CN108064976A - 一种利用Pickering乳液制备多糖乳液凝胶的方法 - Google Patents

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王碧佳
毛志平
徐红
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张琳萍
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Abstract

本发明涉及一种利用Pickering乳液制备多糖乳液凝胶的方法，包括：以质量分数为0.5～5％的再生纤维素悬浮液为水相，以食用油为油相，均质，得到食用油/纤维素Pickering乳液；向Pickering乳液中加入可得然，搅拌，加热，冷却，得到多糖乳液凝胶。本发明的Pickering乳液稳定性高，具有生物相容性和生物可降解性；多糖乳液凝胶含有益于健康的膳食纤维，在食品、化妆品、医药等领域有潜在应用价值。

Description

一种利用Pickering乳液制备多糖乳液凝胶的方法
技术领域
本发明属于多糖乳液凝胶技术领域，特别涉及一种利用Pickering乳液制备多糖乳液凝胶的方法。
背景技术
近年来，使用生物质材料制备乳液凝胶越来越受到人们的关注。一方面生物质材料乳液凝胶可以被用来作为生物活性物质及营养物质的功能性食品传递载体，特别是蛋白质和多糖类乳液凝胶，已经被证实用于类胡萝卜素、植物固醇等难溶性营养物质的传输系统。因为功能因子被凝胶结构固化，能显著保持生物活性物质的生物活性及提高营养物质的稳定性，因此类生物质载体具有安全、便携、营养价值高等优点(杨淼.华南理工大学,2012.)。另一方面使用两相法将液体食用油固化逐渐引起食品工作者的兴趣(Patel A R,Dewettinck K.Food&function,2016,7(1):20-29.)。传统的塑性脂肪氢化加工过程会引入饱和脂肪和反式脂肪，导致人体低密度的胆固醇含量的增加，不利于人的健康。因此，开发一种基于生物质材料的乳液凝胶具有重要意义。
Pickering乳液是指使用固体颗粒代替传统表面活性剂稳定的乳液。与传统地使用表面活性剂的乳液相比，Pickering具有用量小、对人体的毒性小、对环境无污染等优点。因此，Pickering乳液在化工、化妆品、生物医药等领域具有巨大的应用价值(Berton-Carabin C C,K.Annual review of food science and technology,2015,6:263-297.)。纤维素是自然界中含量最丰富，分布最广泛的生物高分子。纤维素纳米晶、纤维素纳米线已经被用做固体粒子制备Pickering乳液，贾雪娟等使用溶解再生的方法制备了再生纤维素，产率高，悬浮稳定性好，同时发现，再生纤维素可以用于稳定Pickering乳液，在食品领域具有很广泛的应用前景(Shen W,Guo L,Wu T,et al.LWT-Food Science andTechnology,2016,72:292-301.)。
陶氏专利WO2014/004018使用三酰甘油油类或三酰甘油脂肪和乙基纤维素混合搅拌，加热制备了油凝胶，但需要对纤维素改性衍生，成本提高。刘付等使用大豆蛋白稳定的Pickering的乳液制备乳液凝胶用于传递胡萝卜素营养物质，提供了一种蛋白作为固体粒子制备乳液凝胶的方法(Liu F,Tang C H.Food Hydrocolloids,2016,56:434-444.)。然而，至今没有文献报道使用未经改性的纤维素稳定乳液制备多糖乳液凝胶。
热凝胶多糖(Curdlan，又名可得然)是由细菌发酵生产的胞外直链无分支β-(1,3)-D-葡聚糖，1964年，可得然被原田笃也教授发现，1989年日本武田公司开始开发应用，1996年可得然胶被美国食品和药品管理局(FDA)认证，在食品中用作添加剂(崔媛.长春理工大学,2013.)。但是由于可得然不具有表面活性，不能形成稳定的乳液，因此限制了可得然在乳液凝胶上的应用。本发明以再生纤维素固体颗粒为稳定剂制备Pickering乳液，加入可得然作为凝胶剂，制备多糖乳液凝胶。不仅可以保持液体油的营养成分，用于营养物质的传输，同时还可以在食品中引入膳食纤维，有利于人体的营养均衡。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种利用Pickering乳液制备多糖乳液凝胶的方法，以再生纤维素颗粒作为乳液稳定剂制备Pickering乳液，加入可得然，搅拌，加热，从而获得一种固体或半固体脂肪产品(乳液凝胶)，该产品包含健康的不饱和脂肪，可以用作不能溶于水的营养物质的载体，同时制备的乳液凝胶含有益于健康的膳食纤维，在食品、化妆品、医药等领域有潜在应用价值。
本发明的一种利用Pickering乳液制备多糖乳液凝胶的方法，包括：
(1)以质量分数为0.5～5％的再生纤维素悬浮液为水相，以食用油为油相，均质，得到食用油/纤维素Pickering乳液；其中Pickering乳液中食用油的质量分数为1～80％；
(2)向步骤(1)得到的Pickering乳液中加入可得然，搅拌，加热，冷却，得到多糖乳液凝胶；其中可得然的用量为Pickering乳液中水相的0.5～5wt％。
所述步骤(1)中的再生纤维素悬浮液为磷酸溶解再生的纤维素悬浮液、氢氧化钠/尿素溶解再生的纤维素悬浮液或者离子液体溶解再生的纤维素悬浮液。
