CN113527717A - 一种淀粉乳液凝胶珠及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种淀粉乳液凝胶珠及其制备方法和应用，属于淀粉凝胶珠技术领域。本发明通过反相凝胶法制备了毫米级淀粉乳液凝胶珠，通过利用乳液的特性，实现了对亲水及疏水活性组分的双重包封。随着淀粉含量的增加，淀粉乳液凝胶珠的硬度、弹性、咀嚼性、胶凝性等质构特性都显著增加。并且通过调节注射器针尖的尺寸，可制备尺寸可控(直径为2.8～6mm)的球形淀粉乳液凝胶珠。随着淀粉浓度的增加，淀粉乳液凝胶珠的抗溶胀性也有显著的提升，在不同pH、盐离子浓度和温度的溶胀测试中保持良好的稳定性。并且淀粉乳液凝胶珠能实现亲水及疏水活性组分的双重包埋，作为一种肠道酶响应型载体能实现对活性组分的可控释放。

Description

一种淀粉乳液凝胶珠及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及淀粉凝胶珠技术领域，具体涉及一种淀粉乳液凝胶珠及其制备方法和应用。
背景技术
目前，人们对健康越来越重视，对多酚类、姜黄素、类胡萝卜素、维生素等功能性成分丰富的食品需求也越来越大。研究发现原花青素、姜黄素等功能成分具有许多优良的抗氧化、抗炎、抗突变和抗肿瘤活性。然而，许多功能性成分对环境压力(如pH值、光、氧、酶等)具有化学敏感性，水溶性差，生物利用度低，限制了其在食品工业中的广泛应用。乳液、微胶囊、水凝胶珠、纳米颗粒、水凝胶、胶束等微结构的传递系统可以保护功能成分免受不利条件的影响，改变其在食品基质中的分散状态，控制其在消化过程中的释放。在各种输送系统中，乳液凝胶是近年来最受关注的一种运载体系。
乳液凝胶又称填充乳液凝胶，是一种复杂的胶体物质，其中既有乳液液滴，又有凝胶结构，乳化的油滴被包裹在凝胶基质中。乳液凝胶不仅具有乳液的优点，能够传递脂溶性功能成分，而且具有水凝胶的优点，具有良好的力学性能，能够保护水溶性功能成分不受不利条件的影响。
中国专利CN108752603A公开了一种淀粉基Pickering乳液凝胶的制备方法，先用辛烯基琥珀酸酐对小粒径淀粉颗粒进行酯化改性，然后均匀分散于蒸馏水中，持续搅拌水化，形成的淀粉颗粒悬浮液与液态油脂混合后，高速剪切，得到淀粉基Pickering乳液凝胶。然而，上述制备方法制备的是块状的凝胶，其机械性能比较差。
发明内容
鉴于此，本发明的目的在于提供一种淀粉乳液凝胶珠及其制备方法和应用，本发明采用反相凝胶法制备得到机械性能优异的淀粉乳液凝胶珠。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种淀粉乳液凝胶珠的制备方法，包括以下步骤：
将辛烯基琥珀酸酯化淀粉水分散液与植物油混合，得到乳液；
将所述乳液、增稠剂和淀粉混合，得到淀粉乳液浆；
将所述淀粉乳液浆滴加到热植物油中，进行糊化和回生，得到淀粉乳液凝胶珠。
优选的，所述辛烯基琥珀酸酯化淀粉水分散液的浓度为1～5wt％。
优选的，所述乳液中辛烯基琥珀酸酐变性淀粉的浓度为0.6～3wt％。
优选的，所述增稠剂的质量为所述乳液质量的0.2～1％；
所述淀粉乳液浆中淀粉的浓度为10～50％(w/v)。
优选的，所述热植物油的温度为70～90℃。
优选的，所述糊化的温度为70～90℃，时间为10～15min。
优选的，所述回生的温度为4～18℃，时间为6～12h。
本发明提供了上述技术方案所述制备方法得到的淀粉乳液凝胶珠。
优选的，所述淀粉乳液凝胶珠的粒径为2.8～6mm。
本发明还提供了上述技术方案所述的淀粉乳液凝胶珠在食品或制药中的应用。
本发明提供了一种淀粉乳液凝胶珠的制备方法，包括以下步骤：将辛烯基琥珀酸酐变性淀粉分散在水中，得到辛烯基琥珀酸酯化淀粉水分散液；将所述辛烯基琥珀酸酯化淀粉水分散液与植物油混合，得到乳液；将所述乳液、增稠剂和淀粉混合，得到淀粉乳液浆；将所述淀粉乳液浆滴加到热植物油中，进行糊化和回生，得到淀粉乳液凝胶珠。本发明通过反相凝胶法制备了毫米级淀粉乳液凝胶珠，通过利用乳液的特性，实现了对亲水及疏水活性组分的双重包封。随着淀粉含量的增加，淀粉乳液凝胶珠的硬度、弹性、咀嚼性、胶凝性等质构特性都显著增加。并且通过调节注射器针尖的尺寸，可制备尺寸可控(直径为2.8～6mm)的球形淀粉乳液凝胶珠。随着淀粉浓度的增加，淀粉乳液凝胶珠的抗溶胀性也有显著的提升，在不同pH、盐离子浓度和温度的溶胀测试中保持良好的稳定性。并且淀粉乳液凝胶珠能实现亲水及疏水活性组分的双重包埋，作为一种肠道酶响应型载体能实现对活性组分的可控释放。而且，本发明提供的制备方法，操作简单，制备条件温和，适宜工业化生产。
