CN112544982A - 一种纳米硒皮克林乳液及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种纳米硒皮克林乳液及其制备方法与应用。本发明通过将吐温80修饰的纳米硒分散液与油混合，剪切均质，得到纳米硒皮克林乳液。本发明以吐温80为修饰剂，合成了颗粒均一、粒径小、表面亲油性好的的硒纳米颗粒；用吐温80修饰的纳米硒为乳化剂，制备了生物活性好、稳定性高的皮克林乳液。本发明制备方法简单，得到的皮克林乳液稳定性高，可广泛用于保健品、功能食品和生物医药领域。
Description
技术领域
本发明属于保健品、功能食品和生物医药领域，特别涉及一种纳米硒皮克林乳液及其制备方法与应用。
背景技术
皮克林(Pickering)乳液是一类由纳米/微米级固体颗粒稳定的乳液，其具有稳定性好，抗聚集，抗絮凝和抗奥氏化成熟等特点，在食品、化妆品、医药等领域具有广泛的应用。与小分子表面活性剂和以天然大分子稳定的传统乳液相比，Pickering乳液中起到乳化作用的固体颗粒在水-油界面上的吸附过程不可逆，因为颗粒不仅降低了体系的总自由能，也为液滴之间的接触提供了空间上的物理屏障，赋予了Pickering乳液更强的稳定性。目前，用于皮克林乳液皮克林稳定剂主要包括无机纳米颗粒和有机纳米颗粒。在食品工业领域中，将能够解决乳液体系安全性及稳定性问题，但是常见的以无机颗粒(非食品级)稳定的Pickering乳液的生物相容性、生物可降解性等问题限制了Pickering乳液在食品工业中的应用。目前，食品级皮克林乳液主要基于蛋白、多糖等传统可食性原料合成的微纳米尺度材料。
硒是人和动物必需的微量元素之一，与体机体的抗氧化能力、免疫功能、抗病毒、抗癌作用等有着重要关系。与无机硒和有机硒相比，纳米硒具有毒性低、生物活性高等特征在动物生产、医药及保健品方面的应用具有良好的前景。目前，纳米硒在皮克林乳液中的应用鲜有报道。究其原因，纳米硒具有较强的亲水性，在油相中难以分散和润湿，因此必须对纳米进行表面改性，以提高纳米硒的皮克林乳液稳定性能。
发明内容
本发明的首要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种纳米硒皮克林乳液的制备方法。
本发明的另一目的在于提供由上述方法制备得到的纳米硒皮克林乳液。
本发明的再一目的在于提供上述纳米硒皮克林乳液的应用。
本发明的目的通过下述技术方案实现：一种纳米硒皮克林乳液的制备方法，包括如下步骤：
(1)纳米硒分散液的制备：以冻干纳米硒粉末为原料，用水配制成纳米硒分散液；
(2)纳米硒皮克林乳液的制备：将纳米硒分散液与油混合，剪切均质，得到纳米硒皮克林乳液。
步骤(1)中所述的水优选为纯水。
步骤(1)中所述的纳米硒优选为吐温80修饰的纳米硒。
所述的吐温80修饰的纳米硒是运用还原法制备纳米硒的过程中加入吐温80得到，优选通过如下步骤制备得到：取无机硒源溶液与吐温80溶液混匀后放置在冰上；接着滴加入还原剂溶液，滴加完毕后于冰上静置，再于0～8℃放置；将得到的产物用去离子水透析，透析后得到的产物加入保护剂，得到溶液A；将溶液A冷冻干燥，得到吐温80纳米硒粉末。
所述的无机硒源优选为硒酸钠和亚硒酸钠中的一种或两种。
所述的还原剂优选为L-半胱氨酸和维生素C中的一种或两种。
所述的还原剂的用量优选为相对于无机硒源过量，从而能将无机硒源彻底还原；更优选为按无机硒源：还原剂＝摩尔比100：35～50配比；最优选为按无机硒源：还原剂＝摩尔比100：40配比。
所述的吐温80的用量优选为按无机硒源：吐温80＝200μmol：4～6mg配比；更优选为按无机硒源：吐温80＝200μmol：5mg配比。
所述的静置的时间优选为10～20min；更优选为15min。
所述的于0～8℃放置的时间优选为8～16小时。
所述的于0～8℃放置中的温度更优选为4℃。
所述的透析的时间优选为36～60h；更优选为48h。
所述的透析中的透析袋规格优选为4000kDa。
所述的保护剂优选为海藻糖。
所述的保护剂的添加量优选为在溶液A中的浓度为5～7g/mL；更优选为6g/mL。
