CN112042937B - 一种水溶性叶黄素乳液凝胶及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水溶性叶黄素乳液凝胶及其制备方法，属于食品加工技术领域。所述制备方法为将玉米肽分散于蒸馏水中，水浴条件下孵育，迅速冷却，得到第一样品；将第一样品真空冷冻干燥，获得变性肽粉；将玉米肽分散于蒸馏水中，与含有叶黄素的玉米油混合，高压均质形成粗乳液；将所述粗乳液迅速冷却；将冻干的变性肽粉添加到所述粗乳液中，并充分混合以使粉末完全水合，得到第二样品；将葡萄糖酸内酯加入第二样品中，在25℃下温育。本发明方法简单易行，经济且包封效果极佳，具有较高的应用价值。
Description
技术领域
本发明涉及乳液凝胶技术领域，特别是涉及一种水溶性叶黄素乳液凝胶及其制备方法。
背景技术
叶黄素是一种性能优异的抗氧化剂，在食品中加入一定量的叶黄素可预防细胞衰老和机体器官衰老，除此之外，叶黄素还可以过滤蓝光，可以预防由老年性眼球视网膜黄斑退化引起的视力下降与失明。由于人类无法自主合成叶黄素，因此必须食用绿叶蔬菜等来摄取满足机体足够的叶黄素。虽然绿叶蔬菜是叶黄素的良好来源，但切叶后会使叶黄素发生酶降解。叶黄素生物利用度最高的来源是鸡蛋，但是这对于控制饮食中胆固醇摄入的人群并不友好。因为叶黄素的低水溶性和低化学稳定性致使它的口服生物利用率较低，因此需要研发一种制备方法来改善此状况。
发明内容
本发明的目的是为解决脂溶性叶黄素因其性质难以被人体吸收利用，而提供一种水溶性乳液凝胶作为叶黄素载体在体内能够得到有效的控释以增加叶黄素的利用率。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明提供一种水溶性叶黄素乳液凝胶的制备方法，包括以下步骤：
(1)将乳清蛋白分散于蒸馏水中，水浴条件下孵育，迅速冷却，得到第一样品；
(2)将步骤(1)所述第一样品真空冷冻干燥，获得蛋白粉粉末，储存于干燥容器中；
(3)将玉米肽分散于蒸馏水中，与含有叶黄素的玉米油混合，高压均质形成粗乳液，优选用高压均质机高压均质形成粗乳液；
(4)将所述粗乳液迅速冷却；
(5)将步骤(2)所述的蛋白粉粉末添加到步骤(4)所述粗乳液中，并充分混合以使粉末完全水合，得到第二样品；
(6)将葡萄糖酸内酯加入步骤(5)得到的第二样品中，在25℃下温育。
本发明提供一种水溶性乳液凝胶作为叶黄素载体的方法，该方法采用玉米肽和变性乳清蛋白分别作为乳化剂和胶凝剂来制备水溶性叶黄素乳液凝胶，通过调节乳化剂和凝胶剂的比例、油相与水相的比例等条件来获得稳定的具有高包封率的乳液凝胶产品。由于乳液凝胶是三维网络结构，可以负载疏水性的叶黄素，减少环境条件的影响，控制在应用中的释放。
作为本发明的进一步改进，步骤(1)中所述玉米肽和所述蒸馏水的质量比为1：20，水浴温度为80-90℃，孵育25-30min，冷却至25℃。优选将5g玉米肽分散于100g蒸馏水中，在85℃水浴的条件下孵育30分钟，然后迅速冷却至25℃。
作为本发明的进一步改进，步骤(1)水浴温度为85℃。
作为本发明的进一步改进，步骤(3)所述玉米肽和所述蒸馏水的质量比为1：20，所述叶黄素与所述玉米油的质量比为1：10。优选将4g玉米肽分散于80g蒸馏水中，与含有2g叶黄素的20g玉米油混合，高压均质形成粗乳液。
作为本发明的进一步改进，步骤(4)所述粗乳液迅速冷却至25℃。
作为本发明的进一步改进，步骤(5)所述冻干的变性肽粉与所述粗乳液的质量比为1：20。优选将5g冻干的变性肽粉末添加到步骤(4)的乳液中，并充分混合以使粉末完全水合。
作为本发明的进一步改进，步骤(6)中所述葡萄糖酸内酯与第二样品的质量比为1：200。优选将0.5g葡萄糖酸内酯加入步骤(5)的第二样品中，并在25℃下温育16h。
本发明还提供所述的水溶性叶黄素乳液凝胶的制备方法制备得到的水溶性叶黄素乳液凝胶。
本发明还提供所述的水溶性叶黄素乳液凝胶在食品方面的应用。