本发明提供了上述技术方案所述制备方法得到的淀粉乳液凝胶珠。本发明提供的淀粉乳液凝胶珠的粒径均一，具有良好的硬度、弹性、咀嚼性、胶凝性和抗溶胀性也有显著的提升；而且，本发明提供的淀粉乳液凝胶珠由于具有优异的凝胶特性能，因而对亲水性活性成分也起到保护作用，在不同pH、不同盐离子浓度和不同温度的溶胀测试中保持良好的稳定性。并且淀粉乳液凝胶珠能实现亲水及疏水活性组分的双重包埋，作为一种肠道酶响应型载体能实现对活性组分的可控释放，在食品和制药技术领域具有良好的应用前景。
附图说明
图1为粉乳液凝胶珠的制备流程图；
图2为实施例1～15制备的淀粉乳液凝胶珠的凝胶珠的实物图；
图3为实施例1～15制备的淀粉乳液凝胶珠的凝胶珠的的粒径分布图；
图4为测试例2中各乳液的流变性能图；
图5为测试例3中各乳液的微观结构图，其中，A列为原始微观结构图，B列为经碘染色后的微观结构图；
图6为测试例5中淀粉乳液凝胶珠在不同pH值下的溶胀特性图；
图7为测试例5中淀粉乳液凝胶珠在不同温度下的溶胀特性图；
图8为测试例5中淀粉乳液凝胶珠在不同盐浓度下的溶胀特性图；
图9为测试例6中淀粉乳液凝胶珠经荧光染色后的荧光显微镜图；
图10为测试例7中包埋原花青素的淀粉乳液凝胶珠在模拟胃肠环境下的释放情况图；
图11为测试例7中淀粉乳液凝胶珠包埋姜黄素后经体外消化(模拟胃消化和模拟胃肠连续消化)后姜黄素的释放情况图；
图12为测试例7中采用自动滴定法测定淀粉乳液凝胶珠对脂质消化速率和程度的影响图。
具体实施方式
本发明提供了一种淀粉乳液凝胶珠的制备方法，包括以下步骤：
将辛烯基琥珀酸酯化淀粉水分散液与植物油混合，得到乳液；
将所述乳液、增稠剂和淀粉混合，得到淀粉乳液浆；
将所述淀粉乳液浆滴加到热植物油中，进行糊化和回生，得到淀粉乳液凝胶珠。
在本发明中，若无特殊说明，所有的原料组分均为本领域技术人员熟知的市售商品。
本发明将辛烯基琥珀酸酯化淀粉水分散液与植物油混合，得到乳液。
在本发明中，所述辛烯基琥珀酸酯化淀粉(OSA)水分散液优选将辛烯基琥珀酸酐变性淀粉分散在水中得到；所述分散优选在搅拌条件下进行，所述搅拌的转速优选为400～600r/min，更优选为500r/min；所述搅拌的时间优选为1～12h，更优选为3～5h；所述辛烯基琥珀酸酐变性淀粉水分散液的浓度优选为1～5wt％，更优选为2～4wt％，进一步优选为3wt％。
在本发明中，所述植物油优选包括大豆油、玉米油和花生油中的一种或几种。在本发明中，所述乳液中辛烯基琥珀酸酐变性淀粉的浓度优选为0.6～3wt％，更优选为1～2wt％；所述乳液中植物油的浓度优选为20～60wt％，更优选为30～50wt％。在本发明中，所述混合优选包括分别进行的搅拌混合、高速均质和高压均质；所述搅拌优选在室温条件下进行，本发明对于所述搅拌的速度和时间没有特殊限定，能够将原料混合均匀即可；所述高速均质的转速优选为8000～20000r/min，更优选为10000～15000r/min，所述高速均质的总时间优选为3～15min，更优选为5～10min；所述高压均质的压力优选为700～800bar，更优选为750～780bar；所述高压均质的次数优选为3～4次。
得到乳液后，本发明将所述乳液、增稠剂和淀粉混合，得到淀粉乳液浆。
在本发明中，所述增稠剂优选包括海藻酸钠(SA)、瓜尔胶、果胶、黄原胶和卡拉胶中的一种或几种；所述增稠剂的质量优选为所述乳液质量的0.2～1％，更优选为0.5～0.8％。在本发明中，所述淀粉优选包括豌豆淀粉；所述淀粉乳液浆中淀粉的浓度优选为10～50％(w/v)，更优选为20～40％(w/v)。
在本发明中，所述乳液、增稠剂和淀粉混合优选包括将增稠剂与乳液搅拌混合3～24h(更优选为6～10h)至增稠剂完全溶解，然后加入淀粉混合均匀；所述搅拌混合的时间更优选为10～30min。
