CN113966830A - 一种新型负载活性物的植物蛋白-多糖复合乳液凝胶的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种新型负载活性物的植物蛋白‑多糖复合乳液凝胶的制备方法。包括以下步骤：(1)取植物蛋白与多糖分别溶解于水中，搅拌后水化，随后混合形成蛋白质‑多糖复合溶液；(2)将活性物质溶解于植物油中，搅拌以充分溶解，随后以蛋白质‑多糖复合溶液为水相，以负载活性物质的植物油为油相，将二者混合；(3)将(2)中的混合液搅拌后高速均质处理，得粗乳液；将粗乳液超声破碎，得到水包油乳液；(4)将交联酶充分溶解于乳液中，充分反应。本发明所得的复合乳液凝胶在贮藏过程中，生物活性物的保留量比玉米油溶液中的保留量高，高速均质联合超声波均质能提高乳液稳定性，酶处理可以改善乳液凝胶的质构属性，具有广泛的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于食品工程领域，涉及一种新型负载活性物的植物蛋白-多糖复合乳液凝胶的制备方法。
背景技术
聚合物凝胶作为软材料，在药物递送、组织工程等领域获得了广泛的关注，尤其是其在药物释放、生物活性物质的递送系统中的应用，有助于提高药物或生物活性物质的稳定性，延长货架期，保持药物、活性物质功能性等。近年来。乳液特别是水包油型乳液因其简单、通用性好而在制备凝胶方面受到越来越多的关注。乳液凝胶中的油相可以作为药物、生物活性物质的溶剂，甚至功能油(如植物精油)作为油相也可以作为活性药物。乳液可以由表面活性剂、生物大分子或固体颗粒稳定。
近几十年来，天然的乳化剂如蛋白质和多糖被广泛运用于制备乳液凝胶，与单一的蛋白质或多糖系统相比，蛋白质和多糖的混合物通常在调节乳液稳定性及凝胶质地方面更有效。蛋白质和多糖属于不同类别的生物聚合物，在化学结构、物理性质和功能上表现出很大的差异。因此在蛋白质和多糖的混合物中可以产生更广泛的相行为。另一方面，通过结合蛋白质和多糖的各自优势，可生产出具有多结构和更高营养价值的混合凝胶。
如今，食品工业加工商依赖于活性化合物的添加，他们使用的活性化合物主要是薄荷、生姜等精油、姜黄素等酚类化合物。这些化合物的主要问题是会发生降解、氧化或挥发，主要是由于暴露在催化分子、氧气或紫外线下而导致异味和生物活性丧失。并且，乳状液是热力学不稳定的分散体系，容易团聚和破乳，导致上述包裹的药物、生物活性物的量及其生物活性降低。因此需要在食品加工后保持这些分子的性质。
同时，与能自发形成乳状液的合成乳化剂不同，天然乳化剂：蛋白质及多糖一般需要使用高能方法形成乳状液，如超声波、高速均质、高压均质和微流态化等。因此还需要通过高能乳化的方式制备乳液，以提高蛋白质-多糖乳液系统的稳定性。
发明内容
为改善上述问题及现有技术的缺陷，本发明的一个目的在于提供一种操作简单、生产成本低，并且能够有效改善负载β-胡萝卜素或姜黄素的乳液凝胶稳定性的方法。
为达到上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
(1)蛋白质-多糖溶液的制备：取植物蛋白与多糖为原料，分别溶解于水中，搅拌后水化，得到蛋白质水溶液和多糖水溶液；再将两种水溶液混合形成蛋白质-多糖复合溶液；
(2)活性物质的负载：将β-胡萝卜素或姜黄素溶解于植物油中，搅拌以充分溶解；随后以蛋白质-多糖复合溶液为水相，以负载活性物质的植物油为油相，将二者混合得到混合液；
(3)乳液的制备：将步骤(2)制得的混合液搅拌后高速均质处理，制备成粗乳液；将粗乳液超声破碎，均质后得到水包油乳液；
(4)乳液凝胶的制备：取蛋白质交联酶充分溶解于水包油乳液中，充分反应后得乳液凝胶。
优选地，所述的植物蛋白选自豆类蛋白、谷类蛋白或坚果蛋白中的一种或数种；优选地，所述的植物蛋白选自大豆分离蛋白、豌豆分离蛋白或绿豆蛋白。
优选地，所述的多糖选自壳聚糖、结冷胶、魔芋葡甘聚糖、淀粉、纤维素中的一种或数种；更为优选地，所述的多糖选自壳聚糖、结冷胶或魔芋葡甘聚糖。
优选地，所述步骤(1)中，蛋白质水溶液和多糖水溶液的体积比为10：1。