乳液凝胶是具备乳液和凝胶特征的半固体复合胶体。乳液凝胶作为一种新型食品和膳食补充剂的营养载体，其具有生物利用度高、稳定性好等优点。用液体油脂为原料制备固体脂质，使液体油脂具有了可塑性，从而代替固体油脂的使用，减少了固体脂肪中反式脂肪酸的摄入，降低患慢性病风险。
乳液凝胶在制备过程中乳液与胶凝剂之间通过相互作用形成三维网络，可以负载疏水性活性成分，减少水对活性成分的影响，控制药物的释放。基于这种特殊结构，乳液凝胶作为叶黄素载体的特点在于：兼具传统乳液和凝胶载体的优点；在胶凝剂的作用下，大大提高了乳液的粘度，增强载体对叶黄素的缓释能力。
本发明以叶黄素为被包埋物，制备水溶性乳液凝胶，考察其对叶黄素的负载率，并建立体外模拟消化模型，通过体外模拟消化实验评价乳液凝胶对叶黄素的控释作用。
本发明公开了以下技术效果：
1.本发明中所用乳化剂、胶凝剂和胶凝引发剂均为食品来源，可安全、有效地应用于食品领域。
2.本发明中乳化剂和胶凝剂来源于食品蛋白，可有效应用于创新健康食品。
3.本发明以制备乳液凝胶为核心技术，利用叶黄素的脂溶性和玉米肽的两亲性将叶黄素负载于乳液凝胶，可提高含叶黄素分子的水溶性，在体内得到良好控释。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为叶黄素乳液凝胶的扫描电镜图；
图2为实施例1制备的凝胶体外模拟消化条件下叶黄素乳液及其凝胶的游离脂肪酸释放曲线；
图3为实施例1制备的乳液及其凝胶叶黄素生物有效性；
图4为实施例2、3、4、5、6制备的凝胶体外模拟消化条件下叶黄素乳液凝胶的游离脂肪酸释放曲线；
图5为实施例2、3、4、5、6制备的凝胶叶黄素生物有效性。
具体实施方式
现详细说明本发明的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本发明的限制，而应理解为是对本发明的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。
应理解本发明中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本发明。另外，对于本发明中的数值范围，应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本发明内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。
除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本发明所述领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本发明仅描述了优选的方法和材料，但是在本发明的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。本说明书中提到的所有文献通过引用并入，用以公开和描述与所述文献相关的方法和/或材料。在与任何并入的文献冲突时，以本说明书的内容为准。
在不背离本发明的范围或精神的情况下，可对本发明说明书的具体实施方式做多种改进和变化，这对本领域技术人员而言是显而易见的。由本发明的说明书得到的其他实施方式对技术人员而言是显而易见得的。本发明说明书和实施例仅是示例性的。
关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。
本发明创造性的采用天然状态和变性状态下的同一种蛋白分别作为乳化剂和胶凝剂来制备水溶性叶黄素乳液凝胶，为其在食品领域中的应用奠定基础。以下是水溶性叶黄素乳液凝胶的制备实施例。
实施例1水溶性叶黄素乳液凝胶的制备
将5g乳清蛋白分散于100g蒸馏水中，在85℃水浴中加热30min，迅速冷却至25℃。将样品真空冷冻干燥，获得的蛋白粉粉末储存在干燥器中。将4g玉米肽溶于80g蒸馏水中与含有2g叶黄素的20g玉米油混合，通过高压均质机高压均质形成粗乳液。迅速冷却至约25℃。将5g蛋白粉粉末添加到100g粗乳液中，并充分混合以使粉末完全水合。将0.5g葡萄糖酸内酯加入粗乳液中，并在25℃下温育16小时，即得水溶性叶黄素乳液凝胶。将制得的水溶性叶黄素乳液凝胶进行叶黄素负载率的测定和体外模拟消化实验等。
