CN112370419A - 一种醇溶性蛋白、氨基酸或/和多糖协同稳定的Pickering乳液凝胶的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于Pickering乳液技术领域，涉及一种醇溶性蛋白、氨基酸或/和多糖协同稳定的Pickering乳液凝胶的制备方法；步骤为：制备醇溶性蛋白纳米颗粒分散液，以及氨基酸和/或魔芋葡甘露聚糖水溶液，将等体积的醇溶性蛋白纳米颗粒分散液加入氨基酸和/或魔芋葡甘露聚糖水溶液中，搅拌充分反应，得到不同的二元和三元复合胶体颗粒分散液；以不同的胶体颗粒分散液为水相，加入油相后混合均质，得到Pickering乳液凝胶；本发明得到的Pickering乳液稳定性好，用料绿色健康，具有生物相容性和生物可降解性；同时，氨基酸和魔芋葡甘露聚糖的加入赋予了Pickering乳液生物活性组分的功效，提高了其应用价值。
Description
技术领域
本发明属于Pickering乳液技术领域，具体涉及一种醇溶性蛋白、氨基酸或/和多糖协同稳定的Pickering乳液凝胶的制备方法。
背景技术
乳液是一种分散相以液滴的形式分散在不相容的连续相中形成的均匀体系，是食品行业中较常见的产品形式之一。传统乳液使用各类表面活性剂，通过降低表面张力以稳定界面。Pickering乳液是用固体颗粒不可逆地吸附在油水界面，从而稳定乳液。目前，食品级Pickering乳液稳定剂主要有蛋白质类、多糖类和蛋白质-多糖复合物等，其中以蛋白质-多糖复合物的稳定效果最佳。因此寻找亲疏水性互补的天然复合物用来稳定Pickering乳液成为了一项研究热点。特别是蛋白质-多糖纳米复合颗粒受到广泛关注。生物质复合物稳定的Pickering乳液凝胶具有生物相容性，可以作为生物活性物质和营养物质的递送载体。当功能性活性物质被乳液凝胶结构固化后，有利于保持其生物活性和稳定性。
目前，大多数的研究者关注于水溶性蛋白和水溶性多糖相互作用及复合颗粒对乳液稳定性的影响，而对醇溶性蛋白和水溶性多糖的研究相对较少。一方面，醇溶性蛋白疏水性较高，可通过自组装形成纳米微球，实现对疏水性生物活性物质的包封。而另一方面，过高的表面疏水性不利于其自身稳定在油水界面处，从而不利于Pickering乳液的长期稳定性。此外，部分水溶性多糖，尤其是以魔芋葡甘露聚糖为代表的中性多糖，因自身的结构特性及不带电等原因，难以与醇溶性蛋白直接结合成二元复合物。
据报道，小分子氨基酸可以改变水溶性蛋白的二级结构，然而，小分子氨基酸对于醇溶性蛋白、多糖以及醇溶性蛋白-多糖二元复合物的影响却未见报道。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题与不足，本发明的首要目的在于提供一种基于醇溶性蛋白-氨基酸-多糖复合体系协同稳定的Pickering乳液凝胶的制备方法；以制备的不同胶体颗粒作为Pickering稳定剂，以期得到一种稳定性较好的Pickering乳液凝胶。
本发明的目的通过以下方案实现：
一种醇溶性蛋白、氨基酸或/和多糖协同稳定的Pickering乳液凝胶的制备方法，包括以下步骤：
(1)首先制备复合胶体颗粒分散液，并调节pH值、低温保存；所述复合胶体颗粒分散液为醇溶性蛋白-氨基酸二元复合颗粒分散液、醇溶性蛋白-多糖二元复合颗粒分散液或醇溶性蛋白-氨基酸-多糖三元复合颗粒分散液；
