CN112869118B - 一种酸性氨基酸修饰的高稳定Pickering乳液的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种酸性氨基酸修饰的高稳定Pickering乳液的制备方法，属于食品加工技术领域。首先采用酸性氨基酸对玉米醇溶蛋白进行修饰，然后通过旋蒸制得玉米醇溶蛋白‑氨基酸复合胶体颗粒溶液，记作ZCPs溶液；以ZCPs溶液作为水相，食用油为油相，水相与油相混合后剪切分散，得到Pickering乳液。本发明创造性地使用了酸性氨基酸对玉米醇溶蛋白进行修饰，增强了玉米醇溶蛋白在油‑水界面的吸附能力，使乳液在酸性范围内保持稳定，而且能保持在胃消化道内的稳定性以及肠道内的缓慢释放效果。因此，本发明制备的Pickering乳液可以作为一种有效的运载体系，实现生物活性物质的胃肠道的缓释保护作用，应用前景广阔。

Description

一种酸性氨基酸修饰的高稳定Pickering乳液的制备方法
技术领域
本发明涉及一种酸性氨基酸修饰的高稳定Pickering乳液的制备方法，属于食品加工技术领域。
背景技术
Pickering乳液是由固体颗粒代替表面活性剂稳定的乳液，由于固体颗粒可在油-水界面产生不可逆吸附，从而能有效防止液滴聚集、避免奥氏熟化、受外界环境(pH、温度、离子强度等)的影响较小，为动力学和热力学双稳定体系；而且，固体颗粒在细胞表面具有较强的粘附作用，故可用于功能因子的包埋和传递，具有缓释和靶向效果，可广泛应用于食品、药品、化妆品等领域。目前对于固体稳定皮克林乳液的研究主要集中在无机或合成粒子，如二氧化硅，二氧化钛，锂阜石粘土，氧化锌等，无机颗粒制备的Pickering乳液虽然具有良好的稳定性但其生物相容性差，这极大限制了Pickering乳液在食品领域的应用。因此，寻求环境友好型、天然来源、可再生和可生物降解的有机颗粒用于稳定Pickering乳液己成为研究热点。
玉米醇溶蛋白具有良好的生物相容性，兼具亲水性和亲油特性，但强疏水性导致其稳定的乳液在贮藏过程中极易聚集失稳，甚至破乳现象，限制了其在Pickering乳液中的应用。而且，正常胃液的pH范围为0.9-1.8，因此如何在酸性条件下制备Pickering乳液，对于改善玉米醇溶蛋白Pickering乳液贮藏和胃消化道稳定性，并实现Pickering乳液负载活性物质的肠道稳态释放至关重要。
氨基酸作为小分子添加剂，近年来常被应用于食品和医药领域。Cando等曾报道胱氨酸和L-Lys可通过诱导蛋白质结构展开促进聚集，是低盐条件下提高凝胶性能的优良添加剂。精氨酸也被用于抑制肌球蛋白聚集，提高其溶解度。Guo等曾报道L-Lys和L-His可诱导肌球蛋白展开，使α-螺旋含量下降，肌球蛋白表面疏水基团和巯基暴露，最终促进肌球蛋白溶解。谷氨酸作为一种酸性氨基酸，目前对其跟蛋白质的作用机制研究较少，其跟玉米醇溶蛋白相互作用来稳定Pickering乳液的研究尚未见报道。
发明内容
为了克服以上问题，本发明提供了一种基于酸性氨基酸(谷氨酸、天冬氨酸)修饰的Pickering乳液的生产方法。本发明在Pickering乳液制备过程中，采用酸性氨基酸对玉米醇溶蛋白进行修饰，然后旋蒸制得玉米醇溶蛋白-氨基酸复合胶体颗粒，接着加入食用，高速分散，实现高稳定Pickering乳液的制备。