实施例2
本实施例与实施例1的区别在于，将玉米肽与变性乳清蛋白的比例改为2：7，其余条件、步骤与实施例1相同。
实施例3
本实施例与实施例1的区别在于，将玉米肽与变性乳清蛋白的比例改为6：3，其余条件、步骤与实施例1相同。
实施例4
本实施例与实施例1的区别在于，将油相与水相的比例(2:8)改为3:7，其余条件、步骤与实施例1相同。
实施例5
本实施例与实施例1的区别在于，将油相与水相的比例(2:8)改为1:9，其余条件、步骤与实施例1相同。
将实施例1制得的水溶性叶黄素乳液凝胶进行叶黄素负载率的测定和体外模拟消化实验等。
(1)叶黄素负载率的测定
将100mg的乳液凝胶加入100mL乙醇中，在1000r/min的磁力搅拌下避光提取4h，将提取液4000r/min离心15min，取上清液稀释至500mL，用紫外可见分光光度计测定其吸光度，并根据浓度标准曲线计算姜黄素浓度。叶黄素的负载率用实际载药质量与凝胶质量的比值表示。测得此实施例中的凝胶叶黄素负载率为1.58％。
(2)体外模拟消化实验
将3.725gKCl、6.805g KH2PO4、5.844g NaCl、3.05g MgCl2(H2O)、4.8g(NH4)2CO3溶解于100mL蒸馏水中制成模拟胃液溶液，取20mL模拟胃液溶液与20mL乳液凝胶混合，用1mol/L的HCl将溶液的pH调节至2.0，添加0.18g胃蛋白酶后在弱光条件下于37℃消化1h，并使用100r/min的振荡器进行连续搅拌。然后取出30mL反应溶液加入3.5mL浓度为54mg/mL的胆汁盐和1.5mL浓度为10mM CaCl2和160mM NaCl的混合溶液，用1mol/L的NaOH溶液将pH调节至7.5，添加0.54g胰酶后在弱光条件下于37℃消化2h，用0.1mol/L的NaOH溶液使pH值始终保持在7.5，并使用100r/min的振荡器进行连续搅拌。通过消化期间NaOH溶液的消耗量来计算游离脂肪酸的释放百分比，分析凝胶中乳液液滴里脂肪在模拟消化中的水解，间接反映乳液凝胶的消化释放情况。实施例1的凝胶游离脂肪酸释放曲线及叶黄素生物有效性结果见图2和图3，其中的叶黄素乳液是指只单独制备乳液，不加蛋白和葡萄糖酸内酯做凝胶的样品。用单独的乳液作为对照，反映乳液凝胶的释放效果。由图1可知乳液凝胶是三维网络结构，由图2可知本申请制备的凝胶可以负载疏水性的叶黄素，控制在模拟消化环境中的释放。实施例2、3、4、5中的乳液凝胶叶黄素负载率分别为1.56％、1.52％、2.33％和0.89％。实施例2、3、4、5中的乳液凝胶的游离脂肪酸释放及叶黄素生物有效性见图4和图5。叶黄素生物有效性是指模拟消化后能被利用的叶黄素占样品中添加叶黄素量的量的比例。根据文献采用消化后样品经离心后的透明胶束层里的叶黄素的量作为能被利用的部分，进行计算，其中，叶黄素生物有效性＝胶束层中叶黄素的量/样品添加的叶黄素的量，叶黄素的定量采用445nm下分光光度法。体外模拟消化实验中，相同时间节点，乳液凝胶的游离脂肪酸释放率低于乳液的游离脂肪酸释放率，说明该结构的消化崩解比乳液结构速率低，可实现叶黄素的缓慢释放。这个结果说明相比乳液，乳液凝胶能提高叶黄素被利用吸收的程度。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (1)
1.一种水溶性叶黄素乳液凝胶的制备方法，其特征在于，由以下步骤制备：将5g乳清蛋白分散于100g蒸馏水中，在85℃水浴中加热30min，迅速冷却至25℃，将样品真空冷冻干燥，获得的蛋白粉粉末储存在干燥器中，将4g玉米肽溶于70g蒸馏水中与含有2g叶黄素的30g玉米油混合，通过高压均质机高压均质形成粗乳液，迅速冷却至25℃，将5g蛋白粉粉末添加到100g粗乳液中，并充分混合以使粉末完全水合，将0.5g葡萄糖酸内酯加入粗乳液中，并在25℃下温育16小时，即得水溶性叶黄素乳液凝胶；所述制备方法制备的水溶性叶黄素乳液凝胶用于食品方面。
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