(2)向步骤(1)中得到的复合胶体颗粒分散液中加入食用油作为油相，均质，即得到醇溶性蛋白、氨基酸或/和多糖协同稳定的Pickering乳液凝胶。
优选的，步骤(1)中所述的醇溶性蛋白-氨基酸二元复合颗粒分散液具体制备方法为：称取氨基酸加入到醇溶蛋白纳米颗粒分散液中，搅拌至完全溶解，得到醇溶性蛋白-氨基酸二元复合颗粒分散液；所述分散液中，醇溶性蛋白的质量分数为0.125～5％，氨基酸的质量分数为0.05～1％。
优选的，步骤(1)中所述醇溶性蛋白-多糖二元复合颗粒分散液具体制备方法为：称取多糖加入到去离子水中，溶解后得到多糖水溶液；再加入醇溶蛋白纳米颗粒分散液，搅拌混合均匀，得到醇溶性蛋白-多糖二元复合颗粒分散液；所述分散液中，醇溶性蛋白的质量分数为0.125～5％，多糖的质量分数为0.1～2％。
优选的，步骤(1)中所述的制备醇溶性蛋白-氨基酸-多糖三元复合颗粒分散液的具体步骤如下：将氨基酸粉末溶于去离子水中搅拌溶解，得到氨基酸溶液，再加入多糖，并于40～60℃下搅拌，反应时间为0.5～3h，得到氨基酸-多糖混合溶液，再加入醇溶性蛋白纳米颗粒分散液，继续搅拌混匀，得到醇溶性蛋白-氨基酸-多糖三元复合颗粒分散液；所述分散液中，醇溶性蛋白的质量分数为0.125～5％，氨基酸的质量分数为0.05～1％，多糖的质量分数为0.1～2％。
优选的，所述的醇溶性蛋白为玉米醇溶蛋白和麦醇溶蛋白中的一种；所述醇溶蛋白纳米颗粒分散液的制备方法为：称取醇溶蛋白粉末在磁力搅拌下加入到体积分数为70％的乙醇水溶液中，搅拌至充分溶解形成醇溶蛋白储备液；将储备液在搅拌下缓慢加入到去离子水中，搅拌溶解后得到醇溶蛋白纳米颗粒分散液；所述醇溶蛋白粉末、乙醇水溶液和去离子水的用量关系为0.125g～6g：100mL：300mL。
优选的，所述的氨基酸为赖氨酸或精氨酸中的一种。
优选的，所述的多糖为魔芋葡甘露聚糖。
优选的，步骤(1)中所述调节pH为6.0～10.0。
优选的，步骤(2)中所述的食用油为鱼油、大豆油、玉米油、菜籽油或花生油中的一种。
优选的，步骤(2)中所述的油相的体积分数为30～60％。
优选的，步骤(2)中所述的均质工艺参数为：均质转速6000～15000rpm，均质时间0.5～5min。
性能测试：对得到的Pickering乳液凝胶进行离心，测得离心稳定性；所述的离心工艺参数为：离心转速1000～8000rpm，离心时间1～20min。
本发明相对于现有技术，具有如下优点和有益效果：
1.本发明以一种新的制备工艺，首次使用醇溶性蛋白-氨基酸-多糖三元复合物制备稳定性好的Pickering乳液，以一种生产工艺简单高效，经济环保的方式解决了现有Pickering乳液制备工艺的不足。
2.本发明制备的Pickering乳液凝胶，呈固体或半固体状态，稳定性较高，具有生物相容性和生物可降解性，可作为水不溶性生物活性物质的递送载体，可应用于药品、化妆品和食品等方面。
3.本发明中使用的氨基酸具有十分重要的作用。一方面，本发明中使用的氨基酸是亲水性氨基酸，原来较疏水的醇溶性蛋白分子经氨基酸修饰后，疏水性减弱而亲水性增强，更有利于与水溶性多糖作用从而形成复合胶体颗粒稳定乳液。另一方面，本发明中使用的氨基酸为碱性氨基酸，氨基酸的加入使得醇溶性蛋白溶液的pH值增加，偏向碱性，而本发明中所用魔芋葡甘露聚糖在碱性条件下会发生脱乙酰基反应，该反应使得魔芋葡甘露聚糖的疏水性增加，因此，在氨基酸引起的碱性环境下，脱乙酰基后的魔芋葡甘露聚糖可能与醇溶性蛋白通过分子间疏水相互作用结合从而形成复合胶体颗粒稳定乳液。
