CN113017074A - 一种酪蛋白酸钠/乳清蛋白纤维核/微胚乳玉米醇溶蛋白复合颗粒及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于乳液制备领域，具体涉及一种酪蛋白酸钠/乳清蛋白纤维核/微胚乳玉米醇溶蛋白复合颗粒及其制备方法和应用。制备方法包括：将玉米醇溶蛋白溶液与乳清蛋白纤维核溶液混合，得到乳清蛋白纤维核/玉米醇溶蛋白复合颗粒；再与酪蛋白酸钠溶液混合，得到所述酪蛋白酸钠/乳清蛋白纤维核/玉米醇溶蛋白复合颗粒。本发明获得纳米颗粒微观结构中，酪蛋白酸钠提供了较强的排斥静电力，使玉米醇溶蛋白均匀镶嵌在乳清蛋白纤维核的网络结构中，这种新型的结构使Pickering乳液储藏稳定性更好，在食品加工和生物医药领域具有广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于乳液制备领域，更具体地，涉及一种酪蛋白酸钠/乳清蛋白纤维核/微胚乳玉米醇溶蛋白复合颗粒及其制备方法和应用。
背景技术
玉米中的主要蛋白醇溶蛋白是公认的安全食品级蛋白质。高水平(＞50％)的疏水性氨基酸，使其不溶于水，而溶解于高浓度乙醇水溶液中，因此常被应用于制备纳米粒子，以传递各种疏水功能成分。然而，大量使用乙醇和蒸发去除乙醇的过程增加了成本和危险性。
微胚乳玉米是一种新型的玉米。自1994年以来，吴子恺教授及其团队通过利用各种玉米杂交，并对种子进行改良，获得胚乳含量极少且含油率≥20％的玉米新品种，称为微胚乳玉米。这类玉米的成熟籽粒可用于直接榨油，无需经过脱胚的加工过程，因此微胚乳玉米可作为油料作物开发利用。与普通玉米相比，微胚乳玉米含油率高8～10倍，蛋白质含量高1倍。目前对其蛋白的相关研究较少。
乳清蛋白是一种日益受到食品和制药行业欢迎和广泛应用的功能性成分。乳清蛋白具有多种生物活性和作为不同功能成分输送系统基石的有效性已得到证实。其高水溶性和亲水性使其在发生结构络合时成为疏水蛋白共溶剂化的良好候选材料。
纤维结构对酸、热、某些化学物质等有很强的抵抗力，形成的界面层非常稳定。纤维核是蛋白质形成纤维过程中的一种稳定的中间产物，是蛋白质各单体末端链接形成的核，可激发纤维的形成。它具有高活化能，而且比单体更稳定。
酪蛋白酸钠是酪蛋白经过碱性物处理后得到的白色或淡黄色粉末，安全无害且营养价值很高，是一种广泛应用于食品工业的乳化剂。
Pickering乳液是一种通过固体颗粒稳定的乳液，与传统乳液相比，它具有更多优势，例如更高的稳定性，更好的安全性，更广阔的应用范围，更好的可行性和更大的粒径范围等。
现阶段，关于食品级Pickering乳液的研究较少，且如何提高其稳定性一直是研究人员探讨的问题。而Pickering乳液的稳定性与乳液中固体颗粒性质及浓度密切相关。
发明内容
本发明的目的在于解决上述问题，用微胚乳玉米这一新型玉米，制备一种新型的改性微胚乳玉米纳米颗粒，提高其水溶性及乳化性，获得稳定的食品级Pickering乳液。
为了实现上述目的，本发明的第一方面提供一种酪蛋白酸钠/乳清蛋白纤维核/微胚乳玉米醇溶蛋白复合颗粒的制备方法，该制备方法包括：
(1)
将酪蛋白酸钠溶于去离子水中，得到酪蛋白酸钠溶液；