得到淀粉乳液浆后，本发明将所述淀粉乳液浆滴加到热植物油中，进行糊化和回生，得到淀粉乳液凝胶珠。
在本发明中，所述热植物油的温度优选为70～90℃，更优选为80℃。在本发明中，所述滴加优选利用注射器进行，本发明对于所述注射器的针尖的外径优选为0.41～1.5mm，更优选为0.452～1.275mm；所述针尖与热植物油的距离优选为5～15cm，更优选为10cm。
在本发明中，所述糊化的温度为优选为70～90℃，更优选为80℃；时间优选为10～15min，更优选为12～13min。在本发明中，所述糊化过程中，亲水淀粉颗粒通过吸附水发生溶胀。随后，淀粉颗粒中有序及无序(晶质与非晶质)态的淀粉分子之间的氢键断开，淀粉颗粒结构被破坏，直链淀粉组分的溶出，分散在水中成为胶体溶液。
所述糊化后，本发明优选还包括将所述糊化后的体系冷却后水洗，所述冷却优选在冰水浴中进行；所述冷却后的温度优选为4～8℃；所述水洗的次数优选为2～5次，更优选为3～4次，所述水洗的目的是除去植物油。
在本发明中，所述回生的温度优选为4～18℃，更优选为4～10℃；时间优选为6～12h，更优选为8～10h。在本发明中，淀粉凝胶的结构是在低温(通常放置在4℃)回生过程中形成的，伴随着结构重组和部分重结晶。在回生过程中，分子链通过缠绕成双螺旋形成三维凝胶网络。
本发明提供了上述技术方案所述制备方法得到的淀粉乳液凝胶珠。在本发明中，所述淀粉乳液凝胶珠的粒径优选为2.8～6mm，更优选为4～5mm。在本发明中，所述淀粉乳液浆的粘度优选为100～1000Pa·s(0.01s-1)，更优选为500～800Pa·s。
本发明提供了上述技术方案所述的淀粉乳液凝胶珠在食品或制药中的应用。在本发明中，所述制药的应用中，所述淀粉乳液凝胶珠优选作为包埋药物的载体；所述药物优选包括姜黄素。在本发明中，所述食品的应用中，所述淀粉乳液凝胶珠优选作为装载活性成分的功能食品；所述活性成分优选包括原花青素、表没食子儿茶素没食子酸酯和叶黄素中的一种或几种。
下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
采用的原料及试验仪器
大豆油：益海嘉里食品营销有限公司；
豌豆淀粉：双塔食品有限公司；
辛烯基琥珀酸酐变性淀粉：国民淀粉有限公司；
海藻酸钠：青岛明月海藻有限公司；其他试剂均为分析纯；
高速均质机：维根设备有限公司；
高压均质机：北京同和友德科技有限公司；
紫外分光光度计：北京普析通用仪器有限责任公司；
光学显微镜：重庆奥特光学仪器有限公司；
荧光显微镜：奥林巴斯(中国)有限公司；
流变仪：安东帕商贸有限公司；
电位滴定仪：瑞士万通中国有限公司。
采用采用反相凝胶法按照图1所示的流程图制备淀粉乳液凝胶珠，具体步骤如下：
(1)将辛烯基琥珀酸酐变性淀粉(OSA)分散在去离子水中，使用磁性搅拌器在500r/min条件下搅拌2h，得到浓度为1.7wt％的OSA水分散液；在OSA水分散液中加入大豆油至OSA的浓度为1wt％，在室温条件下混合，用高速均质机在10000r/min下均质5min，得到粗乳液；所述粗乳液在高压均质机中、800bar的压力下进行3次高压均质，得到乳液；乳液中OSA的浓度为1wt％；所述乳液在2～8℃条件下保存。
(2)将海藻酸钠(SA，质量为乳液质量的0.5％)分散在所述乳液中，并在磁力搅拌下搅拌6h至SA完全溶解，加入豌豆淀粉分散均匀，得到豌豆淀粉浓度为10％(w/v)的淀粉乳液浆。用注射器将淀粉乳液浆滴加到80℃的大豆油中糊化10～15min，在冰水浴中冷却，去离子水洗涤2～5次以除去大豆油，得到凝胶珠，所述凝胶珠在4℃条件下下储存12h以进行回生，得到淀粉乳液凝胶珠，其中，注射器的针尖与大豆油的距离始终保持在10cm，针尖尺寸为0.452mm。
实施例2～15
按照实施例1的方法制备淀粉乳液凝胶珠，实施例2～15的制备条件如表1所示，其他制备条件与实施例1的相同。
表1实施例1～15的制备条件
实施例 豌豆淀粉浓度/％(w/v) 针尖尺寸/mm
实施例1 10 0.452
实施例2 20 0.452
实施例3 30 0.452
实施例4 40 0.452
实施例5 50 0.452
实施例6 10 0.638
实施例7 20 0.638
实施例8 30 0.638
实施例9 40 0.638