4.本发明中所用的多糖为魔芋葡甘露聚糖，其自身具有的增稠作用有利于增大乳液液滴间的空间位阻，使乳液表现出凝胶特性，稳定性增强。此外，魔芋葡甘露聚糖为Pickering乳液凝胶提供了膳食纤维，这赋予了Pickering乳液凝胶生物活性组分的功效，提高了其应用价值。
附图说明
图1为醇溶性蛋白纳米颗粒分散液制备的乳液宏观图和离心稳定性图；其中左侧图为宏观图，右侧图为离心稳定性图。
图2为醇溶性蛋白-多糖二元复合胶体颗粒分散液制备的乳液宏观图和离心稳定性图；其中左侧图为宏观图，右侧图为离心稳定性图。
图3为醇溶性蛋白-氨基酸二元复合胶体颗粒分散液制备的乳液宏观图和离心稳定性图；其中左侧图为宏观图，右侧图为离心稳定性图。
图4为醇溶性蛋白-氨基酸-多糖三元复合胶体颗粒分散液制备的乳液凝胶宏观图和离心稳定性图；其中左侧图为宏观图，右侧图为离心稳定性图。
图5为不同胶体颗粒分散液制备的乳液凝胶静置两天后的乳脂指数(CI)值；其中A～F分别代表实施例1～6制备的乳液样品。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步的详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。应当理解，此处所描述的实施例仅用于解释本发明，并不用于限制本发明的范围。
实施例1：
(1)称取0.125g玉米醇溶蛋白粉末在磁力搅拌下加入到100mL 70％(v/v)的乙醇水溶液中，搅拌至充分溶解形成玉米醇溶蛋白储备液；将储备液在搅拌下缓慢加入到300mL去离子水中，完全加入后再搅拌30min以制成玉米醇溶蛋白纳米颗粒分散液；使用旋转蒸发器在45℃下将纳米颗粒分散液浓缩至质量分数为0.125％；
(2)使用1M和0.1M的HCl，将步骤(1)中的玉米醇溶蛋白纳米颗粒分散液调节至pH8.0；
(3)取10mL步骤(2)中的玉米醇溶蛋白纳米颗粒分散液，加入5mL鱼油，在均质机中以10000rpm的速度均质1min，得到鱼油Pickering乳液；
(4)取6mL步骤(3)制备好的乳液加入到10mL离心管中，在离心机中以8000rpm离心3min，测得Pickering乳液的离心稳定性；由图1可知，制备的乳液有大量油相析出，稳定性差，CI值达到57.59％。
实施例2：
(1)称取4g玉米醇溶蛋白粉末在磁力搅拌下加入到100mL 70％(v/v)的乙醇水溶液中，搅拌至充分溶解形成玉米醇溶蛋白储备液；将储备液在搅拌下缓慢加入到300mL去离子水中，完全加入后再搅拌30min以制成玉米醇溶蛋白纳米颗粒分散液；使用旋转蒸发器在45℃下将纳米颗粒分散液浓缩至质量分数为4％；
(2)称取0.2g魔芋葡甘露聚糖加入到100mL去离子水中，50℃下加热搅拌1h。取10mL步骤(1)中的玉米醇溶蛋白纳米颗粒分散液，加入到10mL魔芋葡甘露聚糖水溶液中，搅拌混合均匀，得到玉米醇溶蛋白-魔芋葡甘露聚糖二元复合胶体颗粒分散液。复合胶体颗粒分散液中玉米醇溶蛋白质量分数为2％，魔芋葡甘露聚糖质量分数为0.1％；
(3)使用1M和0.1M的HCl，将步骤(2)中的复合胶体颗粒分散液调节至pH 8.0；
(4)取10mL步骤(3)中的复合胶体颗粒分散液，加入10mL鱼油，在均质机中以12000rpm的速度均质1min，得到鱼油Pickering乳液；