将乳清蛋白溶于去离子水中加热搅拌，得到乳清蛋白纤维核溶液；
将玉米醇溶蛋白溶于乙醇水溶液中，得到玉米醇溶蛋白溶液；
(2)将玉米醇溶蛋白溶液与乳清蛋白纤维核溶液混合，任选地冷冻干燥，得到乳清蛋白纤维核/玉米醇溶蛋白复合颗粒溶液；
(3)将乳清蛋白纤维核/玉米醇溶蛋白复合颗粒溶液与酪蛋白酸钠溶液混合，任选地冷冻干燥，得到所述酪蛋白酸钠/乳清蛋白纤维核/玉米醇溶蛋白复合颗粒。
根据本发明，玉米醇溶蛋白选用微胚乳玉米醇溶蛋白，来源于微胚乳玉米。
作为优选方案，步骤(1)中，所述酪蛋白酸钠溶液中酪蛋白酸钠的浓度为5mg/mL～10mg/mL。
作为优选方案，步骤(1)中，在pH＝1.5～2.5的条件下将乳清蛋白溶于去离子水中。
作为优选方案，步骤(1)中，所述加热搅拌的温度为70℃～100℃，所述加热搅拌的时间为1.5～2.5h。
作为优选方案，步骤(1)中，所述乳清蛋白纤维核溶液中，乳清蛋白的浓度为10mg/mL～40mg/mL。
作为优选方案，步骤(1)中，玉米醇溶蛋白溶液中玉米醇溶蛋白的浓度为30mg/mL～50mg/mL。
作为优选方案，步骤(2)中，玉米醇溶蛋白溶液与乳清蛋白纤维核溶液的体积比为1：0.5～2。
根据本发明，步骤(2)中，若需要将所得物质存放较长时间，优选将其冷冻干燥成粉末状；若直接与酪蛋白酸钠溶液混合，可不进行冷冻干燥。
根据本发明，步骤(3)中，若需要将所得物质存放较长时间，优选将其冷冻干燥成粉末状；若直接使用可不进行冷冻干燥。
作为优选方案，步骤(3)中，乳清蛋白纤维核/玉米醇溶蛋白复合颗粒溶液中的乳清蛋白纤维核/玉米醇溶蛋白复合颗粒与酪蛋白酸钠溶液中的酪蛋白酸钠的质量比为(4～6):(1～3)。
本发明的第二方面提供由上述的制备方法制备得到的酪蛋白酸钠/乳清蛋白纤维核/微胚乳玉米醇溶蛋白复合颗粒。
本发明的第三方面提供上述的酪蛋白酸钠/乳清蛋白纤维核/微胚乳玉米醇溶蛋白复合颗粒在稳定Pickering乳液中的应用。
作为优选方案，所述Pickering乳液中，使用玉米油或大豆油作为油相。
作为优选方案，所述Pickering乳液中，总蛋白浓度为2％～5％，油相的体积为40％～60％。
本发明的优点和积极效果：
(1)微胚乳玉米是一种新型玉米，其蛋白含量比普通玉米多1倍，但目前并未有微胚乳玉米醇溶蛋白的相关应用研究，本发明利用物理改性的方法制备酪蛋白酸钠/乳清蛋白纤维核/微胚乳玉米醇溶蛋白复合颗粒，制备条件简单，从微胚乳玉米中获得醇溶蛋白大大降低了成本，制备材料易于获得且安全无害，通过改性提高了微胚乳玉米醇溶蛋白的水溶性及乳化性。
(2)本发明获得纳米颗粒微观结构中，酪蛋白酸钠提供了较强的排斥静电力，使玉米醇溶蛋白均匀镶嵌在乳清蛋白纤维核的网络结构中，这种新型的结构使Pickering乳液储藏稳定性更好，在食品加工和生物医药领域具有广阔的应用前景。
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为实施例1、实施例2、对比例1、对比例2制备的酪蛋白酸钠/乳清蛋白纤维核/玉米醇溶蛋白颗粒粒径图。
图2为实施例1、实施例2、对比例1、对比例2制备的酪蛋白酸钠/乳清蛋白纤维核/玉米醇溶蛋白颗粒乳化性对比图。
