CN110547442A - 一种乳清分离蛋白-单宁酸纳米颗粒稳定剂及其制备方法和油相Pickering乳液 - Google Patents
一种乳清分离蛋白-单宁酸纳米颗粒稳定剂及其制备方法和油相Pickering乳液 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种乳清分离蛋白‑单宁酸纳米颗粒稳定剂及其制备方法和油相Pickering乳液。方法包括：1)将乳清分离蛋白溶于水中，使用酸碱调节剂调节体系pH至9‑12，然后于2℃‑8℃下至水合作用完全后得到第一溶液；2)将单宁酸溶于水中，使用酸碱调节剂调节体系pH至9‑12，得到第二溶液；3)将第一溶液和第二溶液混合，于有氧条件充分反应，得到所述乳清分离蛋白‑单宁酸纳米颗粒稳定剂。本发明的乳液体系具有较高的物理和氧化稳定性，所制备的WPI‑TA纳米颗粒有望成为一种具有潜在优势的Pickering乳液稳定剂，具有良好的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于食品科学与工程技术领域，更具体地，涉及一种乳清分离蛋白-单宁酸纳米颗粒稳定剂及其制备方法和油相Pickering乳液。
背景技术
乳清分离蛋白(WPI)是一种在浓缩乳清蛋白的基础上经过进一步的提取工艺之后所获得的蛋白质，其营养价值高、易消化吸收、含有多种活性成分，工业生产中，WPI大多作为乳化剂应用于食品与化妆品领域。然而，由于蛋白本身的环境敏感性，使其在某些特定的条件如高温、高盐等因素的影响下，WPI乳液的稳定性受到很大程度的影响而易氧化、不宜储藏。因此，需要提供一种新的稳定剂以更好地制备稳定性高的WPI蛋白基乳液。
发明内容
本发明的目的在于解决由于蛋白本身的环境敏感性，使其在某些特定的条件如高温、高盐等因素的影响下，WPI乳液的稳定性受到很大程度的影响而易氧化、不宜储藏的问题，提供一种乳清分离蛋白-单宁酸纳米颗粒稳定剂及其制备方法和油相Pickering乳液。
为了实现上述目的，本发明的第一方面提供一种乳清分离蛋白-单宁酸纳米颗粒稳定剂的制备方法，该制备方法包括：
1)将乳清分离蛋白溶于水中，使用酸碱调节剂调节体系pH至9-12，然后于2℃-8℃下至水合作用完全后得到第一溶液；
2)将单宁酸溶于水中，使用酸碱调节剂调节体系pH至9-12，得到第二溶液；
3)将第一溶液和第二溶液混合，于有氧条件充分反应，得到所述乳清分离蛋白-单宁酸纳米颗粒稳定剂；
所述乳清分离蛋白和所述单宁酸的质量比为0.5-6：1。
根据本发明，步骤3)中，还包括对于有氧条件充分反应的混合溶液冷冻干燥，以方便保存。当使用时，将冷冻干燥后的乳清分离蛋白-单宁酸纳米颗粒稳定剂与水混合使其浓度为0.5-5％，并调节pH至一定范围，如调节 pH至3-7。
作为优选方案，所述乳清分离蛋白和所述单宁酸的质量比为1-3：1。
所述酸碱调节剂可选用本领域技术人员常规采用的酸碱调节剂，作为优选方案，步骤1)中，所述酸碱调节剂为0.1M-5M的氢氧化钠溶液。
作为优选方案，步骤1)中，乳清分离蛋白和水的料液比为(0.5-5)g： 100mL。
作为优选方案，步骤1)中，水合作用的时间为8h-12h。
作为优选方案，步骤2)中，单宁酸和水的料液比为(0.5-5)g：100mL。
作为优选方案，步骤3)中，反应的时间为12h-24h。
根据本发明，步骤3)中，可将第一溶液和第二溶液混合并暴露于空气中持续搅拌，以充分反应。
本发明中，所述水可采用本领域技术人员常规采用的实验室用水，如去离子水、超纯水等。
本发明的第二方面提供上述的制备方法制备得到的乳清分离蛋白-单宁酸纳米颗粒稳定剂。
本发明的第三方面提供一种乳清分离蛋白-单宁酸纳米颗粒稳定的油相Pickering乳液，该油相Pickering乳液由包括如下步骤的制备方法制备得到：
将乳清分离蛋白-单宁酸纳米颗粒稳定剂的pH调至3-7，然后与油相混合剪切，得到所述乳清分离蛋白-单宁酸纳米颗粒稳定的油相Pickering乳液；
所述乳清分离蛋白-单宁酸纳米颗粒稳定剂为上述的乳清分离蛋白-单宁酸纳米颗粒稳定剂。
根据本发明，所述油相可以为稻米油、大豆油、玉米油、菜籽油、橄榄油、葵花籽油、花生油中的一种或者多种。作为优选方案，乳清分离蛋白-单宁酸纳米颗粒稳定剂与油相的质量比为25-90：10-75。