步骤(2)中所述的油为食用油；优选为灵芝孢子油、玉米油、橄榄油、大豆油和鱼油中的一种或至少两种。
步骤(2)中所述的纳米硒分散液和所述的油优选按体积比2:8～8:2配比混合。
步骤(2)中所述的纳米硒分散液的浓度为0.1％w/v～1％w/v，优选为0.3～1％w/v。
步骤(2)中所述的剪切均质的方式优选为高速剪切均质法。
步骤(2)中所述的剪切均质的条件优选为于5000～20000rpm剪切1～20min；更优选为：于6000～15000rpm剪切3～15min；最优选为：于10000～15000rpm剪切3～5min。
一种纳米硒皮克林乳液，通过上述制备方法得到。
所述的纳米硒皮克林乳液在保健品、功能食品和生物医药领域中进行应用。
本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：
本发明以吐温80(TW80)为修饰剂，合成了颗粒均一、粒径小、表面亲油性好的的硒纳米颗粒。用所述的TW80修饰的纳米硒为乳化剂，制备了硒含量高、生物活性好、稳定性高的皮克林乳液。该纳米硒皮克林乳液体系不仅可充当疏水性活性物质的递送载体，还可以作为一种口服的无机硒源，克服纳米硒与油溶性活性物质相容性差的问题。作为一种食品级的含硒皮克林乳液，本发明所述的产品可作为一种硒补充剂，满足缺硒人群的需求，具有良好的市场前景。
附图说明
图1是吐温80修饰纳米硒的TEM照片图。
图2是吐温80修饰纳米硒的粒径分布图。
图3是吐温80、壳聚糖、PVP分别修饰的纳米硒的平均粒径检测结果图。
图4是吐温80纳米硒皮克林乳液在不同油体积分数下的乳液粒径分布图。
图5是吐温80-纳米硒、壳聚糖-纳米硒、乳液实物图。
图6是吐温80纳米硒皮克林乳液在不同油体积分数下的形貌图。
图7是吐温80纳米硒在油滴表面形成界面膜的检测结果图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
玉米油，食品级，购买于中粮集团；
橄榄油，食品级，购买于中粮集团；
中链脂肪酸，食品级，购自马来西亚Britz Networks Sdn.Bhd公司；
吐温80，食品级，购买于广州市纯嘉贸易有限公司；
亚硒酸钠，食品级，购于湖北鑫润德公司：
海藻糖，食品级，购于河南旗诺食品配料有限公司；
壳聚糖，食品级，购于南京京润生物科技有限公司；
PVP，食品级，购于郑州万搏化工产品有限公司；
玉米油；食品级，购于中粮集团；
尼罗红，分析纯，购于Sigma-aldrich公司；
罗丹明B，分析纯，购于上海阿拉丁试剂公司；
槲皮素，纯度>95％，购于陕西昂盛生物医药科技有限公司；
阿拉伯胶，食品级，购于武汉盛瑞源生物科技有限公司。
实施例1
(1)溶液的配制
亚硒酸钠溶液：配制浓度为100mM的亚硒酸钠(称取0.349g亚硒酸钠，溶于20ml水)。
L-半胱氨酸溶液：配制浓度为40mM的L-半胱氨酸(称取0.096g溶于20ml水)。
吐温80溶液：配制5mg/ml的吐温80。
壳聚糖溶液：用20mM乙酸溶液配制2mg/mL的壳聚糖溶液。
PVP溶液：用去离子水配制2mg/mL的PVP溶液。
尼罗红溶液：用丙二醇配制成1mg/mL的溶液。
罗丹明B溶液：用去离子水将罗丹明B配制成1mM的溶液。
(2)吐温80纳米硒皮克林乳液的制备
1)取2mL已经配好的亚硒酸钠溶液放置在25mL烧杯中，再加入1mL吐温80溶液混匀后放置在冰上；接着滴加入2mL L-半胱氨酸溶液，边滴加边手动延一个方向转动；滴加完毕后放在冰上静止15分钟。然后放入4℃冰箱过夜；将得到的产物装入截留分子量为4000kDa的透析袋中，在室温下用去离子水透析48h，每隔8h换一次水；透析后得到的产物加入海藻糖至浓度为6g/mL，冷冻干燥48h，得到吐温80(TW80)纳米硒粉末。
2)将吐温80-纳米硒粉末分散到水中，避光条件下搅拌，使纳米硒分散完全，得到吐温80纳米硒分散液，浓度为0.3％(w/v)；将60mL吐温80纳米硒分散液与40mL玉米油混合，10000rpm剪切均质5min，得到吐温80纳米硒皮克林乳液。
(3)壳聚糖纳米硒皮克林乳液的制备
