CN110731513A - 一种使用糖接枝蛋白纤维制备Pickering乳液的方法和Pickering乳液 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种使用糖接枝蛋白纤维制备Pickering乳液的方法和Pickering乳液。具体包括：利用干热法将乳清分离蛋白与不同糖类发生美拉德反应，制得美拉德反应产物即蛋白‑多糖共价复合物；将蛋白‑多糖共价复合物分散液经过酸热诱导形成美拉德反应产物蛋白纳米纤维；以纳米纤维分散液为水相加入到中链甘油三酯中制备Pickering乳液。本发明通过高速剪切制备Pickering乳液，使得乳清分离蛋白在较低的颗粒浓度下便可很好地稳定Pickering乳液体系，制备过程不含任何无机材料、表面活性剂和有机溶剂，生物安全性好，生物相容性强，可以很好地荷载生物活性成分以及作为脂溶性生物活性成分的运载体系。
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，涉及一种使用糖接枝蛋白纤维制备Pickering乳液的方法和Pickering乳液。
背景技术
乳清分离蛋白是在浓缩乳清蛋白(WPC)的基础上经过进一步分离的工艺处理得到的高纯度乳清蛋白，纯度可达90％，去掉更多的乳脂肪，乳糖蛋白质分子结构更小。所以分离的乳清蛋白质含量更高，分子结构更小，吸收率更高。
分离的乳清蛋白，分离的品质最好，分子小，纯度高吸收率高。它是食品工业中典型的乳清粉的部分替代品，含有大量是必需氨基酸，是理想的食品原料。原料经过深加工杀除了大量微生物和致病菌后，精确配以其他营养成分，成为用于在健美训练中为专业健身人群提供营养的专业健身用乳清蛋白粉或者增肌粉。
随着乳品加工技术的发展，乳清分离蛋白以其良好的蛋白质营养价值逐渐成为功能性食品、营养制品等产品的重要原料和添加成分，广泛应用于食品工业如蛋白基饮料的生产中。然而，天然乳清分离蛋白亲水性强，不具有良好的表面润湿性，使其不能很好地稳定乳液体系。
发明内容
本发明的目的在于解决上述问题，提供一种制备过程不含任何无机材料、表面活性剂和有机溶剂，生物安全性好，生物相容性强，可以很好地荷载生物活性成分以及作为脂溶性生物活性成分的运载体系。
为了实现上述目的，本发明的第一方面提供一种使用糖接枝蛋白纤维制备Pickering乳液的方法，该方法包括：
1)将乳清分离蛋白、糖类与水混合至完全溶解，采用酸碱调节剂调节溶液的pH至7.0-9.0，加入防腐剂，然后将溶液置于2℃-8℃下至完全水合，再经冷冻干燥，得到乳清分离蛋白-糖类混合粉末；
其中，乳清分离蛋白和糖类的质量比为1：0.5-2；
其中，混合物中乳清分离蛋白和糖类的总质量分数为5％-10％；
2)将乳清分离蛋白-糖类混合粉末进行干热美拉德反应，得到干热美拉德反应产物；
3)将干热美拉德反应产物以水透析去除未反应的糖分子，然后取透析后的溶液再次冷冻干燥，得到乳清分离蛋白-糖类共价复合物；
4)将乳清分离蛋白-糖类共价复合物与水混合得到乳清分离蛋白-糖类共价复合物溶液，采用酸碱调节剂调节溶液的pH至1.8-2.0，在85℃-90℃下反应，再经冷却得到乳清分离蛋白-糖类共价复合物纳米纤维；
5)将食用油与乳清分离蛋白-糖类共价复合物纳米纤维混合，经均质分散后得到Pickering乳液。
作为优选方案，所述糖类选自单糖、双糖和寡糖中的至少一种。
作为进一步的优选方案，所述糖类选自葡萄糖、乳糖和麦芽糊精中的至少一种。
根据本发明，步骤1)中，可在室温下对乳清分离蛋白、糖类与水的混合物进行磁力搅拌至溶液完全溶解，如磁力搅拌2h。
作为优选方案，步骤1)中，所述防腐剂可选用本领域技术人员常规采用的防腐剂，已达到抑制微生物生长的目的，如添加叠氮钠使其在溶液中的浓度为0.02％。
作为优选方案，步骤2)中，干热美拉德反应的条件包括：
反应湿度为75％-85％，反应温度为65℃-75℃，反应时间为20h-28h。
作为优选方案，步骤3)中，透析采用3500kDa的透析袋。透析为本领域技术人员常规的实验操作，如采用去离子水进行透析，控制透析时间为72h，每间隔12h更换一次透析液。
作为优选方案，步骤3)中，还包括：将得到的乳清分离蛋白-糖类共价复合物于3℃-5℃的环境下保存。
作为优选方案，步骤4)中，采用加热磁力搅拌器对体系进行油浴加热以保证温度更稳定，加热更均匀。