实施例10 50 0.638
实施例11 10 1.275
实施例12 20 1.275
实施例13 30 1.275
实施例14 40 1.275
实施例15 50 1.275
测试例1
粒径测试
通过数码相机拍摄图像分析了淀粉乳液凝胶珠的形状。实施例1～15制备的淀粉乳液凝胶珠的凝胶珠的
Figure BDA0003184822140000071
的实物图如图2所示，由图2可知，制备的凝胶珠形状规整，呈均匀的球形，尺寸均一，并且是单分散的。但当豌豆淀粉浓度增加到50％时，凝胶珠呈现蝌蚪状，出现拖尾现象，并且随着针尖尺寸的增加，这种拖尾现象愈发明显。这是由于高的淀粉浓度会使得淀粉乳液分散体系粘度过大，流动性差，在滴入油中后形状无法改变，因此形态不规整。
淀粉乳液凝胶珠的直径用游标卡尺进行测量，每个样品浓度至少测定5个样品(即n≥5)。实施例1～15制备的淀粉乳液凝胶珠的凝胶珠的粒径分布如图3所示，由图3可知，当针尖外径尺寸相同时，不同豌豆淀粉浓度(10％～40％)制备的淀粉乳液凝胶珠的尺寸没有显著差异，当豌豆淀粉浓度达到50％时，由于整个体系的粘度过大，导致液滴出现拖尾现象，因此淀粉乳液凝胶珠具有更大的尺寸。而当豌豆淀粉浓度相同时，通过不同针尖外径制备的淀粉乳液凝胶珠呈现显著的尺寸差异，随着针尖外径的增加，凝胶珠的直径也显著增加。凝胶珠的直径范围在2.8～6mm范围内，通过选择不同针尖尺寸的注射器能可控的制备不同尺寸的淀粉乳液凝胶珠。
测试例2
乳液流变测定
通过连续剪切试验对油相和水相之间的界面粘度进行表征，剪切频率设定在0.1～100s-1，另外，设置固定频率为0.2Hz，应变范围设定为0.1～10％，记录样品的界面储能模量(G′)和界面损耗模量(G″)随应变变化的规律。
将平行板和样品台的间距设置为0.10mm，在剪切速率范围为0.01～100s-1的条件下进行连续剪切试验，记录乳液的表观粘度(η)随剪切频率的变化。设置固定应变为1％，角频率范围设定为0.1～100rad/s，记录乳液的储能模量(G′)和损耗模量(G″)随角频率变化的规律。
在实施例1步骤(1)制备的乳液(无SA)中加入乳液质量0.5％的SA混合均匀，得到乳液+SA；在乳液+SA中加入豌豆淀粉混合均匀，分别得到乳液+SA+10％(w/v)豌豆淀粉(记为乳液+10％淀粉)、乳液+SA+20％(w/v)豌豆淀粉(记为乳液+20％淀粉)、乳液+SA+30％(w/v)豌豆淀粉(记为乳液+30％淀粉)、乳液+SA+40％(w/v)豌豆淀粉(记为乳液+40％淀粉)和乳液+SA+50％(w/v)豌豆淀粉(记为乳液+50％淀粉)。乳液(无SA)、乳液、乳液+10％淀粉、乳液+20％淀粉、乳液+30％淀粉、乳液+40％淀粉和乳液+50％淀粉的流变性能如图4所示。由图4可知，所有样品的粘度均随剪切速率的增大而降低，表明其具有剪切稀化的性质。与单独的乳液相比，向乳液中添加0.5％的SA会显著增加乳液的粘度，在相同剪切速率下(0.1s-1)，添加SA后乳液的粘度从0.767Pa·s增加到7.97Pa·s。添加SA后乳液的粘度的增加主要是由于SA的溶解导致水相粘度的增加。合适的粘度有助于乳液凝胶珠球形形态的形成。添加不同浓度的豌豆淀粉后，淀粉乳液浆的粘度也显著增加，并随着豌豆淀粉浓度的增加，淀粉乳液浆的粘度呈增加趋势。通过对照图2～3制备样品的形态和粒径得出，当乳液的粘度在100～1000Pa·s范围内(0.01s-1)，是反相凝胶法制备淀粉乳液凝胶珠的适宜粘度范围。
测试例3
乳液的微观结构
乳液液滴在光学显微镜下进行观察，使用20倍的物镜进行观察。
图5为测试例2制备的乳液(无SA)、乳液+SA、乳液+10％淀粉、乳液+20％淀粉、乳液+30％淀粉、乳液+40％淀粉和乳液+50％淀粉的微观结构图(图5中A列)、乳液+10％淀粉、乳液+20％淀粉、乳液+30％淀粉、乳液+40％淀粉和乳液+50％淀粉经碘染色后的微观结构图(图5中B列)，比例尺＝20μm。由图5可知，乳液的液滴尺寸在2～5μm，添加SA后，乳液的液滴尺寸没有显著变化，说明SA的添加对乳液没有破坏作用，不会影响乳液的稳定性。并且，在添加SA后，液滴的分布更加分散，液滴的分散性增强。豌豆淀粉在乳液中分散，对乳液的液滴尺寸也没有影响，并且淀粉在乳液中分散性好，在乳液体系中均匀分布，从而保证了形成的凝胶网络均匀致密。随着淀粉浓度的增加，淀粉颗粒与颗粒之间密度增加，从而在糊化溶胀过程发生后，分子链间的距离更近，凝胶网络的形成更加紧密，从而使得乳液凝胶珠的机械性能更强。
