CN109247425A - 一种具有双壳结构的卵白蛋白乳液的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有双壳结构的卵白蛋白乳液的制备方法，解决了现有卵白蛋白乳液壳核稳定性有待提高、乳化性不足的问题。技术方案为(1)将卵白蛋白溶于水中，磁力搅拌溶解后加入菊粉，超声处理后获得卵白蛋白‑菊粉溶液；(2)将油性芯材加入所述的卵白蛋白‑菊粉溶液中，置于高速剪切仪下剪切后高压微射流均质多次，得到乳液；(3)采用离子交换法将富马酸亚铁的铁离子加载到乳液的乳滴表面得到混合溶液，然后调节混合溶液PH值、离心浓缩，得到浓缩乳液；(4)向所述浓缩乳液中加入柠檬酸亚锡二钠，低速搅拌得到卵白蛋白乳液。本发明工艺简单、双壳核结构稳定，对卵白蛋白的乳化活性性和乳化稳定性有较大的提升、兼具保健效果的，储藏稳定性好。
Description
技术领域
本发明涉及一种卵白蛋白乳液，具体地说是一种具有双壳结构的卵白蛋白乳液的制备方法。
背景技术
乳液，也称乳状液和乳化液，是指一相液体以微小液滴状态分散于另一相液体中形成的非均相液体分散体系，是比较传统、应用广泛的一项工业技术原料或产品，可广泛应用于化妆品、建筑、化工、食品等领域。其原理就是使两种互不相溶的液体经振荡后形成分散体系，为了保证分散体系的稳定，常常加入乳化剂，如磷脂、胆碱、蛋白、多糖等。目前卵白蛋白(简称OVA)的乳化性起泡性被广泛应用于食品、化妆品、涂料等行业,众所周知乳液的乳化性和稳定性是乳液产品的关键，良好的乳化性质一方面保证所需原料的成本减少且自身稳定不易发生乳析现象导致产品变质，另一方面还可以延长产品的货架期，确保产品在运输、销售过程的品质。一直以来用卵白蛋白作为乳化剂的产品很多，一是其原料获得简单，成本低，二是其发泡性在产品中也可以加以运用，但也存在以下：(1)卵白蛋白由于其水溶性不好导致乳液乳化活性和乳化稳定性差；(2)由于乳化性质差，从而需要添加大量其他物质以维持体系稳定性，大大缩短了产品货架期；(3)由于蛋白大分子间形成的外壳存在较大间隙的原因，壳层结构较薄且不稳定，很容易发生破乳现象。(4)壳层结构的选择仅考虑对人体或动物无害，并未进一步考虑深层的保健作用。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述技术问题，提供一种工艺简单、壳核结构稳定，对卵白蛋白的乳化活性性和乳化稳定性有较大的提升、兼具保健效果的，储藏稳定性好的具有双壳结构的卵白蛋白乳液的制备方法。
技术方案包括以下具体步骤：
(1)将卵白蛋白溶于水中，磁力搅拌溶解后加入菊粉，超声处理后获得卵白蛋白-菊粉溶液；
(2)将油性芯材加入所述的卵白蛋白-菊粉溶液中，置于高速剪切仪下剪切后高压微射流均质多次，得到乳液；
(3)采用离子交换法将富马酸亚铁的铁离子加载到乳液的乳滴表面得到混合溶液，然后调节混合溶液PH值、离心浓缩，得到浓缩乳液；
(4)将所述的浓缩乳液加入柠檬酸亚锡二钠，低速搅拌得到卵白蛋白乳液。
所述步骤(1)中，卵白蛋白-菊粉溶液中卵蛋白浓度为1.0-1.4％w/w、菊粉浓度为1.0-1.4％w/w。
所述步骤(1)中，磁力搅拌频率为30-40rpm/min，超声波强度为180-200W/cm2，超声时间为1-2h。
所述步骤(2)中，所述乳液中油性芯材的浓度为5-15％w/w。
所述步骤(2)中，高速剪切仪的转速为20000-25000rpm/min，剪切时间为1-3min，高压微射流均质压为11-13kPa。