作为优选方案，混合剪切的速度为8000-16000r/min，混合剪切的时间为2-3min。
本发明的有益效果：
本发明选择最佳复合比例的WPI-TA纳米颗粒作为乳化剂，采用简单的剪切诱导乳化技术制备稻米油Pickering乳液，成功制备出稳定且尺寸适宜的WPI-TA纳米颗粒构建Pickering乳液体系用于实现乳液稳定性的改善。
本发明制备的乳液体系具有较高的物理和氧化稳定性，所制备的 WPI-TA纳米颗粒有望成为一种具有潜在优势的Pickering乳液稳定剂，具有良好的应用前景。
本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
图1示出了不同温度下热处理30min后的WPI以及实施例1的WPI-TA 稻米油Pickering乳液的微观图像。
图2示出了不同盐离子浓度下WPI以及实施例1的WPI-TA稻米油 Pickering乳液的微观图像。
图3示出了WPI以及实施例1的WPI-TA纳米颗粒稳定的稻米油 Pickering乳液在储存7天内油脂氢过氧化物的生成情况。
图4示出了WPI以及实施例1的WPI-TA纳米颗粒稳定的稻米油Pickering乳液在储存7天内硫代巴比妥酸反应产物的生成情况。
具体实施方式
下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。
本发明实施例中，采用的乳清分离蛋白购自美国Hilmar Ingredients公司。
实施例1
本实施例提供一种乳清分离蛋白-单宁酸纳米颗粒稳定剂及其制备方法和稻米油Pickering乳液。
乳清分离蛋白-单宁酸纳米颗粒稳定剂的制备方法包括：
1)将乳清分离蛋白溶于超纯水中，乳清分离蛋白和超纯水的料液比为 1g：100mL，使用0.1M NaOH调节体系pH至9，然后于4℃下保持10h至水合作用完全得到第一溶液；
2)将单宁酸溶于超纯水中，单宁酸和超纯水的料液比为1g：100mL，使用0.1M NaOH调节体系pH至9，得到第二溶液；
3)将第一溶液和第二溶液混合，于有氧条件反应24h，冷冻干燥后得到所述乳清分离蛋白-单宁酸纳米颗粒稳定剂；
其中，将第一溶液和第二溶液混合时，保证乳清分离蛋白和单宁酸的质量比为2：1。
稻米油Pickering乳液由包括如下步骤的制备方法制备得到：
将上述乳清分离蛋白-单宁酸纳米颗粒稳定剂与稻米油(乳清分离蛋白- 单宁酸纳米颗粒稳定剂与稻米油的质量比为1：1)混合剪切，混合剪切的速度为12000r/min，混合剪切的时间为2min，得到乳清分离蛋白-单宁酸纳米颗粒稳定的稻米油Pickering乳液。
实施例2
与实施例1的不同之处在于，将第一溶液和第二溶液混合时，保证乳清分离蛋白和单宁酸的质量比为1：1。
实施例3
与实施例1的不同之处在于，将第一溶液和第二溶液混合时，保证乳清分离蛋白和单宁酸的质量比为3：1。
实施例4
与实施例1的不同之处在于，将第一溶液和第二溶液混合时，保证乳清分离蛋白和单宁酸的质量比为4：1。
实施例5
与实施例1的不同之处在于，将第一溶液和第二溶液混合时，保证乳清分离蛋白和单宁酸的质量比为5：1。
测试例1
将实施例1-5得到的乳清分离蛋白-单宁酸纳米颗粒稳定剂(WPI-TA) 进行粒径与电位分析，结果如表1所示。
表1不同质量比下WPI-TA纳米颗粒的粒径与电位分析
当电位＞25mV时，可判定乳清分离蛋白-单宁酸纳米颗粒稳定剂的稳定性较好，当电位＞30mV时，可判定乳清分离蛋白-单宁酸纳米颗粒稳定剂的稳定性优异。同时，聚合物分散性指数越低，分散度越小越好。综合判断情况下，首先考虑电位值，其次考虑聚合物分散性指数。由表1可知，实施例1-5均满足一定要求，实施例1-3的乳清分离蛋白-单宁酸纳米颗粒稳定剂更好。
测试例2
将实施例1得到的稻米油Pickering乳液进行粒径、电位与乳相体积分数比较分析，结果如表2所示：
表2不同纳米颗粒稳定的稻米油Pickering乳液的粒径、电位与乳相体
积分数比较
其中，颗粒WPI是指直接将乳清分离蛋白与稻米油混合剪切。
由表2可知，WPI-TA纳米颗粒稳定的Pickering乳液粒径与分散度减小， Zeta电位绝对值增大，乳相体积分数从70％增大至85％。表明WPI-TA纳米颗粒相比原蛋白拥有更高的乳化活性和乳化稳定性，同时稳定的乳液体系分布更加均匀。
测试例3