所述步骤(1)中的食用油为蓖麻油、橄榄油、菜籽油、花生油或豆油。
所述步骤(1)中均质的工艺参数为：均质转速为5000～20000rpm，均质时间为1～10min。
所述步骤(2)中加热的工艺参数为：加热温度为50～90℃，加热时间为1～2h。
所述步骤(2)中冷却的温度为-20～20℃。
所述步骤(2)中的多糖乳液凝胶为固态或半固态。
有益效果
(1)本发明使用再生纤维素制备Pickering乳液，乳液稳定性高，具有生物相容性和生物可降解性，可用于生物医药、化妆品、食品等领域。
(2)本发明制备的固体或半固体脂肪多糖乳液凝胶，可作为传递营养因子的载体，保留不饱和脂肪酸的特性，同时制备的乳液凝胶还含有膳食纤维，安全，健康，在食品、化妆品、医药等领域有潜在应用价值。
附图说明
图1为实施例1制备的乳液和乳液凝胶的宏观对比图；其中RC为再生纤维素，C为可得然；
图2为实施例2不同可得然含量制备的乳液和乳液凝胶的宏观对比图；
图3为实施例2不同可得然含量制备的乳液凝胶的流变表征结果；
图4为实施例3不同再生纤维素含量制备的乳液和乳液凝胶的宏观对比图；
图5为实施例3不同再生纤维素含量制备的乳液凝胶的流变表征结果。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
(1)将2g木浆板加入三口烧瓶中，加入6mL去离子水，加入100mL 85％的磷酸，在0℃搅拌24h，将纤维素溶液加入到500mL去离子水生成絮状纤维素，离心直到pH恒定，得到质量分数0.5～5％的再生纤维素悬浮液。
(2)取5g质量分数为0.5％的步骤(1)的再生纤维素悬浮液，加入5g葵花籽油，在均质机中以10000rpm的转速均质分散3min，得到稳定的葵花籽油/纤维素Pickering乳液。
(3)向步骤(2)得到的Pickering乳液中加入2wt％的可得然，搅拌，得到稳定的多糖乳液。
(4)取5g质量分数为2％的可得然悬浮液，加入5g葵花籽油，在均质机中以10000rpm的转速均质分散3min，得到葵花籽油/可得然混合物。
为研究本实施例中乳液的稳定性，将步骤(2)、(3)、(4)得到的样品室温静置放置4h，分别记为RC、RC+C、C，其中RC、C为对照组，乳液形态对比如图1上所示，可知再生纤维素有良好的乳化能力，乳液没有油相的析出，可得然并不具有表面活性，不能形成稳定的乳液。
将步骤(2)、(3)、(4)得到的样品加热70℃，保温1h，然后10℃冷却，得到乳液凝胶，分别记为RC、RC+C、C，其中RC、C为对照组，乳液凝胶宏观图如图1下所示，可知单独的再生纤维素或可得然制备的乳液不能制备乳液凝胶，使用再生纤维素为乳化剂，可得然为凝胶剂可以制备乳液凝胶。
实施例2
(1)将2g木浆板加入三口烧瓶中，加入6mL去离子水，加入100mL 85％的磷酸，在0℃搅拌24h，将纤维素溶液加入到500mL去离子水生成絮状纤维素，离心直到pH恒定，得到质量分数0.5～5％的再生纤维素悬浮液。
(2)取5g质量分数为0.5％的步骤(1)的再生纤维素悬浮液，加入5g葵花籽油，在均质机中以10000rpm的转速均质分散3min，得到稳定的葵花籽油/纤维素Pickering乳液。
(3)向步骤(2)得到的Pickering乳液中分别加入1wt％、2wt％、3wt％、4wt％的可得然，搅拌，加热70℃，保温1h，然后10℃冷却，得到多糖乳液凝胶。
为研究本实施例中制得的乳液及乳液凝胶的稳定性，将不同可得然含量的样品室温静置放置4h，与步骤(2)、(3)得到的Pickering乳液和多糖乳液凝胶的宏观对比图如图2所示，可知可得然含量不会破坏再生纤维素的稳定性，当可得然含量高于2％时，可以制备出稳定的乳液凝胶。
为研究本实施例制得的多糖乳液凝胶的实用性能，对不同可得然含量的乳液凝胶进行了流变表征，具体步骤为：取1mm厚的乳液凝胶放在50mm的平板上，控制形变为1％，剪切速度为0.1～10Hz。结果如图3所示，经过测试可知，本实施制得的多糖乳液凝胶具有良好的凝胶性能，随着可得然含量的增加凝胶强度逐渐增加。
实施例3
(1)将2g木浆板加入三口烧瓶中，加入6mL去离子水，加入100mL 85％的磷酸，在0℃搅拌24h，将纤维素溶液加入到500mL去离子水生成絮状纤维素，离心直到pH恒定，得到质量分数0.5～5％的再生纤维素悬浮液。
(2)分别取5g质量分数为0.3％、0.5％、1％的步骤(1)的再生纤维素悬浮液，加入5g葵花籽油，在均质机中以10000rpm的转速均质分散3min，得到稳定的葵花籽油/纤维素Pickering乳液。
(3)向步骤(2)得到的3种Pickering乳液中分别加入2wt％的可得然，搅拌，加热70℃，保温1h，然后10℃冷却，得到多糖乳液凝胶。
为研究本实施例中制得的乳液及乳液凝胶的稳定性，将不同再生纤维素含量的Pickering乳液样品室温静置放置4h，与步骤(2)、(3)得到的Pickering乳液和多糖乳液凝胶的宏观对比图如图4所示，可知再生纤维素可以增强乳液凝胶的强度，当再生纤维素含量高于0.5％，可以制备稳定的乳液凝胶。
为研究本实施例制得的多糖乳液凝胶的实用性能，对不同再生纤维素含量的乳液凝胶进行了流变表征，具体步骤为：1mm厚的乳液凝胶放在50mm的平板上，控制形变为1％，剪切速度为0.1～10Hz。结果如图5所示，经过测试可知，本实施制得的多糖乳液凝胶随着再生纤维素含量的增加，乳液凝胶的强度增加。