所述步骤(3)中，所述混合溶液中铁离子的浓度为6.5-8.7mMol/L。
所述步骤(3)中，调节混合溶液pH为5-6，离心转速为8000-10000rpm/min,离心时间为5-15min。
所述步骤(4)中，所述卵白蛋白乳液中柠檬酸亚锡二钠的浓度为3-5％w/w，搅拌转速为10-20rpm/min,搅拌时间为0.5-1.5h。
针对背景技术中的问题，发明人对现有的卵白蛋白乳液进行了深入研究，将卵白蛋白与菊粉复配，在超声空化作用下，形成良好的液滴大小和形状；然后调节PH，使铁离子与蛋白在静电作用下紧密结合，超高速离心浓缩，菊粉进入蛋白分子间和铁离子间的间隙，使壳体系更加稳固；再用柠檬酸亚锡二钠将乳滴表面的铁离子还原成铁单质附着在乳滴表面，进一步提高壳结构的稳定，以提高卵白蛋白的乳化特性和储藏稳定性。菊粉是一种功能性低聚果糖，也是一种可溶性膳食纤维，其不带电性和凝胶特性被广泛运用；铁元素是构成人体必不可少的元素之一，其对人体的功能特性表现在很多方面。卵白蛋白和菊粉在超声的空化效应下，与蛋白质发生物理结合，形成良好乳滴大小和形状，均质后加载富马酸亚铁的铁离子，使蛋白分子、菊糖分子和铁离子在静电作用为主，辅以范德华力等的作用力下，发生紧密结合，并且由于菊粉不带电性和凝胶特性，可以在不影响体系静电稳定下，使菊粉进入蛋白分子间和铁离子间的间隙，形成致密、稳定、坚固的壳结构，从而提高乳液的乳化活性和稳定性，最后将铁离子还原成铁单质，进一步增加壳的硬度，稳固壳核结构。因此，在卵白蛋白、菊粉、铁的相互作用联系，形成稳定、坚固、大小均一、乳滴饱满的乳液，提升卵白蛋白的乳化特性和储藏稳定性，从而提高卵白蛋白乳液的发展潜力和经济效益。
所述卵白蛋白-菊粉溶液中卵蛋白浓度优选为1.0-1.4％w/w，菊粉浓度为1.0-1.4％w/w。过多会使卵白蛋白结块不溶解，降低乳化特性，过少会影响乳液稳定性，使其分层，增加油性芯材的损耗。
所述步骤(1)先进行磁力搅拌，以使卵白蛋白和菊粉充分溶解，然后再进行超声处理溶解后的混合溶液，这样可以使蛋白和菊粉在超声的空穴作用下紧密结合，增加其亲水集团和疏水集团的个数，因此提高其乳液乳化性，优选所述磁力搅拌频率为30-40rpm/min，超声波强度为180-200W/cm2，超声时间为1-2h。
步骤(2)卵白蛋白-菊粉溶液中油性芯材的的浓度优选为5-10％w/w，过多会降低乳液的乳化性和稳定性，从而降低乳液质量，过少会使没有参与乳化的卵白蛋白浪费，从另一方面增加乳液成本。
在步骤(3)中采用离子交换法加载铁离子，然后调节PH，使液滴表面的铁离子由于静电作用相互排斥，乳滴形态更稳定，从而进一步提高乳化性和稳定性，所述离子交换法中可以采用树脂作为中间体用来加载富马酸亚铁的铁离子，然后高速离心，使乳滴在范德华力和氢键的作用下，乳液的壳层结构更致密稳定，以达到提高乳化性和稳定性的目的。
在步骤(4)中将加载到乳滴表面的铁离子由柠檬酸亚锡二钠还原成铁单质，附着在乳滴外壳表面形成坚固厚实的最外壳，最终形成以菊粉和卵白蛋白为内壳、铁为外壳的稳定的双层壳结构，进一步提高卵白蛋白的乳化性和稳定性。
所述油性芯材是指将脂溶性物质(芯材)溶于油性溶剂中制得，所述脂溶性物质(芯材)可以列举出姜黄素、维生素D、生育酚、植物甾醇等，所述油性溶剂可以使用中链甘油三酯、菜籽油、花生油、玉米油等，油性芯材的制备方法可以参考现本领域现有技术。
本发明制备方法简单、操作简便、易于控制，以卵白蛋白和菊粉为内壳，铁为外壳的卵白蛋白乳液能形成稳定的壳核结构，乳液乳化活性和乳化稳定性好、兼具保健效果的，储藏稳定性好。