(5)取6mL步骤(4)制备好的乳液加入到10mL离心管中，在离心机中以8000rpm离心3min，测得Pickering乳液的离心稳定性；由图2可知，制备的乳液有大量油相析出，稳定性差，CI值达到47.63％。
实施例3：
(1)称取5g玉米醇溶蛋白粉末在磁力搅拌下加入到100mL 70％(v/v)的乙醇水溶液中，搅拌至充分溶解形成玉米醇溶蛋白储备液；将储备液在搅拌下缓慢加入到300mL去离子水中，完全加入后再搅拌30min以制成玉米醇溶蛋白纳米颗粒分散液；使用旋转蒸发器在45℃下将纳米颗粒分散液浓缩至质量分数为5％；
(2)称取0.005g赖氨酸加入到10mL步骤(1)中的玉米醇溶蛋白纳米颗粒分散液中，搅拌至完全溶解，得到玉米醇溶蛋白-赖氨酸二元复合胶体颗粒分散液；复合胶体颗粒分散液中玉米醇溶蛋白质量分数为5％，赖氨酸质量分数为0.05％；
(3)使用1M和0.1M的HCl，将步骤(2)中的复合胶体颗粒分散液调节至pH 8.0；
(4)取10mL步骤(3)中的复合胶体颗粒分散液，加入8mL鱼油，在均质机中以11000rpm的速度均质1min，得到鱼油Pickering乳液；
(5)取6mL步骤(4)制备好的乳液加入到10mL离心管中，在离心机中以8000rpm离心3min，测得Pickering乳液的离心稳定性；由图3可知，玉米醇溶蛋白-赖氨酸二元复合胶体颗粒成功包埋油相，离心后上层无油相析出，离心稳定性较好；但48h后的CI值为19.45％，乳液储存稳定性仍有待提高。
实施例4：
(1)称取4g玉米醇溶蛋白粉末在磁力搅拌下加入到100mL 70％(v/v)的乙醇水溶液中，搅拌至充分溶解形成玉米醇溶蛋白储备液；将储备液在搅拌下缓慢加入到300mL去离子水中，完全加入后再搅拌30min以制成玉米醇溶蛋白纳米颗粒分散液；使用旋转蒸发器在45℃下将纳米颗粒分散液浓缩至质量分数为4％；
(2)称取2g赖氨酸加入到100mL去离子水中，搅拌至完全溶解；称取1g魔芋葡甘露聚糖加入到100mL赖氨酸水溶液中，50℃下加热搅拌1h，得到赖氨酸-魔芋葡甘露聚糖水溶液；取10mL步骤(1)中的玉米醇溶蛋白纳米颗粒分散液，加入到10mL赖氨酸-魔芋葡甘露聚糖水溶液中，搅拌混合均匀，得到玉米醇溶蛋白-赖氨酸-魔芋葡甘露聚糖三元复合胶体颗粒分散液。复合胶体颗粒分散液中玉米醇溶蛋白质量分数为2％，赖氨酸质量分数为1％，魔芋葡甘露聚糖质量分数为0.5％；
(3)使用1M和0.1M的HCl，将步骤(2)中的复合胶体颗粒分散液调节至pH 8.0；
(4)取10mL步骤(3)中的复合胶体颗粒分散液，加入10mL鱼油，在均质机中以11000rpm的速度均质2min，得到鱼油Pickering乳液凝胶；
(5)取6mL步骤(4)制备好的乳液加入到10mL离心管中，在离心机中以8000rpm离心3min，测得Pickering乳液凝胶的离心稳定性。由图4可知，得到了稳定的类似于固体的乳液凝胶，离心后上层无油相析出，离心稳定性好，而且48h后未发生乳脂行为。
实施例5：
(1)称取3g麦醇溶蛋白粉末在磁力搅拌下加入到100mL 70％(v/v)的乙醇水溶液中，搅拌至充分溶解形成麦醇溶蛋白储备液；将储备液在搅拌下缓慢加入到300mL去离子水中，完全加入后再搅拌30min以制成麦醇溶蛋白纳米颗粒分散液；使用旋转蒸发器在45℃下将纳米颗粒分散液浓缩至质量分数为3％；