为了实现以上目的，主要包括以下步骤：
(1)玉米醇溶蛋白溶液制备：将玉米醇溶蛋白溶解于乙醇，配制玉米醇溶蛋白溶液；
(2)酸性氨基酸溶液制备：将酸性氨基酸溶解于去离子水中，配制酸性氨基酸溶液；
(3)玉米醇溶蛋白-氨酸复合胶体颗粒(ZCPs)溶液制备：取步骤(1)制备的玉米醇溶蛋白溶液，加入酸性氨基酸溶液中，磁力搅拌，得到玉米醇溶蛋白和酸性氨基酸的混合乳液；然后调节混合乳液的pH，在一定温度水浴下旋蒸，旋蒸后得到玉米醇溶蛋白-氨酸复合胶体颗粒溶液，记作ZCPs溶液；
(4)Pickering乳液制备：取步骤(3)得到的ZCPs溶液作为水相，以食用油为油相，水相与油相混合后剪切分散，剪切分散后得到Pickering乳液。
优选的，步骤(1)中所述玉米醇溶蛋白溶液的质量浓度为0.5％～20％；所述乙醇的体积浓度为70％。
优选的，步骤(2)中所述酸性氨基酸为谷氨酸或天冬氨酸，所述的水为去离子水；所述酸性氨基酸溶液的质量浓度为0.1％～1％。
优选的，步骤(3)中所述玉米醇溶蛋白和氨基酸质量比为1：(0～1)，且不能取0；所述玉米醇溶蛋白溶液加入氨基酸溶液中的具体方式为逐滴滴加。
优选的，步骤(3)中所述磁力搅拌时间为5～30min。
优选的，步骤(3)中所述调节混合乳液的pH为3.5～6.0。
优选的，步骤(3)中所述旋蒸温度为30～50℃。
优选的，步骤(3)中所述玉米醇溶蛋白-氨酸复合胶体颗粒溶液中玉米醇溶蛋白的质量浓度为1％～10％。
优选的，步骤(4)中所述水相与油相的体积比为(1～5):1。
优选的，步骤(4)中所述油相为大豆油、花生油、菜籽油、橄榄油、鱼油、葵花籽油中的任一种。
优选的，步骤(4)中所述剪切分散转速为7000～30000rpm，分散时间为1～10min。
正常胃液的pH范围为0.9-1.8，本发明制备的Pickering乳液，能够改善玉米醇溶蛋白Pickering乳液贮藏和胃消化道稳定性，应用于作为运输载体的用途，具体是运输生物活性物质至胃肠道，并实现生物活性物质的胃肠道的缓释保护作用。
本发明的有益效果具体如下：
1.本发明创造性地使用了酸性氨基酸对玉米醇溶蛋白进行修饰，促使α-螺旋转变为β-折叠，使玉米醇溶蛋白结构变松散，暴露更多的结合位点，增加了玉米醇溶蛋白在油-水界面的吸附能力，从而大大增强Pickering乳液的稳定性。
2.本发明的生产方法，在于Pickering乳液制备过程中创造性地使用酸性氨基酸对玉米醇溶蛋白进行修饰，使Pickering乳液可在pH 1.0～6.0的酸性范围内保持稳定，同样，本发明制备的Pickering乳液能保持在胃消化道内的稳定性以及肠道内的缓慢释放效果。因此，本发明制备的Pickering乳液可以作为一种有效的运载体系，实现生物活性物质的胃肠道的缓释保护作用，在食品、制药、日化等行业具有较大的推广应用前景。
具体实施方式
下面结合具体实施实例对本发明做进一步说明。
实施例1：
(1)玉米醇溶蛋白溶液制备：将玉米醇溶蛋白溶解于体积浓度为70％的乙醇水溶液，配制质量浓度为5％的玉米醇溶蛋白溶液；
(2)酸性氨基酸溶液制备：将谷氨基酸加入去离子水中，配制质量浓度为0.4％的酸性氨基酸溶液；
