度下旋转蒸发20min，之后调节所得溶液pH值为5.0，取2ml溶液，和8ml玉米油混合剪切乳化，得到小麦醇溶蛋白乳液，其中剪切乳化的转速为5000rpm，时间为1min。在10000rpm下取2ml小麦醇溶蛋白离心2min。
本实施例通过比较80％油相的小麦醇溶蛋白Pickering乳液在新制和储存2个月后的外观探究其储存稳定性，同时对乳液进行离心处理探究其离心稳定性，观察其外观，可知新制乳液的不发生漏油现象，粘稠性很大，呈现凝胶状，倒置不发生掉落；储存时间长达两个月后乳液的外观无发生明显变化，不漏油，同样也呈现凝胶状。对于离心后的乳液，也不存在任何漏油现象。因此本发明制备的Pickering乳液具有很强的稳定性，室温常规放置2个月和在离心的情况下仍未破乳漏油，具有很好的储藏稳定性；同时该乳液达到了可食性标准，制备乳液所用的小麦醇溶蛋白、壳聚糖、玉米油都是可食用的，用于溶解壳聚糖和小麦醇溶蛋白的醋酸溶液和乙醇绝大部分都已经通过旋蒸挥发，极少残留，达到可食标准，有望稳定荷载脂性活性物质(如姜黄素、脂溶性维生素等)构建一套符合人体消化吸收特点的输送体系，提高活性物质的生物利用率。
实施例3
准确称取0.5g小麦醇溶蛋白溶解于20ml体积浓度为70％的乙醇溶液中；将0.025g壳聚糖溶解于50ml体积浓度为1％的乙酸溶液中，一边均质一边将醇溶液倒入乙酸溶液中，在转速为6000rpm条件下均质4min；在40℃，0.1Mpa真空度下旋转蒸发20min，之后调节所得溶液pH值为5.0。
取2ml所得溶液和8ml玉米油混合剪切乳化，得到小麦醇溶蛋白乳液。
取制得的乳液2ml进行流变学特性测试，所用平板直径为27.83，温度为25℃，频率扫描范围设定为0.1-10Hz，应力为1Pa，得到频率扫描图1；应力扫描频率设定为1Hz，得到应力扫描图2。
对比实施例1
准确称取0.5g小麦醇溶蛋白溶解于20ml体积浓度为70％的乙醇溶液中，一边均质一边将醇溶液倒入50ml体积浓度为1％的乙酸溶液中，在转速为6000rpm条件下均质4min；在40℃，0.1Mpa真空度下旋转蒸发20min，之后调节溶液pH值为5.0；取2ml溶液和8ml玉米油混合剪切乳化，得到小麦醇溶蛋白乳液。
取制得的乳液2ml进行流变学特性测试，所用平板直径为27.83，温度为25℃，频率扫描范围设定为0.1-10Hz，应力为1Pa，得到频率扫描图3；应力扫描频率设定为1Hz，得到应力扫描图4。
由图1～图4可知，在频率扫描和应力扫描下，不管有无加壳聚糖，结果都呈现出弹性模量大于粘性模量，表明此状态下的乳液为凝胶状乳液，都呈现出以粘弹性为主的凝胶性质。另一方面，在同一频率下，由图1和3可知，壳聚糖稳定的高内相蛋白乳液的弹性模量和粘性模量都比无加壳聚糖蛋白乳液的高；频率一定(1Hz)同一应力下，由图2和4可知，壳聚糖稳定的高内相蛋白乳液的弹性模量和粘性模量也都无加壳聚糖的蛋白乳液高，这表明添加壳聚糖稳定的高内相Pickering蛋白乳液的凝胶性更强，说明小麦醇溶蛋白与壳聚糖的结合有利于增强乳液的粘弹性，壳聚糖起着不可忽视的作用。而且壳聚糖本身具有降低胆固醇，抑制脂肪吸收，提高机体免疫力，改善小肠代谢功能等作用，所以小麦醇溶与壳聚糖构建的Pickering乳液使得乳液更具有凝胶性，且符合人体消化吸收特点，可应用于食品领域工业化生产。
实施例4
准确称取0.5g小麦醇溶蛋白溶解于20ml体积浓度为70％的乙醇溶液中；
将0.025g壳聚糖溶解于50ml体积浓度为1％的乙酸溶液中，一边均质一边将醇溶液倒入乙酸溶液中，转速为6000rpm，时间为4min，在40℃，0.1Mpa真空度下旋转蒸发20min，之后调节溶液pH值为5.0；取2ml所得溶液和8ml玉米油混合剪切乳化，得到小麦醇溶蛋白乳液。取2ml乳液在10000rpm下离心2min。采用激光共聚焦显微镜观察乳液离心前和离心后的微结构。取1ml乳液样品用40ul尼罗红和尼罗蓝混合荧光液染色，分别在488激发尼罗红，在633激发尼罗蓝。离心前的激光共聚焦图片如图5所示；离心后的激光共聚焦显微镜图片如图6所示。
对比实施例2
准确称取0.5g小麦醇溶蛋白溶解于20ml体积浓度为70％的乙醇溶液中，一边均质一边将醇溶液倒入50ml体积浓度为1％的乙酸溶液中，转速为6000rpm，时间为4min，在40℃，0.1Mpa真空度下旋转蒸发20min，之后调节溶液pH值为5.0；取2ml所得溶液和8ml玉米油混合剪切乳化，得到小麦醇溶蛋白乳液。取2ml乳液在10000rpm下离心2min。采用激光共聚焦显微镜观察乳液离心前和离心后的微结构，取1ml乳液样品用40ul尼罗红和尼罗蓝混合荧光液染色，分别在488激发尼罗红，在633激发尼罗蓝。离心前的激光共聚焦图片如图7所示；离心后的激光共聚焦显微镜图片如图8所示。