对实施例1得到的稻米油Pickering乳液进行热稳定性、盐稳定性、油脂氢过氧化物的生成情况及硫代巴比妥酸反应产物的生成情况评价，结果如图1-图4所示。
图1示出了不同温度下热处理30min后的WPI以及实施例1的WPI-TA 稻米油Pickering乳液的微观图像。由图1可知，WPI稻米油Pickering乳液在高温85℃恒温水浴环境下发生了破乳现象。然而，由WPI-TA纳米颗粒稳定的稻米油Pickering乳液经过高温热处理乳液形态没有发生变化。表明 WPI-TA纳米颗粒稳定的Pickering乳液具有较高的热稳定性。
图2示出了不同盐离子浓度下WPI以及实施例1的WPI-TA稻米油 Pickering乳液的微观图像。由图2可知，WPI稻米油Pickering乳液的乳液液滴大小随盐离子浓度的增大而逐渐增大，然而，对于WPI-TA稻米油 Pickering乳液，其乳液液滴大小没有发生显著性变化，说明WPI-TA纳米颗粒稳定的Pickering乳液具有较高的离子稳定性。
图3示出了WPI以及实施例1的WPI-TA纳米颗粒稳定的稻米油 Pickering乳液在储存7天内油脂氢过氧化物的生成情况。由图3可知，WPI 稻米油Pickering乳液的过氧化值明显高于WPI-TA稻米油Pickering乳液，表明WPI-TA纳米颗粒使得乳液中油脂氢过氧化物的形成得到了很好的抑制。
图4示出了WPI以及实施例1的WPI-TA纳米颗粒稳定的稻米油 Pickering乳液在储存7天内硫代巴比妥酸反应产物的生成情况。由图4可知，WPI-TA纳米颗粒稳定的稻米油Pickering乳液其二级氧化物的生成量始终明显小于WPI。因此，以WPI-TA稳定的稻米油Pickering乳液的拥有更好的氧化稳定性。
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。
Claims (10)
1.一种乳清分离蛋白-单宁酸纳米颗粒稳定剂的制备方法，其特征在于，该制备方法包括：
1)将乳清分离蛋白溶于水中，使用酸碱调节剂调节体系pH至9-12，然后于2℃-8℃下至水合作用完全后得到第一溶液；
2)将单宁酸溶于水中，使用酸碱调节剂调节体系pH至9-12，得到第二溶液；
3)将第一溶液和第二溶液混合，于有氧条件充分反应，得到所述乳清分离蛋白-单宁酸纳米颗粒稳定剂；
所述乳清分离蛋白和所述单宁酸的质量比为0.5-6：1。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述乳清分离蛋白和所述单宁酸的质量比为1-3：1。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其中，步骤1)中，所述酸碱调节剂为0.1M-5M氢氧化钠溶液。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其中，步骤1)中，乳清分离蛋白和水的料液比为(0.5-5)g：100mL。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其中，步骤2)中，单宁酸和水的料液比为(0.5-5)g：100mL。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其中，步骤3)中，反应的时间为12h-24h。
7.由权利要求1-6中任意一项所述的制备方法制备得到的乳清分离蛋白-单宁酸纳米颗粒稳定剂。
8.一种乳清分离蛋白-单宁酸纳米颗粒稳定的油相Pickering乳液，其特征在于，该油相Pickering乳液由包括如下步骤的制备方法制备得到：
将乳清分离蛋白-单宁酸纳米颗粒稳定剂的pH调至3-7，然后与油相混合剪切，得到所述乳清分离蛋白-单宁酸纳米颗粒稳定的油相Pickering乳液；
所述乳清分离蛋白-单宁酸纳米颗粒稳定剂为权利要求7所述的乳清分离蛋白-单宁酸纳米颗粒稳定剂。
9.根据权利要求8所述的油相Pickering乳液，其中，乳清分离蛋白-单宁酸纳米颗粒稳定剂与油相的质量比为25-90：10-75。
10.根据权利要求8所述的油相Pickering乳液，其中，混合剪切的速度为8000-16000r/min，混合剪切的时间为2-3min。
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