(3)玉米醇溶蛋白-氨酸复合胶体颗粒(ZCPs)溶液制备：将玉米醇溶蛋白和谷氨酸按10:1质量比混合，用HCl或NaOH调节玉米醇溶蛋白和酸性氨基酸混合溶液的pH至5.0，取玉米醇溶蛋白溶液，逐滴滴入氨基酸溶液中，磁力搅拌10min；所得混合液在40℃水浴下旋蒸，除去部分水和乙醇，得到玉米醇溶蛋白-氨酸复合胶体颗粒(ZCPs)溶液，其中玉米醇溶蛋白的质量浓度为5％；
(4)Pickering乳液制备：以ZCPs溶液作为水相，加入大豆油，水相与油相的体积比为5:1，得到的混合液以10000rpm剪切分散3min，得Pickering乳液；本实施例的水动力学半径255.85nm(表1)，液滴尺寸较大。
实施例2：
(1)玉米醇溶蛋白溶液制备：将玉米醇溶蛋白溶解于体积浓度为70％(v/v)的乙醇水溶液，配制质量浓度为8％的玉米醇溶蛋白溶液；
(2)酸性氨基酸溶液制备：将谷氨基酸加入去离子水中，配制质量浓度为0.8％的酸性氨基酸溶液；
(3)玉米醇溶蛋白-氨酸复合胶体颗粒(ZCPs)溶液制备：将玉米醇溶蛋白和谷氨酸按10:1.5质量比混合，用HCL或NaOH调节玉米醇溶蛋白和酸性氨基酸混合溶液的pH至5.5，取玉米醇溶蛋白溶液，逐滴滴入氨基酸溶液中，磁力搅拌12min。所得混合液在50℃水浴下旋蒸，除去部分水和乙醇，得到玉米醇溶蛋白-氨酸复合胶体颗粒(ZCPs)溶液，此胶体颗粒中玉米醇溶蛋白的质量浓度为8％；
(4)Pickering乳液制备：以ZCPs溶液作为水相，加入大豆油，水相与油相的体积比为3:1，得到的混合液以12000rpm剪切分散2min，得Pickering乳液，本实施例的水动力学半径306.61nm(表1)，液滴尺寸较大。
实施例3：
(1)玉米醇溶蛋白溶液制备：将玉米醇溶蛋白溶解于体积浓度为70％(v/v)的乙醇水溶液，配制质量浓度为3％的玉米醇溶蛋白溶液；
(2)酸性氨基酸溶液制备：将谷氨基酸加入去离子水中，配制质量浓度为3％的酸性氨基酸溶液；
(3)玉米醇溶蛋白-氨酸复合胶体颗粒(ZCPs)溶液制备：将玉米醇溶蛋白和谷氨酸按10:0.8质量比混合，用盐酸或NaOH调节玉米醇溶蛋白和酸性氨基酸混合溶液的pH至4.5，取玉米醇溶蛋白溶液，逐滴滴入氨基酸溶液中，磁力搅拌15min。所得混合液在45℃水浴下旋蒸，除去部分水和乙醇，得到玉米醇溶蛋白-氨酸复合胶体颗粒(ZCPs)溶液，此溶液中玉米醇溶蛋白的质量浓度为3％；
(4)Pickering乳液制备：以ZCPs溶液作为水相，加入大豆油，水相与油相的体积比为1:1，得到的混合液以10000rpm剪切分散3min，得Pickering乳液,本实施例的水动力学半径164.78nm(表1)，液滴尺寸较小。
实施例4：
(1)玉米醇溶蛋白溶液制备：将玉米醇溶蛋白溶解于体积浓度为70％(v/v)的乙醇水溶液，配制质量浓度为1％的玉米醇溶蛋白溶液；
(2)酸性氨基酸溶液制备：将谷氨基酸加入去离子水中，配制质量浓度为0.1％的酸性氨基酸溶液；
(3)玉米醇溶蛋白-氨酸复合胶体颗粒(ZCPs)溶液制备：将玉米醇溶蛋白和谷氨酸按10:1质量比混合，用盐酸或NaOH调节玉米醇溶蛋白和酸性氨基酸混合溶液的pH至3.8，取玉米醇溶蛋白溶液，逐滴滴入氨基酸溶液中，磁力搅拌20min。所得混合液在50℃水浴下旋蒸，除去部分水和乙醇，得到玉米醇溶蛋白-氨酸复合胶体颗粒(ZCPs)溶液，其中玉米醇溶蛋白的质量浓度为1％；