Claims (7)

1.一种利用Pickering乳液制备多糖乳液凝胶的方法，包括：
(1)以质量分数为0.5～5％的再生纤维素悬浮液为水相，以食用油为油相，均质，得到食用油/纤维素Pickering乳液；其中Pickering乳液中食用油的质量分数为1～80％；
(2)向步骤(1)得到的Pickering乳液中加入可得然，搅拌，加热，冷却，得到多糖乳液凝胶；其中可得然的用量为Pickering乳液中水相的0.5～5wt％。
2.根据权利要求1所述的一种利用Pickering乳液制备多糖乳液凝胶的方法，其特征在于：所述步骤(1)中的再生纤维素悬浮液为磷酸溶解再生的纤维素悬浮液、氢氧化钠/尿素溶解再生的纤维素悬浮液或者离子液体溶解再生的纤维素悬浮液。
3.根据权利要求1所述的一种利用Pickering乳液制备多糖乳液凝胶的方法，其特征在于：所述步骤(1)中的食用油为蓖麻油、橄榄油、菜籽油、花生油或豆油。
4.根据权利要求1所述的一种利用Pickering乳液制备多糖乳液凝胶的方法，其特征在于：所述步骤(1)中均质的工艺参数为：均质转速为5000～20000rpm，均质时间为1～10min。
5.根据权利要求1所述的一种利用Pickering乳液制备多糖乳液凝胶的方法，其特征在于：所述步骤(2)中加热的工艺参数为：加热温度为50～90℃，加热时间为1～2h。
6.根据权利要求1所述的一种利用Pickering乳液制备多糖乳液凝胶的方法，其特征在于：所述步骤(2)中冷却的温度为-20～20℃。
7.根据权利要求1所述的一种利用Pickering乳液制备多糖乳液凝胶的方法，其特征在于：所述步骤(2)中的多糖乳液凝胶为固态或半固态。
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