图3为应用实施例1、应用实施例2以及应用对比例1制备的酪蛋白酸钠/乳清蛋白纤维核/玉米醇溶蛋白Pickering乳液的照片。
图4为实施例1制备的酪蛋白酸钠/乳清蛋白纤维核/玉米醇溶蛋白颗粒的透射电镜图。
图5为应用实施例1、应用实施例2以及应用对比例1制备的酪蛋白酸钠/乳清蛋白纤维核/玉米醇溶蛋白Pickering乳液粒径图。
图6为应用实施例2中Pickering乳液的激光共聚焦显微镜图。
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。
本发明实施例中，玉米醇溶蛋白选用微胚乳玉米醇溶蛋白，来源于微胚乳玉米。
实施例1
将酪蛋白酸钠溶于去离子水中，得到5mg/mL的酪蛋白酸钠溶液；在pH＝2的条件下将乳清蛋白溶于去离子水中，在75℃下搅拌2h，得10mg/mL乳清蛋白纤维核溶液；然后将玉米醇溶蛋白溶于85％的乙醇水溶液中，制得30mg/mL的玉米醇溶蛋白溶液，与乳清蛋白纤维核溶液等体积混合，制备乳清蛋白纤维核/玉米醇溶蛋白复合颗粒溶液；最后将乳清蛋白纤维核/玉米醇溶蛋白复合颗粒溶液与酪蛋白酸钠溶液混合，乳清蛋白纤维核/玉米醇溶蛋白复合颗粒溶液中的乳清蛋白纤维核/玉米醇溶蛋白复合颗粒与酪蛋白酸钠溶液中的酪蛋白酸钠质量比为6:1，冷冻干燥后获得酪蛋白酸钠/乳清蛋白纤维核/玉米醇溶蛋白复合颗粒。
实施例2
将酪蛋白酸钠溶于去离子水中，得到10mg/mL的酪蛋白酸钠溶液；在pH＝2的条件下将乳清蛋白溶于去离子水中，在90℃下搅拌2h，得30mg/mL乳清蛋白纤维核溶液；然后将玉米醇溶蛋白溶于85％的乙醇水溶液中，制得30mg/mL的玉米醇溶蛋白溶液，与乳清蛋白纤维核溶液等体积混合，制备乳清蛋白纤维核/玉米醇溶蛋白复合颗粒溶液；最后将乳清蛋白纤维核/玉米醇溶蛋白复合颗粒溶液与酪蛋白酸钠溶液混合，乳清蛋白纤维核/玉米醇溶蛋白复合颗粒溶液中的乳清蛋白纤维核/玉米醇溶蛋白复合颗粒与酪蛋白酸钠溶液中的酪蛋白酸钠质量比为4:1，冷冻干燥后获得酪蛋白酸钠/乳清蛋白纤维核/玉米醇溶蛋白复合颗粒。
实施例3
将酪蛋白酸钠溶于去离子水中，得到7mg/mL的酪蛋白酸钠溶液；在pH＝3的条件下将乳清蛋白溶于去离子水中，在80℃下搅拌2h，得20mg/mL乳清蛋白纤维核溶液；然后将玉米醇溶蛋白溶于85％的乙醇水溶液中，制得40mg/mL的玉米醇溶蛋白溶液，与乳清蛋白纤维核溶液等体积混合，制备乳清蛋白纤维核/玉米醇溶蛋白复合颗粒溶液；最后将乳清蛋白纤维核/玉米醇溶蛋白复合颗粒溶液与酪蛋白酸钠溶液混合，乳清蛋白纤维核/玉米醇溶蛋白复合颗粒溶液中的乳清蛋白纤维核/玉米醇溶蛋白复合颗粒与酪蛋白酸钠溶液中的酪蛋白酸钠质量比为3:1，冷冻干燥后获得酪蛋白酸钠/乳清蛋白纤维核/玉米醇溶蛋白复合颗粒。
实施例4
将酪蛋白酸钠溶于去离子水中，得到5mg/mL的酪蛋白酸钠溶液；在pH＝3的条件下将乳清蛋白溶于去离子水中，在90℃下搅拌2h，得10mg/mL乳清蛋白纤维核溶液；然后将玉米醇溶蛋白溶于85％的乙醇水溶液中，制得50mg/mL的玉米醇溶蛋白溶液，与乳清蛋白纤维核溶液等体积混合，制备乳清蛋白纤维核/玉米醇溶蛋白复合颗粒溶液；最后将乳清蛋白纤维核/玉米醇溶蛋白复合颗粒溶液与酪蛋白酸钠溶液混合，乳清蛋白纤维核/玉米醇溶蛋白复合颗粒溶液中的乳清蛋白纤维核/玉米醇溶蛋白复合颗粒与酪蛋白酸钠溶液中的酪蛋白酸钠质量比为2:1，冷冻干燥后获得酪蛋白酸钠/乳清蛋白纤维核/玉米醇溶蛋白复合颗粒。