1)壳聚糖修饰的纳米硒的制备过程与吐温80-纳米硒粉末制备过程基本相同，不同之处在于用壳聚糖溶液(2mg/mL)代替吐温80溶液。
2)将壳聚糖-纳米硒分散到水中，避光条件下搅拌，使纳米硒分散完全，得到壳聚糖-纳米硒分散液，浓度为0.3％(w/v)；将60mL壳聚糖-纳米硒分散液与40mL玉米油混合，10000rpm剪切均质5min，得到壳聚糖纳米硒与玉米油形成的混合液。
(4)PVP纳米硒皮克林乳液的制备
1)PVP修饰的纳米硒的制备过程与吐温80-纳米硒粉末制备过程基本相同，不同之处在于用PVP溶液(2mg/mL)代替吐温80溶液。
2)将PVP-纳米硒分散到水中，避光条件下搅拌，使纳米硒分散完全，得到PVP-纳米硒分散液，浓度为0.3％(w/v)；将60mL PVP-纳米硒分散液与40mL玉米油混合，10000rpm剪切均质5min，得到PVP纳米硒与玉米油形成的混合液。
(5)检测
采用原子荧光光谱法检测吐温80纳米硒的硒含量，根据投料量与产物的硒含量得纳米硒的产率为55％。
采用电子透射电镜进行分析吐温80纳米硒分散液，结果如图1所示。吐温80纳米硒具有球形结构，其粒径、PDI分别为80nm、0.105。
采用动态光散射法进行分析吐温80纳米硒分散液，得到TW80-纳米硒的平均粒径及粒径分布曲线，如图2、图3所示。吐温80-纳米硒的平均粒径为82nm，而壳聚糖-纳米硒、PVP-纳米硒的平均粒径却达110nm、150nm。相对于壳聚糖-纳米硒、PVP-纳米硒而言，吐温80-纳米硒较小的尺寸有助于其吸附到油水界面上，从而形成稳定的乳液体系。
采用马尔文Mastersizer3000粒度仪测定了TW-80纳米硒皮克林乳液粒径分布曲线，得到的结果如图4所示。当采用吐温纳米硒为乳化剂时，所得乳液中的油滴粒径介于30～200μm，此时乳液的平均粒径为60μm。而在相同的浓度、油体积分散条件下，壳聚糖-纳米硒、PVP-纳米硒却无法得到稳定的皮克林乳液，结果如图5所示，说明壳聚糖-纳米硒、PVP-纳米硒无法吸附在油水界面上，故剪切形成的小油滴迅速聚并成大油滴，无法形成如吐温80纳米硒所达到的乳化效果。
采用荧光显微镜分析了TW80-纳米硒的乳液微结构：1)1mL尼罗红溶液与100mL玉米油混合，得尼罗红标记的玉米油溶液；2)按步骤(2)方法将含尼罗红的玉米油与吐温80纳米硒分散液混合、均质，得到的乳液用荧光显微镜观察，结果如图6所示。吐温80纳米硒形成的乳液中，红色荧光标记的油滴的粒径介于20～120μm之间。
采用荧光显微镜分析了TW80-纳米硒在油水界面上形成的界面膜：1)用罗丹明B标记吐温80-纳米硒：往0.3％(w/v)吐温80-纳米硒分散液中滴加入罗丹明B溶液，使罗丹明B浓度达0.01mM；2)按步骤(2)方法将含罗丹明B标记的吐温80纳米硒分散液与玉米油混合、均质，得到的乳液用荧光显微镜观察，结果如图7所示。红色荧光标记的吐温80纳米硒吸附在油滴的周围，防止油滴的聚并。
实施例2
(1)溶液的配制
同实施例1。
(2)吐温80纳米硒皮克林乳液的制备
1)取2mL已经配好的亚硒酸钠溶液放置在25mL烧杯中，再加入1mL吐温80溶液混匀后放置在冰上；接着滴加入2mL L-半胱氨酸溶液，边滴加边手动延一个方向转动；滴加完毕后放在冰上静止15分钟。然后放入4℃冰箱过夜；将得到的产物装入截留分子量为4000kDa的透析袋中，在室温下用去离子水透析48h，每隔8h换一次水；透析后得到的产物加入海藻糖至浓度为6g/mL，冷冻干燥48h，得到吐温80纳米硒粉末。
2)将吐温80-纳米硒粉末分散到水中，避光条件下搅拌，使纳米硒分散完全，得到吐温80纳米硒分散液，浓度为0.5％(w/v)；将80mL的吐温80纳米硒分散液与20mL的灵芝孢子油混合，12000rpm剪切均质3min，得到吐温80纳米硒-灵芝孢子油皮克林乳液。
(3)检测
采用动态光散射法测定TW80-纳米硒的平均粒径及粒径分布曲线，结果显示吐温80-纳米硒的平均粒径为76nm。
采用马尔文Mastersizer3000粒度仪测定了TW-80纳米硒稳乳液粒径分布曲线，结果显示乳液的平均粒径为为40μm。
实施例3
(1)溶液的配制
同实施例1.