优选地，所述的植物油选自花生油、豆油、亚麻油、玉米油、蓖麻油、菜子油中的一种或数种；优选地，所述的植物油选自玉米油。
优选地，所述步骤(2)中蛋白质-多糖复合溶液与植物油的体积比为10：1。
优选地，步骤(3)中所述的搅拌参数为450r/min恒速混合5min；所述的高速均质参数为2000rpm，2min。
优选地，步骤(3)中超声粉碎的参数为：将粗乳液置于超声波细胞粉碎仪中，选用6mm的超声变幅杆，乳液液面浸没变幅杆的深度为乳液高度的1/3(约为2.2cm)，工作时间20s和间歇时间40s，过程以冰水浴控温。
优选地，步骤(4)中所述的蛋白质交联酶为谷氨酰胺转氨酶。
优选地，步骤(4)中还包括保温步骤：将蛋白质交联酶充分溶解于水包油乳液中，随后在45℃条件下保温2h。
本发明的另一个方面公开了一种根据上述方法制备得到的复合乳液凝胶。
本发明还公布了一种食品，其特征在于，其成分包括所述的复合乳液凝胶。
本发明提出的一种负载活性物的植物蛋白-多糖复合乳液凝胶制备方法，具有以下有益效果：
(1)本发明制备的乳液凝胶具有较好的稳定性、活性物质负载能力及质构特性。并且高蛋白，且不含胆固醇，具有生物活性，营养价值丰富，符合人们对健康生活的需求。
(2)本发明配方科学，工艺简单，原料营养丰富、经济且易得，适合工厂进行大规模生产。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件，或按照商品说明书选择。
实施例1负载β-胡萝卜素或姜黄素的大豆分离蛋白-壳聚糖储备液的制备
蛋白质-多糖储备液：准确称取10g大豆分离蛋白，将其溶解于100mL水中，置于搅拌器下以5000rpm的条件下搅拌30min，在4℃条件下水化24h。准确称取1g壳聚糖，将其溶解于100mL水中，置于搅拌器下以5000rpm的条件下搅拌30min，在4℃条件下水化24h。以蛋白质：多糖＝10：1(v：v)的比例混合，形成蛋白质-多糖溶液，后置于4℃条件下备用。
玉米油储备液：准确称取0.5gβ-胡萝卜素或姜黄素，溶解于100mL玉米油中，在4℃条件下彻夜搅拌使其完全溶解，后置于4℃条件下备用。
实施例2负载β-胡萝卜素或姜黄素的豌豆分离蛋白-壳聚糖储备液的制备
准确称取16g豌豆分离蛋白，将其溶解于100mL水中，置于搅拌器下以5000rpm的条件下搅拌30min，在4℃条件下水化24h。准确称取1g壳聚糖，将其溶解于100mL水中，置于搅拌器下以5000rpm的条件下搅拌30min，在4℃条件下水化24h。以蛋白质：多糖＝10：1(v：v)的比例混合，形成蛋白质-多糖溶液，后置于4℃条件下备用。
准确称取0.5gβ-胡萝卜素或姜黄素，溶解于100mL玉米油中，在4℃条件下彻夜搅拌使其完全溶解，后置于4℃条件下备用。
实施例3负载β-胡萝卜素或姜黄素的绿豆蛋白-壳聚糖储备液的制备
准确称取20g绿豆蛋白，将其溶解于100mL水中，置于搅拌器下以5000rpm的条件下搅拌30min，在4℃条件下水化24h。准确称取1g壳聚糖，将其溶解于100mL水中，置于搅拌器下以5000rpm的条件下搅拌30min，在4℃条件下水化24h。以蛋白质：多糖＝10：1(v：v)的比例混合，形成蛋白质-多糖溶液，后置于4℃条件下备用。
准确称取0.5gβ-胡萝卜素或姜黄素，溶解于100mL玉米油中，在4℃条件下彻夜搅拌使其完全溶解，后置于4℃条件下备用。
实施例4负载β-胡萝卜素或姜黄素的大豆分离蛋白-结冷胶储备液的制备
准确称取10g大豆分离蛋白，将其溶解于100mL水中，置于搅拌器下以5000rpm的条件下搅拌30min，在4℃条件下水化24h。准确称取0.1g结冷胶，将其溶解于100mL水中，置于搅拌器下以5000rpm的条件下搅拌30min，在4℃条件下水化24h。以蛋白质：多糖＝10：1(v：v)的比例混合，形成蛋白质-多糖溶液，后置于4℃条件下备用。
准确称取0.5gβ-胡萝卜素或姜黄素，溶解于100mL玉米油中，在4℃条件下彻夜搅拌使其完全溶解，后置于4℃条件下备用。