对比例1：酪蛋白酸钠/玉米醇溶蛋白复合颗粒的制备
将酪蛋白酸钠溶于去离子水中，得到5mg/mL的酪蛋白酸钠溶液；然后将玉米醇溶蛋白溶于85％的乙醇水溶液中，制得30mg/mL的玉米醇溶蛋白溶液。将酪蛋白酸钠溶液与玉米醇溶蛋白溶液混合，玉米醇溶蛋白与酪蛋白酸钠质量比为4:1，冷冻干燥后获得酪蛋白酸钠/乳清蛋白纤维核/玉米醇溶蛋白复合颗粒。
对比例2：乳清蛋白纤维核/玉米醇溶蛋白复合颗粒的制备
在pH＝3的条件下将乳清蛋白溶于去离子水中，在90℃下搅拌2h，得10mg/mL乳清蛋白纤维核溶液；然后将玉米醇溶蛋白溶于85％的乙醇水溶液中，制得50mg/mL的玉米醇溶蛋白溶液，与乳清蛋白纤维核溶液等体积混合，冷冻干燥，制备乳清蛋白纤维核/玉米醇溶蛋白复合颗粒；
应用实施例1
(1)取实施例2中制得的酪蛋白酸钠/乳清蛋白纤维核/玉米醇溶蛋白复合颗粒，配制成浓度为20mg/mL的水分散液；
(2)称取大豆油加入到酪蛋白酸钠/乳清蛋白纤维核/玉米醇溶蛋白复合颗粒的水分散液中(油相体积占40％)，然后在10000rpm下剪切5min形成Pickering乳液。
应用实施例2
(1)取实施例2中制得的酪蛋白酸钠/乳清蛋白纤维核/玉米醇溶蛋白复合颗粒，配制成浓度为30mg/mL的水分散液；
(2)称取玉米油加入到酪蛋白酸钠/乳清蛋白纤维核/玉米醇溶蛋白复合颗粒的水分散液中(油相体积占50％)，然后在10000rpm下剪切5min形成Pickering乳液。
应用对比例1
(1)取实施例2中制得的酪蛋白酸钠/乳清蛋白纤维核/玉米醇溶蛋白复合颗粒，配制成浓度为40mg/mL的水分散液；
(2)称取玉米油加入到酪蛋白酸钠/乳清蛋白纤维核/玉米醇溶蛋白复合颗粒的水分散液中(油相体积占70％)，然后在10000rpm下剪切5min形成Pickering乳液。
性能表征
图1为实施例1、实施例2、对比例1、对比例2制备的酪蛋白酸钠/乳清蛋白纤维核/玉米醇溶蛋白颗粒粒径图。从图1可以看出，相较于对比例1和对比例2，实施例1和实施例2所制备的颗粒粒径明显减小。
图2为实施例1、实施例2、对比例1、对比例2制备的酪蛋白酸钠/乳清蛋白纤维核/玉米醇溶蛋白颗粒乳化性对比图。从图2可以看出，相较于对比例1和对比例2，实施例1和实施例2所制备的颗粒乳化性更高。
图3为应用实施例1、应用实施例2以及应用对比例1制备的酪蛋白酸钠/乳清蛋白纤维核/玉米醇溶蛋白Pickering乳液放置1天后的照片。从图3可以看出，油相体积过高时，形成的Pickering乳液并不稳定，制备的颗粒浓度过低，不足以维持体系的稳定，故乳液发生油析现象。而油相体积在40％～60％之间时，乳液体系稳定，具有较大的应用价值和前景。
图4为实施例1制备的酪蛋白酸钠/乳清蛋白纤维核/玉米醇溶蛋白颗粒的透射电镜图。从图4可以看出，玉米醇溶蛋白呈球状均匀的镶嵌在乳清蛋白纤维核的纤维网络结构中。