作为优选方案，步骤4)中，乳清分离蛋白-糖类共价复合物溶液中乳清分离蛋白-糖类共价复合物的浓度为0.5％-6％。
作为优选方案，步骤4)中，反应的时间为2h-24h。
作为优选方案，步骤4)中，可将体系置于冰水浴中冷却30min，以得到得到乳清分离蛋白-糖类共价复合物纳米纤维。
作为优选方案，步骤5)中，均质分散的转速为10000-14000rpm，时间为80s-180s。均质分散可选用高速分散机T-18。
作为优选方案，步骤5)中，所述Pickering乳液中食用油的质量分数为20％-80％。
根据本发明，所述食用油包括但不限于中链甘油三酯、大豆油、玉米油、菜籽油、花生油、和葵花籽油中的至少一种。
本发明的第二方面提供由上述的方法制备得到的Pickering乳液。
本发明的有益效果：
本发明涉及对乳清分离蛋白进行一种特殊的表面修饰，具体包括：利用干热法将乳清分离蛋白与不同糖类发生美拉德反应，制得美拉德反应产物即蛋白-多糖共价复合物；将蛋白-多糖共价复合物分散液经过酸热诱导形成美拉德反应产物蛋白纳米纤维；以纳米纤维分散液为水相加入到中链甘油三酯中制备Pickering乳液。本发明通过高速剪切制备Pickering乳液，使得乳清分离蛋白在较低的颗粒浓度下便可很好地稳定Pickering乳液体系，制备过程不含任何无机材料、表面活性剂和有机溶剂，生物安全性好，生物相容性强，可以很好地荷载生物活性成分以及作为脂溶性生物活性成分的运载体系。
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示出了乳清分离蛋白纳米纤维(A)以及实施例1(B)、实施例2(C)、和实施例3(D)的乳清分离蛋白-糖类共价复合物纳米纤维的TEM形貌图。
图2示出了贮藏时间对Pickering乳液稳定性的影响。
图3示出了pH对Pickering乳液稳定性的影响。
图4示出了盐离子浓度对Pickering乳液稳定性的影响。
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。
实施例1
本实施例提供一种使用糖接枝蛋白纤维制备Pickering乳液的方法和Pickering乳液。
一种使用糖接枝蛋白纤维制备Pickering乳液的方法，该方法包括：
1)将乳清分离蛋白、葡萄糖与水混合(乳清分离蛋白和葡萄糖的质量比为1：1，混合物中乳清分离蛋白和葡萄糖的总质量分数为10％)，磁力搅拌至完全溶解，采用酸碱调节剂调节溶液的pH至7.0，加入叠氮钠使其在溶液中的浓度为0.02％，然后将溶液置于4℃下至完全水合，再经冷冻干燥，得到乳清分离蛋白-葡萄糖混合粉末；
2)将乳清分离蛋白-葡萄糖混合粉末进行干热美拉德反应(反应湿度为79％，反应温度为70℃，反应时间为24h)，得到干热美拉德反应产物；
3)将干热美拉德反应产物以水透析去除未反应的糖分子，采用去离子水进行透析，透析采用3500kDa的透析袋，控制透析时间为72h，并每间隔12h更换一次透析液，然后取透析后的溶液再次冷冻干燥，得到乳清分离蛋白-葡萄糖共价复合物，于4℃的环境下保存；
4)将乳清分离蛋白-葡萄糖共价复合物与水混合得到乳清分离蛋白-葡萄糖共价复合物溶液，乳清分离蛋白-葡萄糖共价复合物溶液中乳清分离蛋白-葡萄糖共价复合物的浓度为0.5％。采用酸碱调节剂调节溶液的pH至2.0，在90℃用加热磁力搅拌器油浴加热24h，再经冰水浴中冷却30min得到乳清分离蛋白-葡萄糖共价复合物纳米纤维；
5)将中链甘油三酯与乳清分离蛋白-葡萄糖共价复合物纳米纤维混合，经高速分散机T-18均质分散(转速为12000rpm，时间为2min)后得到Pickering乳液(gWPI-g)，所述Pickering乳液中食用油的质量分数为50％。
实施例2
与实施例1的不同之处在于，将葡萄糖替换为乳糖，得到Pickering乳液(gWPI-l)。
实施例3
与实施例1的不同之处在于，将葡萄糖替换为麦芽糊精，得到Pickering乳液(gWPI-m)。
图1示出了乳清分离蛋白纳米纤维(A)以及实施例1(B)、实施例2(C)、和实施例3(D)的乳清分离蛋白-糖类共价复合物纳米纤维的TEM形貌图。
透射电镜(TEM)分析步骤：使用透射电镜来观察不同种类的蛋白纤维的微观结构。将不同处理方式的样品稀释到乳清分离蛋白浓度相当于0.1mg/mL。然后将样品滴加到专用铜网的碳膜上，15s后将铜网碳膜上的蛋白质样品用0.1％(w/w)磷钨酸进行负染色处理，每个样品用两个碳膜制备。将制备好的样品放入常温干燥箱干燥，待干燥后进行透射电镜的观察，操作电压80kv。