(2)吐温80纳米硒皮克林乳液的制备
1)取2mL已经配好的亚硒酸钠溶液放置在25mL烧杯中，再加入1mL吐温80溶液混匀后放置在冰上；接着滴加入2mL L-半胱氨酸溶液，边滴加边手动延一个方向转动；滴加完毕后放在冰上静止15分钟。然后放入4℃冰箱过夜；将得到的产物装入截留分子量为4000kDa的透析袋中，在室温下用去离子水透析48h，每隔8h换一次水；透析后得到的产物加入海藻糖至浓度为6g/mL，冷冻干燥48h，得到吐温80纳米硒粉末。
2)将吐温80-纳米硒分散到水中，避光条件下搅拌，使纳米硒分散完全，得到吐温80纳米硒分散液，浓度为1％(w/v)；将20mL吐温80纳米硒分散液与80mL橄榄油混合，15000rpm剪切均质5min，得到吐温80纳米硒-橄榄油皮克林乳液。
(3)检测
采用动态光散射法测定TW80-纳米硒的平均粒径及粒径分布曲线，结果显示吐温80-纳米硒的平均粒径为80nm。
采用马尔文Mastersizer3000粒度仪测定了TW-80纳米硒稳乳液粒径分布曲线，结果显示乳液的平均粒径为86μm。
对比例1
(1)溶液的配制
亚硒酸钠溶液：配制浓度为20mM的亚硒酸钠(称取0.349g亚硒酸钠，溶于100ml水)。
槲皮素溶液：用甲醇配制浓度为10mM的槲皮素(称取30.2mg溶于10ml水)。
吐温80溶液：配制5mg/ml的吐温80溶液。
阿拉伯胶溶液：用去离子水配制浓度为10mg/mL的阿拉伯胶溶液。
(2)槲皮素-吐温80-纳米硒皮克林乳液的制备
1)取4mL浓度为10mg/mL的阿拉伯胶溶液于25mL烧杯中，加入1mL浓度为20mM的亚硒酸钠溶液，室温搅拌20min；往上述溶液中加入12ml浓度为10mM的槲皮素溶液，再加入3mL甲醇室温搅拌5h，随后加入7.2mL浓度为5mg/mL的吐温80溶液，混匀后室温静至1h，最后旋转蒸发除去大部分甲醇；将得到的产物装入截留分子量为4000kDa的透析袋中，在室温下用去离子水透析48h，每隔8h换一次水；透析后得到的产物加入海藻糖至浓度为6g/mL，冷冻干燥48h，得到槲皮素-吐温80(TW80)纳米硒粉末。
2)将槲皮素-吐温80-纳米硒粉末分散到水中，避光条件下搅拌，使纳米硒分散完全，得到槲皮素-吐温80纳米硒分散液，浓度为0.3％(w/v)；将60mL吐温80纳米硒分散液与40mL玉米油混合，10000rpm剪切均质5min，得到槲皮素-吐温80纳米硒与玉米与形成的混合液。
(3)检测
采用原子荧光光谱法检测槲皮素-吐温80纳米硒的硒含量，根据投料量与产物的硒含量得纳米硒的产率为18％。与实施例1的产品相比，槲皮素-吐温80-纳米硒的产率较低。
采用动态光散射法测定TW80-纳米硒的平均粒径及粒径分布曲线，结果显示槲皮素-吐温80-纳米硒的平均粒径、PDI分别为126nm、0.263。与实施例1的产品相比，槲皮素-吐温80-纳米硒的平均粒径较大，且颗粒均匀度也较低。
在相同的浓度、油体积分散条件下，槲皮素-吐温80-纳米硒与玉米油剪切后的混合液迅速分层，无法得到稳定的皮克林乳液。与实施例1的产品相比，槲皮素-吐温80-纳米硒的界面活性较差，原因可能是槲皮素抑制了吐温80对纳米硒的表面修饰效果，所以槲皮素-吐温80-纳米硒难以紧密地吸附到油水界面上。
通过实施例1与对比例1可知：①吐温80对纳米硒的表面活性的修饰效果不仅与吐温80的添加方式有关，还受到还原剂的影响；②L-半胱氨酸对亚硒酸钠的还原效率较槲皮素好，纳米硒的产率更高。综上，结合纳米硒的产率与表面活性进行考察，本发明中方法中采用的吐温80与L-半胱氨酸的组合，优于槲皮素与吐温80的组合，可获得具有良好乳化性能的纳米硒产品。