测试例4
淀粉乳液凝胶珠的力学性能测试
通过使用TPA来对淀粉乳液凝胶珠的质构特性进行表征，将淀粉乳液凝胶珠(约2g)放置在探头下方固定的底板上，该分析仪配有P/75探头，设置压缩率为50％，测试速度为0.1mm/s进行测试。
实施例1～5制备的淀粉乳液凝胶珠的质构特性测试结果如表2所示：
表2实施例1～5制备的淀粉乳液凝胶珠的质构特性测试结果
Figure BDA0003184822140000091
Figure BDA0003184822140000101
每次测量至少使用三个新制备的样品，数据处理是通过SPSS 17.0统计软件和Origin 8.5进行分析，显著性差异水平为p<0.05。
由表2可知，随着淀粉浓度的增加，凝胶化程度逐渐增强，淀粉乳液凝胶珠的硬度显著增强，当淀粉浓度从10％增加到50％时，淀粉乳液凝胶珠的硬度从195.31±30.73增加到1734.94±155.17，提高了8.8倍。同时，乳液凝胶珠的弹性、内聚性、胶粘性和咀嚼性均呈显着增加趋势。结果表明，随着豌豆淀粉浓度的增加，凝胶化程度逐渐增强，形成更牢固的凝胶网络结构。随着淀粉浓度的增加，淀粉分子链之间的距离更近，凝胶网络的形成更紧密，使得淀粉基乳液凝胶珠的质构性能得到改善。样品的粘附性随着淀粉浓度的增加而显著降低，这种现象也是由于凝胶网络致密导致的。
测试例5
淀粉乳液凝胶珠的溶胀特性
通过测定溶胀率的变化，确定了乳液凝胶珠在不同pH值、温度和离子强度下的稳定性。淀粉乳液凝胶珠的溶胀行为参考文献(Yang,J.,Wang,Y.,Li,M.,Wu,H.,Zhen,T.,Xiong,L.,&Sun,Q.(2019).pH-Sensitive Chitosan–Sodium Phytate Core–Shell HollowBeads and Nanocapsules for the Encapsulation ofActive Ingredients.JournalofAgricultural and Food Chemistry,67(10),2894-2905.)进行测定。通过分别测定新制备的以及充分溶胀24h的凝胶珠的重量，得到乳液凝胶珠的溶胀率。称取乳液凝胶珠(m0)，在25℃下放置于不同pH值(pH＝1.5、2、5、7、9、12)的水溶液中浸泡24h；在pH值为7的25、40、60、80℃的水溶液中浸泡24h；在10、50、100、150、250和500mmol/L NaCl溶液中25℃条件下浸泡24h。浸泡24h后，将乳液凝胶珠从溶液中取出，用滤纸吸去多余的水，以获得溶胀的凝胶珠(mw)。乳液凝胶珠的溶胀率(％)＝(mw-m0)/m0×100。
实施例1～5制备的淀粉乳液凝胶珠在不同pH值、温度和盐(氯化钠)浓度下的溶胀特性如图6～8所示，其中，图6为在不同pH值下的溶胀特性，图7为在不同温度下的溶胀特性，图8为在不同盐浓度下的溶胀特性。
由图6可知，淀粉乳液凝胶珠的溶胀度随着pH值的增加而增加，碱性条件会破坏分子间的氢键，因此室温下引起回生淀粉的溶胀，氢氧化钠的加入会造成淀粉的溶胀，且浓度较高时还会造成淀粉分子链的分子量下降。因此，淀粉乳液凝胶珠的结构对pH敏感，由于身体不同部位的pH水平不同，这种特性使其具有潜在的生物医学应用前景。淀粉乳液凝胶珠对碱性环境的耐受性较差，但当淀粉的浓度增加，溶胀的程度显著降低，当淀粉的浓度添加到30％及以上时，pH 1.5～9范围内无显著差异，当pH增加到12时，溶胀度也仅略有增加(约12％)。这是由于更高的淀粉浓度会使得分子间更加紧密并且更多的淀粉分子会形成更多的氢键，因此形成了凝胶性更强的凝胶网络结构，来抵抗碱性溶液的渗入和破坏。
由图7可知，温度对淀粉乳液凝胶珠的稳定性也有重要的影响，随着温度的增加，淀粉分子链之间通过回生重新形成的氢键及双螺旋结构，会在热的作用下再次解离，结晶区再一次被破坏。这种现象在低浓度淀粉的乳液凝胶珠样品中更加明显，当温度达到60℃以上时，淀粉乳液凝胶珠的结构完全被破坏。与pH值影响相似，随着淀粉浓度的增加，淀粉乳液凝胶珠的溶胀度得到了显著的降低，并且可以耐受80℃的高温，这也是由于凝胶网络的增强导致的。