附图说明
图1是比较例1和实施例1-3的OVA乳液的乳化活性和稳定性对比图；
图2是比较例1和实施例1-3的OVA乳液的粒径分布对比图；
图3是比较例1和实施例1-3的OVA乳液的液滴尺寸对比图；
图4是比较例1和实施例1-3的OVA乳液的储藏稳定性对比图；
图5是比较例1和实施例1-3的OVA乳液的储藏实物图；
图6是比较例1和实施例1-3的OVA乳液的微观结构，其中图6a为比较例1乳液的微观形态；图6b为实施例1乳液的微观形态；图6c为实施例2乳液的微观形态；图6d为经过实施例3乳液的微观形态。
上述各图中，“1.0％OVA未处理”是指比较例1的乳液，“1.0％OVA处理后”是指实施例1的乳液，“1.2％OVA处理后”是指实施例2的乳液，“1.4％OVA处理后”是指实施例3的乳液。
具体实施方式
油性芯材的制备：
乳液芯材制备：配制10％(w/v)谷胱甘肽水溶液，加入到相同质量的甘油三酯中，加入4％(w/w)大豆卵磷脂作为乳化剂，于15000r/min下高速分散3min，制得W/O乳液，作为谷胱甘肽乳液芯材(油性芯材)加入。
实施例1
(1)将卵白蛋白溶于水中，进行磁力搅拌溶解后加入菊粉，超声处理后获得卵白蛋白-菊粉溶液，使卵蛋白浓度为1.0％w/w、菊粉浓度为1.0％w/w，磁力搅拌频率为30rpm/min，超声波强度为180W/cm2，超声时间为1h；
(2)将油性芯材加入所述的卵白蛋白-菊粉溶液中，置于高速剪切仪下剪切后高压微射流均质多次，得到乳液，乳液中油性芯材的浓度为5％w/w，高速剪切仪的转速为20000rpm/min，剪切时间为1min，控制高压微射流均质压为11kPa。；
(3)用离子交换法将富马酸亚铁的铁离子加载到乳液的乳滴表面得到混合溶液，所述混合溶液中铁离子含量为6.5mMol/L，调节PH为5、离心浓缩，得到浓缩乳液，离心转速为8000rpm/min,离心时间为5min。
(4)将所述的浓缩乳液加入柠檬酸亚锡二钠，低速搅拌得到卵白蛋白乳液，卵白蛋白乳液中柠檬酸亚锡二钠浓度为3％w/w，搅拌转速为10rpm/min,搅拌时间为0.5h。
与未处理的OVA乳液相比，本实施例乳液的乳化活性提高了10.61m2/g，乳化稳定性提高了12.22h,乳滴大小均一粒径集中分布为0.691μm，微观结构显示液滴分散密集均匀无大液滴，储藏实物图显示7天内无明显乳析现象，储藏稳定性表明在十五天以内粒径变化不明显，因此可以证明该方法处理后的OVA乳液乳化特性和储藏稳定性有明显的提高。
实施例2
(1)将卵白蛋白溶于水中，进行磁力搅拌溶解后加入菊粉，超声处理后获得卵白蛋白-菊粉溶液，使卵蛋白浓度为1.2％w/w、菊粉浓度为1.2％w/w，磁力搅拌频率为35rpm/min，超声波强度为190W/cm2，超声时间为1.5h；
(2)将油性芯材加入所述的卵白蛋白-菊粉溶液中，置于高速剪切仪下剪切后高压微射流均质多次，得到乳液，乳液中油性芯材的浓度为10％w/w，高速剪切仪的转速为23000rpm/min，剪切时间为2min，控制高压微射流均质压为12kPa。；
(3)用离子交换法将富马酸亚铁的铁离子加载到乳液的乳滴表面得到混合溶液，所述混合溶液中铁离子含量为7.6mMol/L，调节PH为5.5、离心浓缩，得到浓缩乳液，离心转速为9000rpm/min,离心时间为10min。
(4)将所述的浓缩乳液加入柠檬酸亚锡二钠，低速搅拌得到卵白蛋白乳液，卵白蛋白乳液中柠檬酸亚锡二钠浓度为4％w/w，搅拌转速为15rpm/min,搅拌时间为1.5h。
