CN114847488A

CN114847488A - 一种高稳定性和生物可给率的橘味维生素a-维生素d纳米复合载体制备方法

Info

Publication number: CN114847488A
Application number: CN202210541117.5A
Authority: CN
Inventors: 夏书芹; 范春丽; 付来颖; 曹睿; 王浩天; 王安琪; 曹奕; 崔和平; 于静洋
Original assignee: Jiangnan University
Current assignee: Jiangnan University
Priority date: 2022-05-17
Filing date: 2022-05-17
Publication date: 2022-08-05

Abstract

本发明公开了一种高稳定性和生物可给率的橘味维生素A‑维生素D纳米复合载体制备方法，属于食品加工领域。本发明采用吐温增溶的蛋黄卵磷脂和超声处理结合法，使橘油‑VA‑VD包封在蛋黄卵磷脂纳米载体中，通过配方优化和制备工艺优化，得到稳定性强、溶解度高、生物可给率高、风味良好的橘味VA‑VD的纳米复合载体。本发明不仅提高了VA和VD的环境耐受性和加工利用率，还可以拓宽它们作为营养强化剂在水介质食品中的应用。

Description

一种高稳定性和生物可给率的橘味维生素A-维生素D纳米复合载体制备方法

技术领域

本发明涉及食品加工领域，具体涉及一种高稳定性和生物可给率的橘味维生素A-维生素D纳米复合载体制备方法。

背景技术

维生素A(VA)和维生素D(VD)是脂溶性维生素，是人体正常功能所需的重要微量营养素。其中，VA是视觉细胞中光敏物质的重要组成部分，通过与视蛋白结合形成视觉色素，对视觉很重要。VA摄入不足会导致骨细胞数目减少，成骨细胞功能失控，因此在胚胎发生、儿童发育和成年期中发挥着关键作用。VD具有很强的生物学潜力，具有维持骨骼健康(钙和磷代谢)、预防慢性疾病、自身免疫性疾病和呼吸并发症等作用，其摄入不足可能导致这些功能的完全或部分抑制，从而导致骨质疏松症、佝偻病、钙磷失衡、甲状旁腺失衡和糖尿病。VA和VD在调节免疫机能、骨骼发育、预防贫血方面具有协同作用，天然富含VA和VD的食物数量有限，膳食摄入量不足，生物可给率低，因此VA和VD常作为营养强化剂或通过食物强化额外补充。然而，由于共轭双键和羟基的存在，VA和VD容易被光、热、金属和自由基催化氧化降解，在自然环境中的稳定性较差。VA和VD都是脂溶性维生素，在水介质中的溶解度和分散性很低。且市售的维生素类营养强化剂通常只简单添加蔗糖或其他甜味剂，风味口感单一，这些都阻碍了其作为营养强化剂在食品行业中的发展。

为了解决稳定性和溶解度问题，现有技术设计了各种递送载体，如多糖和基于蛋白质的传递载体。这些递送载体都从一定程度上解决了稳定性和溶解度的问题，但在提高VA和VD生物可给率还存在一定的局限性。且目前对于脂溶性维生素营养强化剂的研究，主要集中在壁材的选择和配比、单一营养素包埋和如何提高营养素稳定性等方面，关于营养素的复合包埋、协同增效作用、生物可给率以及口感、风味问题还鲜少报道。

发明内容

为了解决VA和VD稳定性、溶解度、生物可给率、风味的问题，本发明采用吐温增溶蛋黄卵磷脂载体和超声处理结合法，将橘皮精油作为风味剂，将VA、VD作为芯材，将吐温增溶的蛋黄卵磷脂作为壁材，将芯材快速注入壁材中使其被包封，通过配方优化和制备工艺优化，得到稳定性强、溶解度高、生物可给率高、风味良好的橘味VA-VD-蛋黄卵磷脂纳米复合载体。本发明采用吐温增溶的蛋黄卵磷脂作为纳米载体，提高了蛋黄卵磷脂的溶解度，解决了大豆卵磷脂纳米载体需要引入有毒有机试剂的问题，提高了橘味VA-VD纳米复合载体的食品安全性。本发明不仅提高了VA和VD的环境耐受性和加工利用率，还可以拓宽它们作为营养强化剂在水介质食品中的应用。

本发明提供一种橘味维生素A-维生素D纳米复合载体的制备方法，是以维生素A、维生素D作为芯材，以蛋黄卵磷脂作为壁材，以橘皮精油作为风味剂，吐温80作为助剂；将芯材、壁材、风味剂以及助剂溶解在乙醇中，获得混合液A；再将混合液A与水化介质充分混合进行水化，获得混合液B；随后通过旋蒸除去混合液B中的乙醇，最后进行超声处理，得到橘味VA-VD纳米复合载体。