由图8可知，仅在淀粉浓度为10％时，淀粉乳液凝胶珠样品受盐浓度的影响大，而盐对更高浓度制备的淀粉乳液凝胶珠样品没有显著影响，说明淀粉乳液凝胶珠对于盐离子浓度的依赖性较小，这种现象也与凝胶网络的增强有关。
测试例6
淀粉乳液凝胶珠的荧光微观结构
利用荧光显微镜对样品的微观结构进行了表征。样品用尼罗红(1％)进行染色，以标记油相的位置，样品按照文献(Ge,S.,Xiong,L.,Li,M.,Liu,J.,Yang,J.,Chang,R.,Liang,C.,&Sun,Q.(2017).Characterizations of Pickering emulsions stabilizedbystarch nanoparticles:Influence ofstarch variety andparticle size.Food Chem,234,339-347.)报道的方法染色，图像都是10倍的目镜和20倍的物镜进行观察。
实施例1～5制备的淀粉乳液凝胶珠经荧光染色后的荧光显微镜图如图9所示，其中，红色区域代表富含油相的部分。由图9可知，随着淀粉浓度的增加，淀粉乳液凝胶珠中乳液的液滴尺寸增加，且出现堆积现象，可能是由于淀粉浓度增加导致了连续相中的凝胶网络越致密，连续相淀粉的糊化溶胀对液滴有挤压作用，使得液滴发生一定程度的聚集。但由于液滴被嵌入在淀粉凝胶网络之中，仍能保持乳液的稳定性，因此凝胶网络结构对于乳液体系的稳定至关重要。
测试例7
淀粉乳液凝胶珠包埋原花青素的体外模拟消化释放
将姜黄素(乳液中姜黄素浓度为4mg/mL)溶解在大豆油中。然后，与辛烯基琥珀酸酐变性淀粉水分散液混合，通过高速均质以及高压均质处理制备装载姜黄素的乳液。将原花青素(乳液中原花青素浓度为138mg/10mL)和海藻酸钠(SA，质量为乳液质量的0.5％)分散在所述乳液中，并在磁力搅拌下搅拌2～6h至完全溶解。加入豌豆淀粉分散均匀，得到豌豆淀粉浓度为10％(w/v)的淀粉乳液浆。用注射器将淀粉乳液浆逐滴滴加到80℃的大豆油中糊化10～15min，在冰水浴中冷却，去离子水洗涤2～5次以除去大豆油，得到凝胶珠，所述凝胶珠在4℃条件下下储存12h以进行回生，得到装载原花青素-姜黄素的乳液凝胶珠。
按照上述方法制备装载原花青素-姜黄素的乳液凝胶珠，淀粉乳液浆中豌豆淀粉浓度分别为10％(w/v)、20％(w/v)、30％(w/v)、40％(w/v)和50％(w/v)，得到的装载原花青素-姜黄素的乳液凝胶珠中豌豆淀粉浓度分别为20％(w/v)、30％(w/v)、40％(w/v)和50％(w/v)。
将姜黄素(乳液中姜黄素浓度为4mg/mL)溶解在大豆油中。然后，与辛烯基琥珀酸酐变性淀粉水分散液混合，通过高速均质以及高压均质处理制备装载姜黄素的乳液，将原花青素(乳液中原花青素浓度为138mg/10mL)分散在所述乳液中，并在磁力搅拌下搅拌2～6h至完全溶解，得到原花青素-姜黄素的无SA乳液。
将姜黄素(乳液中姜黄素浓度为4mg/mL)溶解在大豆油中。然后，与辛烯基琥珀酸酐变性淀粉水分散液混合，通过高速均质以及高压均质处理制备装载姜黄素的乳液。将原花青素(乳液中原花青素浓度为138mg/10mL)和海藻酸钠(SA，质量为乳液质量的0.5％)分散在所述乳液中，并在磁力搅拌下搅拌2～6h至完全溶解，得到原花青素-姜黄素的乳液。
分别将0.5g上述装载原花青素-姜黄素的乳液凝胶珠和乳液分散在10mL的模拟胃液(0.2％的氯化钠，3.2mg/mL的胃蛋白酶，pH＝1.5±0.1)中，在37℃、150rpm条件下搅拌2h。随后，将混合物的pH值调整到6.8，将20mL的模拟肠液(0.4mg/mL的脂肪酶，0.5mg/mL的胰酶，0.7mg/mL的胆汁提取物，pH＝6.8±0.1)与上述混合物混合。将模拟胃液/模拟肠液/乳液凝胶混合物在37℃条件下振荡孵育4h。在0.5、1、1.5、2、3、4、5、6h时间点处取出等体积的消化液(0.5mL)，并加入等体积的新鲜模拟胃液或模拟肠液。用福林酚法测定原花青素在消化不同时间的释放量。