由图5、6可知，添加了壳聚糖的小麦醇溶蛋白乳液的油滴周围出现明显的一个挨一个的红色亮圈，红色亮圈是蛋白颗粒，表明颗粒吸附在油脂界面上，形成均一、密闭的稳定网络结构，离心后可看到部分乳滴变形，这是因为乳液滴在离心力作用下互相挤压，析出部分水后形成更高浓度的乳滴，离心后乳滴变大说明该乳液是高内相乳液，离心后的乳液周围依旧显出亮红色信号，表明该高内相乳液具有离心稳定性。
而图7、8没有壳聚糖的小麦醇溶蛋白乳液同样也呈现出同样的结果，但由图可看到，离心前后油滴界面的红色信号(蛋白质)比添加了壳聚糖的小麦醇溶蛋白弱，表明在界面上的蛋白较少，进一步表明添加了壳聚糖的乳液有更好的絮凝效果，能使蛋白颗粒更好的吸附絮凝在界面上，形成更加稳定的结构。
本发明制备得到的小麦醇溶蛋白Pickering乳液在离心前乳液滴一个紧挨着一个，且离心后乳液滴变大，表明得到的乳液是高内相Pickering，该乳液具有很好离心稳定性和凝胶性，实现油脂从液态向固态的过渡，可应用于食品生产，取代含有反式酸的专用油脂。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受所述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种稳定高内相凝胶状小麦醇溶蛋白Pickering乳液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将小麦醇溶蛋白溶解到醇溶液中；
(2)配制壳聚糖乙酸溶液；
(3)将步骤(1)所得溶液倒入壳聚糖乙酸溶液中进行均质，旋转蒸发；
(4)调节步骤(3)所得溶液的pH值为4.0～6.0；
(5)将步骤(4)所得溶液与油脂混合后剪切乳化，得到稳定高内相凝胶状小麦醇溶蛋白乳液；步骤(4)所得溶液与油脂的体积比为2:3～1:4。
2.根据权利要求1所述的稳定高内相凝胶状小麦醇溶蛋白Pickering乳液的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述小麦醇溶蛋白与醇溶液的质量体积比为2.13～2.86g/ml。
3.根据权利要求1或2所述的稳定高内相凝胶状小麦醇溶蛋白Pickering乳液的制备方法，其特征在于，所述醇溶液的体积浓度为60％～70％。
4.根据权利要求1所述的稳定高内相凝胶状小麦醇溶蛋白Pickering乳液的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述壳聚糖乙酸溶液中壳聚糖与乙酸溶液的质量体积比为0.05％～0.25％g/ml。
5.根据权利要求1或4所述的稳定高内相凝胶状小麦醇溶蛋白Pickering乳液的制备方法，其特征在于，所述乙酸溶液的浓度为1～5％v/v。
6.根据权利要求1所述的稳定高内相凝胶状小麦醇溶蛋白Pickering乳液的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，步骤(1)所得溶液与壳聚糖乙酸溶液的体积比为1：0.47～1：0.35。
7.根据权利要求1所述的稳定高内相凝胶状小麦醇溶蛋白Pickering乳液的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述均质的转速为5000rpm～7000rpm，时间为3～5min；所述旋转蒸发温度为35℃～45℃，真空度为0.1～0.2Mpa，时间为18～25min。
8.根据权利要求1所述的稳定高内相凝胶状小麦醇溶蛋白Pickering乳液的制备方法，其特征在于，所述剪切乳化的转速为3000rpm～5000rpm，时间为1～2min。
9.根据权利要求1或8所述的稳定高内相凝胶状小麦醇溶蛋白Pickering乳液的制备方法，其特征在于，所述油脂为玉米油或花生油。
10.权利要求1～9任一项所述稳定高内相凝胶状小麦醇溶蛋白Pickering乳液的制备方法得到的稳定高内相凝胶状小麦醇溶蛋白Pickering乳液。
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