与未处理的OVA乳液相比，本实施例乳液的乳化活性提高了18.24m2/g，乳化稳定性提高了14.19h,乳滴大小均一粒径集中分布为0.721μm，微观结构显示液滴分散密集均匀无大液滴，储藏实物图显示7天内无明显乳析现象，储藏稳定性表明在十五天以内粒径变化不明显，因此可以证明该方法处理后的OVA乳液乳化特性和储藏稳定性有明显的提高。
实施例3
(1)将卵白蛋白溶于水中，进行磁力搅拌溶解后加入菊粉，超声处理后获得卵白蛋白-菊粉溶液，使卵蛋白浓度为1.4％w/w、菊粉浓度为1.4％w/w，磁力搅拌频率为40rpm/min，超声波强度为200W/cm2，超声时间为2h；
(2)将油性芯材加入所述的卵白蛋白-菊粉溶液中，置于高速剪切仪下剪切后高压微射流均质多次，得到乳液，乳液中油性芯材的浓度为15％w/w，高速剪切仪的转速为25000rpm/min，剪切时间为3min，控制高压微射流均质压为13kPa。；
(3)用离子交换法将富马酸亚铁的铁离子加载到乳液的乳滴表面得到混合溶液，所述混合溶液中铁离子含量为8.7mMol/L，调节PH为6、离心浓缩，得到浓缩乳液，离心转速为10000rpm/min,离心时间为15min。
(4)将所述的浓缩乳液加入柠檬酸亚锡二钠，低速搅拌得到卵白蛋白乳液，卵白蛋白乳液中柠檬酸亚锡二钠浓度为5％w/w，搅拌转速为20rpm/min,搅拌时间为2h。
与未处理的OVA乳液相比，本实施例乳液的乳化活性提高了15.10m2/g，乳化稳定性提高了14.19h,乳滴大小均一粒径集中分布为0.789μm，微观结构显示液滴分散密集均匀无大液滴，储藏实物图显示7天内无明显乳析现象，储藏稳定性表明在十五天以内粒径变化不明显，因此可以证明该方法处理后的OVA乳液乳化特性和储藏稳定性有明显的提高。
比较例1
除不添加菊粉外，其余同实施例1。
同实施例1相比，比较例1的乳液乳化活性降低了17.19m2/g，乳化稳定性降低了16.39h,乳滴大小不均一平均粒径为1.389μm，微观结构显示液滴分散松散有较大液滴，储藏实物图显示第3天发生明显乳析现象，第7天直接破乳，储藏稳定性表明在十五天以内粒径变化呈线性关系，变化剧烈，因此可以证明菊粉是参与该方法的主要物质之一，并且发挥很大作用，显然实施例1的乳液乳化特性和储藏稳定性有明显的提高。
比较例2
除不添加卵白蛋白外，其余同实施例1。
同实施例1相比，比较例2的乳液乳化活性降低了24.21m2/g，乳化稳定性降低了19.55h,乳滴大小不均一平均粒径为45.349μm，微观结构显示液滴分散松散有较大液滴，储藏实物图显示第3天发生明显乳析现象，第7天直接破乳，储藏稳定性表明在十五天以内粒径变化呈线性关系，变化剧烈，因此可以证明卵白蛋白是参与该方法的主要物质之一，并且发挥很大作用，显然实施例1的OVA乳液乳化特性和储藏稳定性有明显的提高。
比较例3
除不添加富马酸亚铁外，其余同实施例1。
同实施例1相比，比较例3的乳化活性降低了20.19m2/g，乳化稳定性降低了21.39h,乳滴大小不均一平均粒径为5.931μm，微观结构显示液滴分散松散有大液滴，储藏实物图显示第3天发生无明显乳析现象，第7天发生明显破乳现象，储藏稳定性表明在十五天以内粒径变化呈线性关系，变化剧烈，因此可以证明富马酸亚铁是参与该方法的主要物质之一，并且发挥很大作用，显然实施例1的的OVA乳液乳化特性和储藏稳定性有明显的提高。