(4)Pickering乳液制备：以ZCPs溶液作为水相，加入大豆油，水相与油相的体积比为2:1，得到的混合液以12000rpm剪切分散2min，得Pickering乳液，本实施例的水动力学半径132.23nm(表1)，液滴尺寸较小。
表1玉米醇溶蛋白-谷氨酸胶体颗粒的性质
Figure BDA0002921950430000051
进一步研究谷氨酸对Pickering乳液稳定性的影响
以实施例3为例，将实施例3得到的Pickering乳液在室温贮藏两个月后，结果显示，未经谷氨酸修饰的玉米醇溶蛋白Pickering乳液上层出现明显的漏油，而经谷氨酸修饰的玉米醇溶蛋白Pickering乳液未出现明显漏油、分层现象，说明酸性氨基酸修饰有助于改善Pickering乳液的稳定性。
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 (5)

1.一种酸性氨基酸修饰的高稳定Pickering乳液的制备方法，其特征在于，步骤如下：
（1）玉米醇溶蛋白溶液制备：将玉米醇溶蛋白溶解于乙醇，配制玉米醇溶蛋白溶液；所述玉米醇溶蛋白溶液的质量浓度为1%~8%；所述乙醇的体积浓度为70%；
（2）酸性氨基酸溶液制备：将酸性氨基酸溶解于去离子水中，配制酸性氨基酸溶液；所述酸性氨基酸为谷氨酸或天冬氨酸；所述酸性氨基酸溶液的质量浓度为0.4%~1%或3%；
（3）玉米醇溶蛋白-氨酸复合胶体颗粒溶液制备：取步骤（1）制备的玉米醇溶蛋白溶液，加入酸性氨基酸溶液中，玉米醇溶蛋白和氨基酸质量比为1：0.08~0.15；经磁力搅拌，得到玉米醇溶蛋白和酸性氨基酸的混合乳液；然后调节混合乳液的pH为3.8~5.5，在40~50℃条件下水浴下旋蒸，旋蒸后得到玉米醇溶蛋白-氨酸复合胶体颗粒溶液，记作ZCPs溶液，溶液中玉米醇溶蛋白的质量浓度为1%~8%；
（4）Pickering乳液制备：取步骤（3）得到的ZCPs溶液作为水相，以食用油为油相，水相与油相以体积比为（1~5）:1混合后剪切分散，剪切分散转速为7000~30000 rpm，分散时间为1~10min；剪切分散后得到Pickering乳液。
2.根据权利要求1所述的酸性氨基酸修饰的高稳定Pickering乳液的制备方法，其特征在于，步骤（3）中所述玉米醇溶蛋白溶液加入氨基酸溶液中的具体方式为逐滴滴加。
3. 根据权利要求1所述的酸性氨基酸修饰的高稳定Pickering乳液的制备方法，其特征在于，步骤（3）中所述磁力搅拌时间为5~30 min。
4.根据权利要求1所述的酸性氨基酸修饰的高稳定Pickering乳液的制备方法，其特征在于，步骤（4）中所述油相为大豆油、花生油、菜籽油、橄榄油、鱼油、葵花籽油中的任一种。
5.根据权利要求1~4任一所述的方法制备的Pickering乳液应用于作为运输载体的用途，具体是运输生物活性物质至胃肠道，并实现生物活性物质的胃肠道的缓释保护作用。
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