由图1可以看出乳清分离蛋白与三种乳清分离蛋白-糖类共价复合物在pH2.0、90℃条件下加热24h，都成功制备出蛋白纳米纤维。不同地，与乳清分离蛋白相比，实施例1-3形成的糖接枝蛋白纤维更短，分枝更多，异质性更强，形态更加不规则。
图2示出了贮藏时间对Pickering乳液稳定性的影响。
由图2可以看出随着贮藏时间的增加，糖接枝蛋白纤维Pickering乳液的粒径保持稳定，而乳清分离蛋白纤维Pickering乳液粒径增加明显。表明糖接枝蛋白纤维可以提高Pickering乳液的贮藏稳定性。
图3示出了pH对Pickering乳液稳定性的影响。
由图3可以看出在pH＝4.0-6.0即接近等电点附近，乳清分离蛋白纤维Pickering乳液粒径增大明显，而实施例1-3的糖接枝蛋白纤维Pickering乳液粒径更加稳定，表明糖接枝蛋白纤维乳液拥有更好的pH稳定性。
图4示出了盐离子浓度对Pickering乳液稳定性的影响。
由图4可以看出随着NaCl浓度的增加，乳清分离蛋白纤维Pickering乳液的粒径不断增大，差异明显，而实施例1-3的糖接枝蛋白纤维Pickering乳液粒径受盐离子浓度的影响较小，表明糖接枝蛋白纤维乳液拥有更好的盐离子稳定性。
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)
1.一种使用糖接枝蛋白纤维制备Pickering乳液的方法，其特征在于，该方法包括：
1)将乳清分离蛋白、糖类与水混合至完全溶解，采用酸碱调节剂调节溶液的pH至7.0-9.0，加入防腐剂，然后将溶液置于2℃-8℃下至完全水合，再经冷冻干燥，得到乳清分离蛋白-糖类混合粉末；
其中，乳清分离蛋白和糖类的质量比为1：0.5-2；
其中，混合物中乳清分离蛋白和糖类的总质量分数为5％-10％；
2)将乳清分离蛋白-糖类混合粉末进行干热美拉德反应，得到干热美拉德反应产物；
3)将干热美拉德反应产物以水透析去除未反应的糖分子，然后取透析后的溶液再次冷冻干燥，得到乳清分离蛋白-糖类共价复合物；
4)将乳清分离蛋白-糖类共价复合物与水混合得到乳清分离蛋白-糖类共价复合物溶液，采用酸碱调节剂调节溶液的pH至1.8-2.0，在85℃-90℃下反应，再经冷却得到乳清分离蛋白-糖类共价复合物纳米纤维；
5)将食用油与乳清分离蛋白-糖类共价复合物纳米纤维混合，经均质分散后得到Pickering乳液。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述糖类选自单糖、双糖和寡糖中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述糖类选自葡萄糖、乳糖和麦芽糊精中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤2)中，干热美拉德反应的条件包括：
反应湿度为75％-85％，反应温度为65℃-75℃，反应时间为20h-28h。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤3)中，透析采用3500kDa的透析袋。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤4)中，乳清分离蛋白-糖类共价复合物溶液中乳清分离蛋白-糖类共价复合物的浓度为0.5％-6％。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤4)中，反应的时间为2h-24h。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤5)中，均质分散的转速为10000-14000rpm，时间为80s-180s。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤5)中，所述Pickering乳液中食用油的质量分数为20％-80％。
10.由权利要求1-9中任意一项所述的方法制备得到的Pickering乳液。
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