装载原花青素-姜黄素的乳液凝胶珠在模拟胃肠环境下的释放情况如图10所示。由图10可知，淀粉浓度为20～50％的淀粉乳液凝胶珠，在胃中消化1h后，有7.02～18.25％的原花青素迅速释放到模拟胃液，这可能归因于模拟胃液pH值较低，酸性溶液可能会轻微侵蚀淀粉乳液凝胶珠表面，导致少量淀粉溶胀脱落，从而使得少量原花青素从凝胶珠中释放出来。并且随着淀粉浓度的增加，释放出的原花青素呈现递减的趋势。淀粉浓度为10％的淀粉乳液凝胶珠由于其凝胶网络弱，受酸性条件的影响也更大，因此有38％的原花青素被释放。根据先前的研究发现，在模拟胃液条件下消化2h后，80％的游离多酚可以从透析袋中释放出来(Liu,et al.,2016)；而本发明中装载原花青素的淀粉基乳液(20～50％)经模拟胃液消化2h后，仅释放出15.51～32.12％的原花青素。因此，被装载在淀粉乳液凝胶珠后可以有效地保护多酚，使得大部分原花青素都能进入肠道。淀粉浓度越高，释放率越低，特别是当淀粉浓度达到50％时，仅有15.51％的原花青素被释放，说明了本发明制备的淀粉乳液凝胶珠是一种优异的活性物质载体。
消化2h后，将在胃中消化后的样品调pH 6.8加入新鲜的模拟肠液中进行肠道的模拟消化释放试验。在模拟肠液中，随着胰酶中的淀粉酶逐渐对淀粉乳液珠进行酶解消化，原花青素的释放具有缓慢、持续的规律。在模拟肠液中，6h内原花青素的累积释放量超过75％，说明淀粉乳液凝胶珠可以在小肠环境中释放原花青素，因此是一种适合包埋多酚的载体。
将1.5g装载原花青素-姜黄素的乳液凝胶在模拟胃液中消化2h。将在胃中消化后的消化样品调pH至6.8，随后与20mL模拟肠液溶液混合。混合物在37℃、弱光、150rpm条件下磁力搅拌器持续搅拌，开始脂质水解。用自动电位滴定仪监测FFA的释放，通过自动滴定将消化体系的pH维持在6.8。消化完成后，将消化体系，在85℃下加热5min以停止脂解反应，然后放入冰水浴中。FFA释放率(％)＝(VNaOH×CNaOH×Moil)/(2×moil)×100％。
姜黄素的释放是参照文献(Alavi,F.,Emam-Djomeh,Z.,Yarmand,M.S.,Salami,M.,Momen,S.,&Moosavi-Movahedi,A.A.(2018).Cold gelation of curcumin loadedwhey protein aggregates mixed with k-carrageenan:Impact of gel microstructureon the gastrointestinal fate of curcumin.Food Hydrocolloids,85,267-280.)报道的方法进行测定，在0.5、1、1.5、2、3、4、5、6h时间点处取出等体积的消化液(1mL)，并加入等体积的新鲜模拟胃液或模拟肠液消化液。在20℃下，将收集的1ml消化液10000g离心30min。离心后，从中取100μL的上清液用400μL的无水乙醇稀释。收集的上清液是含有混合胶束的水相组分，被认为是溶解姜黄素的胶束组分。该悬浮液以4000rpm离心30min，以去除残留的聚集物。用紫外可见分光光度计在426nm处对含姜黄素的上清液进行紫外分光光度分析。通过测定的姜黄素标准曲线(R2>0.9999)。姜黄素的累计释放率(％)＝消化后姜黄素的量/消化前姜黄素的总量×100％。
每次测量至少使用三个新制备的样品，数据处理是通过SPSS 17.0统计软件和Origin 8.5进行分析，显著性差异水平为p<0.05。
淀粉乳液凝胶珠包埋姜黄素后经体外消化(模拟胃消化和模拟胃肠连续消化)后姜黄素的释放情况如图11所示。由图11可知，当姜黄素包埋在乳液内在消化2h后有较高的释放量，释放率为11.81±1.7％。随着淀粉浓度的增加，姜黄素的释放呈现出降低的趋势。当淀粉添加量增加到50％时，在胃中消化2h后姜黄素的释放率仅为0.45±0.03％。在胃中的有限释放可能归因于乳液凝胶的机械性能的强化导致凝胶网络结构更加紧凑，因此对酸性条件有更强的抵抗力。并且由于胃中没有淀粉酶存在，淀粉乳液凝胶珠体系能抵抗胃部环境的影响，使得姜黄素被保护在脂滴内部，因此免受胃部环境诱导的化学降解，这导致在小肠内以活性形式保留相对较高的数量，因此淀粉乳液凝胶珠是一种优异的活性物质包埋载体。