(2)称取0.4g精氨酸加入到100mL去离子水中，搅拌至完全溶解；取10mL步骤(1)中的麦醇溶蛋白纳米颗粒分散液，加入到10mL精氨酸水溶液中，搅拌混合均匀，得到麦醇溶蛋白-精氨酸二元复合胶体颗粒分散液。复合胶体颗粒分散液中麦醇溶蛋白质量分数为1.5％，精氨酸质量分数为0.2％；
(3)使用1M和0.1M的HCl，将步骤(2)中的复合胶体颗粒分散液调节至pH 8.0；
(4)取10mL步骤(3)中的复合胶体颗粒分散液，加入8mL花生油，在均质机中以12000rpm的速度均质1min，得到Pickering乳液；
(5)取6mL步骤(4)制备好的乳液加入到10mL离心管中，在离心机中以8000rpm离心3min，测得Pickering乳液的离心稳定性。麦醇溶蛋白-精氨酸二元复合胶体颗粒分散液可成功包埋油相，离心后无油相析出，离心稳定性较好；但48h后的CI值为20.14％，乳液储存稳定性仍有待提高。
实施例6：
(1)称取6g麦醇溶蛋白粉末在磁力搅拌下加入到100mL 70％(v/v)的乙醇水溶液中，搅拌至充分溶解形成麦醇溶蛋白储备液；将储备液在搅拌下缓慢加入到300mL去离子水中，完全加入后再搅拌30min以制成麦醇溶蛋白纳米颗粒分散液；使用旋转蒸发器在45℃下将纳米颗粒分散液浓缩至质量分数为6％；
(2)称取0.8g精氨酸加入到100mL去离子水中，搅拌至完全溶解；称取0.6g魔芋葡甘露聚糖加入到100mL精氨酸水溶液中，50℃下加热搅拌1h，得到精氨酸-魔芋葡甘露聚糖水溶液；取10mL步骤(1)中的麦醇溶蛋白纳米颗粒分散液，加入到10mL精氨酸-魔芋葡甘露聚糖水溶液中，搅拌混合均匀，得到麦醇溶蛋白-精氨酸-魔芋葡甘露聚糖三元复合胶体颗粒分散液。复合胶体颗粒分散液中麦醇溶蛋白质量分数为3％，精氨酸质量分数为0.4％，魔芋葡甘露聚糖质量分数为0.3％；
(3)使用1M和0.1M的HCl，将步骤(2)中的复合胶体颗粒分散液调节至pH 8.0；
(4)取10mL步骤(3)中的复合胶体颗粒分散液，加入10mL花生油，在均质机中以11000rpm的速度均质2min，得到Pickering乳液凝胶；
(5)取6mL步骤(4)制备好的乳液加入到10mL离心管中，在离心机中以8000rpm离心3min，测得Pickering乳液凝胶的离心稳定性。得到了稳定的类似于固体的乳液凝胶，离心后上层无油相析出，离心稳定性好，而且48h后未发生乳脂行为。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明精神实质与原理下所做的改变、修饰、组合、简化、替代，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种醇溶性蛋白、氨基酸或/和多糖协同稳定的Pickering乳液凝胶的制备方法，其特征在于，步骤如下：
(1)首先制备复合胶体颗粒分散液，并调节pH值、低温保存；所述复合胶体颗粒分散液为醇溶性蛋白-氨基酸二元复合颗粒分散液、醇溶性蛋白-多糖二元复合颗粒分散液或醇溶性蛋白-氨基酸-多糖三元复合颗粒分散液；
(2)向步骤(1)中得到的复合胶体颗粒分散液中加入食用油作为油相，均质，即得到醇溶性蛋白、氨基酸或/和多糖协同稳定的Pickering乳液凝胶。