实施例5负载β-胡萝卜素或姜黄素的豌豆分离蛋白-结冷胶储备液的制备
准确称取16g豌豆分离蛋白，将其溶解于100mL水中，置于搅拌器下以5000rpm的条件下搅拌30min，在4℃条件下水化24h。准确称取0.1g结冷胶，将其溶解于100mL水中，置于搅拌器下以5000rpm的条件下搅拌30min，在4℃条件下水化24h。以蛋白质：多糖＝10：1(v：v)的比例混合，形成蛋白质-多糖溶液，后置于4℃条件下备用。
准确称取0.5gβ-胡萝卜素或姜黄素，溶解于100mL玉米油中，在4℃条件下彻夜搅拌使其完全溶解，后置于4℃条件下备用。
实施例6负载β-胡萝卜素或姜黄素的绿豆蛋白-结冷胶储备液的制备
准确称取20g绿豆蛋白，将其溶解于100mL水中，置于搅拌器下以5000rpm的条件下搅拌30min，在4℃条件下水化24h。准确称取0.1g结冷胶，将其溶解于100mL水中，置于搅拌器下以5000rpm的条件下搅拌30min，在4℃条件下水化24h。以蛋白质：多糖＝10：1(v：v)的比例混合，形成蛋白质-多糖溶液，后置于4℃条件下备用。
准确称取0.5gβ-胡萝卜素或姜黄素，溶解于100mL玉米油中，在4℃条件下彻夜搅拌使其完全溶解，后置于4℃条件下备用。
实施例7负载β-胡萝卜素或姜黄素的大豆分离蛋白-魔芋葡甘聚糖储备液的制备
准确称取10g大豆分离蛋白，将其溶解于100mL水中，置于搅拌器下以5000rpm的条件下搅拌30min，在4℃条件下水化24h。准确称取2g魔芋葡甘聚糖，将其溶解于100mL水中，置于搅拌器下以5000rpm的条件下搅拌30min，在4℃条件下水化24h。以蛋白质：多糖＝10：1(v：v)的比例混合，形成蛋白质-多糖溶液，后置于4℃条件下备用。
准确称取0.5gβ-胡萝卜素或姜黄素，溶解于100mL玉米油中，在4℃条件下彻夜搅拌使其完全溶解，后置于4℃条件下备用。
实施例8负载β-胡萝卜素或姜黄素的豌豆分离蛋白-魔芋葡甘聚糖储备液的制备
准确称取16g豌豆分离蛋白，将其溶解于100mL水中，置于搅拌器下以5000rpm的条件下搅拌30min，在4℃条件下水化24h。准确称取2g魔芋葡甘聚糖，将其溶解于100mL水中，置于搅拌器下以5000rpm的条件下搅拌30min，在4℃条件下水化24h。以蛋白质：多糖＝10：1(v：v)的比例混合，形成蛋白质-多糖溶液，后置于4℃条件下备用。
准确称取0.5gβ-胡萝卜素或姜黄素，溶解于100mL玉米油中，在4℃条件下彻夜搅拌使其完全溶解，后置于4℃条件下备用。
实施例9负载β-胡萝卜素或姜黄素的绿豆蛋白-魔芋葡甘聚糖储备液的制备
准确称取20g绿豆蛋白，将其溶解于100mL水中，置于搅拌器下以5000rpm的条件下搅拌30min，在4℃条件下水化24h。准确称取2g魔芋葡甘聚糖，将其溶解于100mL水中，置于搅拌器下以5000rpm的条件下搅拌30min，在4℃条件下水化24h。以蛋白质：多糖＝10：1(v：v)的比例混合，形成蛋白质-多糖溶液，后置于4℃条件下备用。
准确称取0.5gβ-胡萝卜素或姜黄素，溶解于100mL玉米油中，在4℃条件下彻夜搅拌使其完全溶解，后置于4℃条件下备用。
实施例10负载β-胡萝卜素或姜黄素蛋白质-多糖复合乳液制备
取实施例1中所述的两种储备液，按蛋白质-多糖储备液：玉米油储备液＝10：1(v：v)的比例混合。将混合液以450r/min恒速混合5min，再将混合液置于高速均质机下，以2000rpm，2min的条件下高速均质，制备成粗乳液。随后，再将粗乳液置于超声波细胞粉碎仪中，选用6mm的超声变幅杆，乳液液面浸没没变幅杆的深度为乳液高度的1/3(约为2.2cm)，工作时间20s和间歇时间40s，过程以冰水浴控温，辅助均质后得到水包油乳液。
依次取实施例2-9中所述的储备液，重复上述步骤，得到水包油乳液。
实施例11负载β-胡萝卜素或姜黄素蛋白质-多糖复合乳液凝胶制备
取25U/g蛋白质的谷氨酰胺转氨酶，充分溶解于实施例10所制得的水包油乳液中，随后在45℃条件下保温2h，制得复合乳液凝胶。