总之，本发明所述的纳米硒合成方法具有产率高、界面活性好的优势，进一步得到的纳米硒皮克林乳液体系具有稳定好的优点；与单独纳米硒相比，凭借皮克林乳液对脂溶性活性物质的高包封能力，本发明所述的纳米硒-皮克林乳液体系的载药能力更高，可作为递送疏水性活性物的理想载体。
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的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，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)
1.一种纳米硒皮克林乳液的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)纳米硒分散液的制备：以冻干纳米硒粉末为原料，用水配制成纳米硒分散液；
(2)纳米硒皮克林乳液的制备：将纳米硒分散液与油混合，剪切均质，得到纳米硒皮克林乳液；
所述的纳米硒为吐温80修饰的纳米硒。
2.根据权利要求1所述的纳米硒皮克林乳液的制备方法，其特征在于：
步骤(1)中所述的水为纯水；
所述的吐温80修饰的纳米硒是运用还原法制备纳米硒的过程中加入吐温80得到的。
3.根据权利要求2所述的纳米硒皮克林乳液的制备方法，其特征在于：
所述的吐温80修饰的纳米硒通过如下步骤制备得到：取无机硒源溶液与吐温80溶液混匀后放置在冰上；接着滴加入还原剂溶液，滴加完毕后于冰上静置，再于0～8℃放置；将得到的产物用去离子水透析，透析后得到的产物加入保护剂，得到溶液A；将溶液A冷冻干燥，得到吐温80纳米硒粉末。
4.根据权利要求3所述的纳米硒皮克林乳液的制备方法，其特征在于：
所述的无机硒源为硒酸钠和亚硒酸钠中的一种或两种；
所述的还原剂为L-半胱氨酸和维生素C中的一种或两种；
所述的保护剂为海藻糖。
5.根据权利要求3所述的纳米硒皮克林乳液的制备方法，其特征在于：
所述的还原剂的用量按无机硒源：还原剂＝摩尔比100：35～50配比；
所述的吐温80的用量按无机硒源：吐温80＝200μmol：4～6mg配比；
所述的保护剂的添加量为在溶液A中的浓度为5～7g/mL。
6.根据权利要求3所述的纳米硒皮克林乳液的制备方法，其特征在于：
所述的静置的时间为10～20min；
所述的于0～8℃放置的时间为8～16小时；
所述的透析中的透析袋规格为4000kDa；
所述的透析的时间为36～60h。
7.根据权利要求1所述的纳米硒皮克林乳液的制备方法，其特征在于：
步骤(2)中所述的油为灵芝孢子油、玉米油、橄榄油、大豆油和鱼油中的一种或至少两种；
步骤(2)中所述的纳米硒分散液和所述的油按体积比2:8～8:2配比混合；
步骤(2)中所述的纳米硒分散液的浓度为0.1％w/v～1％w/v。
8.根据权利要求1所述的纳米硒皮克林乳液的制备方法，其特征在于：
步骤(2)中所述的剪切均质的条件为于5000～20000rpm剪切1～20min。
9.一种纳米硒皮克林乳液，其特征在于：通过权利要求1～8任一项所述的制备方法得到。
10.权利要求9所述的纳米硒皮克林乳液在保健品、功能食品和生物医药领域中的应用。
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
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