图5为应用实施例1、应用实施例2以及应用对比例1制备的酪蛋白酸钠/乳清蛋白纤维核/玉米醇溶蛋白Pickering乳液粒径图。从图5可以看出，应用实施例1、应用实施例2所制得的Pickering乳液粒径远小于对比例1，通过观察可知，粒径较小时体系更加稳定。
图6为应用实施例2中Pickering乳液的激光共聚焦显微镜图。从图6可以看出，应用实施例2中的纳米颗粒形成界面膜，有效的阻止了Pickering乳液液滴之间的聚集，提高了乳液的稳定性。
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)
1.一种酪蛋白酸钠/乳清蛋白纤维核/微胚乳玉米醇溶蛋白复合颗粒的制备方法，其特征在于，该制备方法包括：
(1)
将酪蛋白酸钠溶于去离子水中，得到酪蛋白酸钠溶液；
将乳清蛋白溶于去离子水中加热搅拌，得到乳清蛋白纤维核溶液；
将玉米醇溶蛋白溶于乙醇水溶液中，得到玉米醇溶蛋白溶液；
(2)将玉米醇溶蛋白溶液与乳清蛋白纤维核溶液混合，任选地冷冻干燥，得到乳清蛋白纤维核/玉米醇溶蛋白复合颗粒溶液；
(3)将乳清蛋白纤维核/玉米醇溶蛋白复合颗粒溶液与酪蛋白酸钠溶液混合，任选地冷冻干燥，得到所述酪蛋白酸钠/乳清蛋白纤维核/玉米醇溶蛋白复合颗粒。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，步骤(1)中，所述酪蛋白酸钠溶液中酪蛋白酸钠的浓度为5mg/mL～10mg/mL。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其中，步骤(1)中，
在pH＝1.5～2.5的条件下将乳清蛋白溶于去离子水中；
所述加热搅拌的温度为70℃～100℃，所述加热搅拌的时间为1.5～2.5h。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其中，步骤(1)中，所述乳清蛋白纤维核溶液中，乳清蛋白的浓度为10mg/mL～40mg/mL。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其中，步骤(1)中，玉米醇溶蛋白溶液中玉米醇溶蛋白的浓度为30mg/mL～50mg/mL。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其中，步骤(2)中，玉米醇溶蛋白溶液与乳清蛋白纤维核溶液的体积比为1：0.5～2。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其中，步骤(3)中，
乳清蛋白纤维核/玉米醇溶蛋白复合颗粒溶液中的乳清蛋白纤维核/玉米醇溶蛋白复合颗粒与酪蛋白酸钠溶液中的酪蛋白酸钠的质量比为(4～6):(1～3)。
8.由权利要求1-7中任意一项所述的制备方法制备得到的酪蛋白酸钠/乳清蛋白纤维核/微胚乳玉米醇溶蛋白复合颗粒。
9.权利要求8所述的酪蛋白酸钠/乳清蛋白纤维核/微胚乳玉米醇溶蛋白复合颗粒在稳定Pickering乳液中的应用。
10.根据权利要求9所述的应用，其中，所述Pickering乳液中，
总蛋白浓度为2％～5％，油相的体积为40％～60％。
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