2.根据权利要求1所述的醇溶性蛋白、氨基酸或/和多糖协同稳定的Pickering乳液凝胶的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述的制备醇溶性蛋白-氨基酸-多糖三元复合颗粒分散液的具体步骤如下：将氨基酸粉末溶于去离子水中搅拌溶解，得到氨基酸溶液，再加入多糖，并于40～60℃下搅拌，反应时间为0.5～3h，得到氨基酸-多糖混合溶液，再加入醇溶性蛋白纳米颗粒分散液，继续搅拌混匀，得到醇溶性蛋白-氨基酸-多糖三元复合颗粒分散液；所述分散液中，醇溶性蛋白的质量分数为0.125～5％，氨基酸的质量分数为0.05～1％，多糖的质量分数为0.1～2％。
3.根据权利要求1所述的醇溶性蛋白、氨基酸或/和多糖协同稳定的Pickering乳液凝胶的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述的醇溶性蛋白-氨基酸二元复合颗粒分散液具体制备方法为：称取氨基酸加入到醇溶蛋白纳米颗粒分散液中，搅拌至完全溶解，得到醇溶性蛋白-氨基酸二元复合颗粒分散液；所述分散液中，醇溶性蛋白的质量分数为0.125～5％，氨基酸的质量分数为0.05～1％。
4.根据权利要求1所述的醇溶性蛋白、氨基酸或/和多糖协同稳定的Pickering乳液凝胶的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述醇溶性蛋白-多糖二元复合颗粒分散液具体制备方法为：称取多糖加入到去离子水中，溶解后得到多糖水溶液；再加入醇溶蛋白纳米颗粒分散液，搅拌混合均匀，得到醇溶性蛋白-多糖二元复合颗粒分散液；所述分散液中，醇溶性蛋白的质量分数为0.125～5％，多糖的质量分数为0.1～2％。
5.根据权利要求1～3任一所述的醇溶性蛋白、氨基酸或/和多糖协同稳定的Pickering乳液凝胶的制备方法，其特征在于，所述的氨基酸为赖氨酸或精氨酸中的一种。
6.根据权利要求2～4任一所述的醇溶性蛋白、氨基酸或/和多糖协同稳定的Pickering乳液凝胶的制备方法，其特征在于，所述醇溶蛋白纳米颗粒分散液的制备方法为：称取醇溶蛋白粉末在磁力搅拌下加入到体积分数为70％的乙醇水溶液中，搅拌至充分溶解形成醇溶蛋白储备液；将储备液在搅拌下缓慢加入到去离子水中，搅拌溶解后得到醇溶蛋白纳米颗粒分散液；所述醇溶蛋白粉末、乙醇水溶液和去离子水的用量关系为0.125g～6g：100mL：300mL。
7.根据权利要求1～4任一所述的醇溶性蛋白、氨基酸或/和多糖协同稳定的Pickering乳液凝胶的制备方法，其特征在于，所述的醇溶性蛋白为玉米醇溶蛋白和麦醇溶蛋白中的一种。
8.根据权利要求1、2或4任一所述的醇溶性蛋白、氨基酸或/和多糖协同稳定的Pickering乳液凝胶的制备方法，其特征在于，所述的多糖为魔芋葡甘露聚糖。
9.根据权利要求1所述的醇溶性蛋白、氨基酸或/和多糖协同稳定的Pickering乳液凝胶的制备方法，其特征在于，所述调节pH为6.0～10.0。
10.根据权利要求1所述的醇溶性蛋白、氨基酸或/和多糖协同稳定的Pickering乳液凝胶的制备方法，其特征在于，所述的食用油为鱼油、大豆油、玉米油、菜籽油或花生油中的一种；所述的油相的体积分数为30～60％；所述的均质工艺参数为：均质转速6000～15000rpm，均质时间0.5～5min。
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