实施例12表1负载β-胡萝卜素或姜黄素蛋白质-多糖复合乳液稳定性数据
实施例13表2负载β-胡萝卜素或姜黄素蛋白质-多糖复合乳液凝胶生物活性物质的保留率数据
实施例14表3负载β-胡萝卜素或姜黄素蛋白质-多糖复合乳液凝胶质构数据
以上所有结果显示，将生物活性物包封在水包油性乳液中，在其贮藏过程中，保留量提高。采用高速均质联合超声波辅助均质的方式，乳液的稳定性提高。用酶催化的方式进行蛋白质交联，乳液凝胶的质构性较好。说明将活性物质包封在乳液中可以减少其损失，通过联合均质的方式可以提高其稳定性，酶催化交联的方式可以改善乳液凝胶的质构特性。
Claims (10)
1.一种新型负载活性物的植物蛋白-多糖复合乳液凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)蛋白质-多糖复合溶液的制备：取植物蛋白与多糖分别溶解于水中，搅拌后水化，得到蛋白质水溶液和多糖水溶液，再将两种水溶液混合形成蛋白质-多糖复合溶液；
(2)活性物质的负载：将β-胡萝卜素或姜黄素溶解于植物油中，搅拌以充分溶解；随后以步骤(1)所述的蛋白质-多糖复合溶液为水相，以负载活性物质的植物油为油相，将二者混合得到混合液；
(3)乳液的制备：将步骤(2)制得的混合液搅拌后高速均质处理，制备成粗乳液；将粗乳液超声破碎，均质后得到水包油乳液；
(4)乳液凝胶的制备：取蛋白质交联酶充分溶解于所述水包油乳液中，充分反应后得乳液凝胶。
2.根据权利要求1所述的复合乳液凝胶的制备方法，其特征在于，所述的植物蛋白选自豆类蛋白、谷类蛋白或坚果蛋白中的一种或数种；优选地，所述的植物蛋白选自大豆分离蛋白、豌豆分离蛋白或绿豆蛋白。
3.根据权利要求1所述的复合乳液凝胶的制备方法，其特征在于，所述的多糖选自壳聚糖、结冷胶、魔芋葡甘聚糖、淀粉、纤维素中的一种或数种；优选地，所述的多糖选自壳聚糖、结冷胶或魔芋葡甘聚糖。
4.根据权利要求1所述的复合乳液凝胶的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，蛋白质水溶液和多糖水溶液的体积比为10：1。
5.根据权利要求1所述的复合乳液凝胶的制备方法，其特征在于，所述的植物油选自花生油、豆油、亚麻油、玉米油、蓖麻油、菜子油中的一种或数种；优选地，所述的植物油为玉米油。
6.根据权利要求1所述的复合乳液凝胶的制备方法，其特征在于，步骤(2)中蛋白质-多糖复合溶液与植物油的体积比为10：1。
7.根据权利要求1所述的复合乳液凝胶的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述的搅拌参数为450r/min，恒速混合5min；
所述的高速均质参数为2000rpm，2min。
8.根据权利要求1所述的复合乳液凝胶的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述的超声粉碎的参数为：将粗乳液置于超声波细胞粉碎仪中，选用6mm的超声变幅杆，乳液液面浸没变幅杆的深度为乳液高度的1/3，约为2.2cm，工作时间20s和间歇时间40s，过程以冰水浴控温。
9.根据权利要求1所述的复合乳液凝胶的制备方法，其特征在于，步骤(4)中所述的蛋白质交联酶为谷氨酰胺转氨酶。
10.一种复合乳液凝胶，其特征在于，根据权利要求1-9任一项所述方法制得。
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Astrid Annissa Mahalani Inventor before: Liu Shaowei Inventor before: Yang Qingxin Inventor before: Han Lijun |
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| REG | Reference to a national code |
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