在完成胃肠连续消化后，姜黄素的释放趋势与在胃中消化情况保持一致，姜黄素在淀粉乳液凝胶珠中相对较低的释放度在很大程度上归因于淀粉乳液凝胶珠还未被完全消化。因此，一些姜黄素保留在淀粉乳液凝胶珠内未消化的脂滴内，因此没有释放出来。此外，由于连续相中凝胶网络的保护使得脂质消化程度相对较低，因此在水相中可溶解姜黄素分子的混合胶束也较少。并且在淀粉乳液凝胶珠内形成的游离脂肪酸和单酰基甘油的扩散可能被凝胶基质阻碍，因此，随着淀粉的添加，释放率呈现降低的趋势。但即使淀粉浓度增加到50％，姜黄素的释放率仍达到28.8±1.02％，因此淀粉乳液凝胶珠不会阻断其在模拟胃液中的释放。而且，可以通过将姜黄素封装在不同浓度淀粉制备的淀粉乳液凝胶珠中来控制其在肠道不同区域的释放。例如，如果在结肠中释放姜黄素很重要，那么它可以被包裹在更高淀粉浓度的乳液凝胶珠中，在口腔、胃和小肠中保留姜黄素，但在结肠中释放它。
采用自动滴定法测定淀粉乳液凝胶珠对脂质消化速率和程度的影响如图12所示。由图12可知，淀粉乳液凝胶珠对脂类消化的速度和程度有明显的影响。乳液在消化开始后的30min内游离脂肪酸迅速被释放，超过37％的FFA被释放。相反，淀粉乳液凝胶珠在消化过程中FFA的释放速度要慢得多，并且取决于淀粉的添加量，淀粉的添加量越高，FFA被释放的越少，添加50％淀粉后制备的双网络乳液凝胶的FFA释放率仅约为6％。这些结果表明，凝胶机械性能的提高也会延缓脂类的消化。先前的研究中也报道过类似的结果，脂肪酶在到达脂滴表面之前必须渗透到凝胶中，并通过凝胶基质扩散，随着水凝胶基质孔径的减小，脂肪酶分子到达脂类液滴所需的时间增加。
综上所述，本发明通过反相凝胶法制备了毫米级淀粉乳液凝胶珠，通过利用乳液的特性，实现了对亲水及疏水活性组分的双重包封。随着淀粉含量的增加，淀粉乳液凝胶珠的硬度、弹性、咀嚼性、胶凝性等质构特性都显著增加。并且通过调节注射器针尖的尺寸，可以制备尺寸可控的球形淀粉乳液凝胶珠，淀粉乳液凝胶珠的直径范围在2.8～6mm范围内。随着淀粉浓度的增加，淀粉乳液凝胶珠的抗溶胀性也有显著的提升，在不同酸碱、不同盐离子浓度、不同温度的溶胀测试中保持良好的稳定性。并且淀粉乳液凝胶珠能实现亲水及疏水活性组分的双重包埋，作为一种肠道酶响应型载体能实现对活性组分的可控释放。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种淀粉乳液凝胶珠的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将辛烯基琥珀酸酯化淀粉水分散液与植物油混合，得到乳液；
将所述乳液、增稠剂和淀粉混合，得到淀粉乳液浆；
将所述淀粉乳液浆滴加到热植物油中，进行糊化和回生，得到淀粉乳液凝胶珠。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述辛烯基琥珀酸酯化淀粉水分散液的浓度为1～5wt％。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述乳液中辛烯基琥珀酸酐变性淀粉的浓度为0.6～3wt％。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述增稠剂的质量为所述乳液质量的0.2～1％；
所述淀粉乳液浆中淀粉的浓度为10～50％(w/v)。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述热植物油的温度为70～90℃。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述糊化的温度为70～90℃，时间为10～15min。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述回生的温度为4～18℃，时间为6～12h。
8.权利要求1～7任一项所述制备方法得到的淀粉乳液凝胶珠。
9.根据权利要求8所述的淀粉乳液凝胶珠，其特征在于，所述淀粉乳液凝胶珠的粒径为2.8～6mm。
10.权利要求8～9任一项所述的淀粉乳液凝胶珠在食品或制药中的应用。
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