图1比较例1和实施例1-3的OVA乳液中包埋物的乳化活性和乳化稳定性，由图1中可以看出当实施例1-3的乳液具有较高的乳化活性和乳化稳定性，双壳核结构稳定，粒径均一分布，储藏稳定性好；从图2可以看出实施例1-3乳液液滴尺寸均一较小且集中分布，对乳液乳化活性和稳定性有较大提升；从图3可以看出实施例1-3乳液的液滴粒径在十五天内无明显变化，所以该方法处理对乳液储藏稳定性较大的提升；从图4可以看出实施例1-3乳液七天内无乳析现象，乳液稳定无变化；图5是不同处理的乳液的微观结构，由图中可以看出实施例1-3乳液的乳滴颗粒饱满，大小均一，分布集中，而与比较例1相比，没有菊粉参与三者作用明显降低，乳化特性和储藏稳定性明显大幅度下降，由于卵白蛋白乳液形成的壳核结构及其不稳定，在乳化活性和乳化稳定性表现得更为直接，十五天内储藏稳定性更直接反应本专利方法对乳化特性和稳定性的改善。而与比较例2相比，没有卵白参与三者作用明显降低，乳化特性和储藏稳定性明显大幅度下降，由于卵白蛋白乳液形成的壳核结构及其不稳定，在乳化活性和乳化稳定性表现得更为直接，十五天内储藏稳定性更直接反应本申请方法对乳化特性和稳定性的改善。而与比较例3相比，经此方法处理后的卵白蛋白乳液形成的双壳核结构稳定，在乳化活性和乳化稳定性上有明显提升，十五天内储藏稳定性优良，无明显变化。因此本发明工艺简单、双壳核结构稳定，对卵白蛋白的乳化活性性和乳化稳定性有较大的提升、兼具保健效果的，储藏稳定性好。
Claims (8)
1.一种具有双壳结构的卵白蛋白乳液的制备方法,其特征在于,包括以下具体步骤：
(1)将卵白蛋白溶于水中，磁力搅拌溶解后加入菊粉，超声处理后获得卵白蛋白-菊粉溶液；
(2)将油性芯材加入所述的卵白蛋白-菊粉溶液中，置于高速剪切仪下剪切后高压微射流均质多次，得到乳液；
(3)采用离子交换法将富马酸亚铁的铁离子加载到乳液的乳滴表面得到混合溶液，然后调节混合溶液PH值、离心浓缩，得到浓缩乳液；
(4)向所述浓缩乳液中加入柠檬酸亚锡二钠，低速搅拌得到卵白蛋白乳液。
2.如权利要求1所述的具有双壳结构的卵白蛋白乳液的制备方法,其特征在于，所述步骤(1)中，卵白蛋白-菊粉溶液中卵蛋白浓度为1.0-1.4％w/w、菊粉浓度为1.0-1.4％w/w。
3.如权利要求1或2所述的具有双壳结构的卵白蛋白乳液的制备方法,其特征在于，所述步骤(1)中，磁力搅拌频率为30-40rpm/mi n，超声波强度为180-200W/cm2，超声时间为1-2h。
4.如权利要求1所述的具有双壳结构的卵白蛋白乳液的制备方法,其特征在于，所述步骤(2)中，所述乳液中油性芯材的浓度为5-15％w/w。
5.如权利要求1或4所述的具有双壳结构的卵白蛋白乳液的制备方法,其特征在于，所述步骤(2)中，高速剪切仪的转速为20000-25000rpm/min，剪切时间为1-3min，高压微射流均质压为11-13kPa。
6.如权利要求1所述的具有双壳结构的卵白蛋白乳液的制备方法,其特征在于，所述步骤(3)中，所述混合溶液中铁离子的浓度为6.5-8.7mMol/L。
7.如权利要求1或6所述的具有双壳结构的卵白蛋白乳液的制备方法,其特征在于，所述步骤(3)中，调节混合溶液pH为5-6，离心转速为8000-10000rpm/min,离心时间为5-15min。
8.如权利要求1所述的具有双壳结构的卵白蛋白乳液的制备方法,其特征在于，所述步骤(4)中，所述卵白蛋白乳液中柠檬酸亚锡二钠的浓度为3-5％w/w，搅拌转速为10-20rpm/min,搅拌时间为0.5-1.5h。
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