在本发明的一种实施方式中，芯材与壁材的芯壁比为1:(5-50)；优选1：(10-40)。

在本发明的一种实施方式中，吐温80与蛋黄卵磷脂的质量比为(0.25-1):1。

在本发明的一种实施方式中，风味剂相对壁材的用量为(60-240)μg/g。

在本发明的一种实施方式中，混合液A中蛋黄卵磷脂的浓度为0.2-1.0g/mL；具体可选0.25g/mL。

在本发明的一种实施方式中，混合液A与水化介质的体积比为1:(5-30)。具体可选1:10。

在本发明的一种实施方式中，水化介质为磷酸盐缓冲液、柠檬酸盐缓冲液、碳酸盐缓冲液、醋酸盐缓冲液中的一种，缓冲液的浓度为0.01-0.05mol/L，pH为4.5-7.4，含有0.15mol/L NaCl，含或不含60g/L葡萄糖酸钙、30g/L硫酸亚铁、3g/L葡萄糖酸锌中的一种或多种。

在本发明的一种实施方式中，水化的过程为400r/min搅拌30-60min。

在本发明的一种实施方式中，超声处理的条件是240～720W冰浴超声1-5min。优选480W超声3-4min。

在本发明的一种实施方式中，所述方法具体包括以下步骤：

(1)称量：称量1g蛋黄卵磷脂和适量的吐温80，以及一定量的芯材VA和VD以及风味剂橘皮精油；

(2)溶解：加入4mL无水乙醇，将混合溶液置于55℃摇床中震荡至溶解；

(3)水化：配置水化介质0.01-0.05mol/L缓冲溶液(pH 4.5-7.4，0.15mol/L NaCl，含或不含60g/L葡萄糖酸钙、30g/L硫酸亚铁、3g/L葡萄糖酸锌中的一种或多种)，将步骤(2)中得到的溶液吸入5mL注射器中，并将其快速注入50mL配置好的水化介质缓冲液中，一边注射一边以400r/min的速度搅拌缓冲液，搅拌时间为30-60min；

(4)旋蒸：将步骤(3)中得到的溶液倒入旋蒸瓶中，旋转蒸发(55℃，真空度0.1MPa)去除乙醇，而后将其冰浴迅速冷却；

(5)超声：将步骤(4)中的溶液进行冰浴超声处理，并在4℃下静置过夜，而后充入N₂密封保存。

本发明基于上述方法制备提供了一种一种橘味维生素A-维生素D纳米复合载体。

本发明还提供了上述一种橘味维生素A-维生素D纳米复合载体在营养强化剂制备中的应用。

本发明的有益效果在于：

1、本发明建立了一种将吐温增溶蛋黄卵磷脂载体和超声处理相结合的方法来改善VA和VD水溶性、稳定性以及生物可给率，其中着重考察了吐温的添加量0.25～1g、芯壁比1：50～1：5、橘油添加量60～240μL、超声处理额功率240～720W以及超声处理时间1～4min。

2、本发明提出了将两种脂溶性维生素VA和VD进行双重包埋，该方法使得VA和VD在调节免疫机能、骨骼发育、预防贫血方面起到协同作用。

3、本发明在配方中加入了橘皮精油，不仅能丰富纳米复合载体的香气和口感，又能实现产品的营养增值，具有较高的经济效益。

具体实施方式

以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解实施例是为了更好地解释本发明，不用于限制本发明。

1、粒径、多分散指数(PDI)和电位的测定

将制备好的纳米复合载体溶液用pH值为7.4的缓冲液稀释200倍，用英国马尔文公司Zetasizer nano ZS型号的纳米粒度及ZETA电位仪在25℃下测定粒径大小、PDI以及电位。所有测量测定五次。

2、橘味VA-VD纳米复合载体的包埋率

为了测定纳米复合载体的包埋能力，将10mL橘味VA-VD纳米复合载体溶液溶于20mL无水乙醇中，涡旋振荡30s，在冰浴超声30min，以促进VA和VD在乙醇中的溶解。随后将其在10000r/min下离心10min，取上清液定容至30min。用UV-1600分光光度计分别在326nm和265nm处进行测量，得到纳米复合载体溶液中VA和VD总含量。将2mL纳米复合载体溶液加入5mL正己烷中，涡旋30s，真空旋转蒸发器除去上清液，用乙醇定容至10mL，用UV-1600分光光度计分别在326nm和265nm处进行测量，得到VA和VD游离含量。

3、橘味VA-VD纳米复合载体的贮藏实验及保留率

将新鲜制备的纳米复合载体溶液置于4℃冰箱中贮存15天后取出，按照上述纳米复合载体的包封率测定方法来测定贮存15天后纳米复合载体溶液中VA和VD的总含量和游离含量。贮存15天后纳米复合载体中包埋的VA或VD含量＝贮存15天后纳米复合载体中VA或VD总含量-贮存15天后纳米复合载体中VA或VD游离含量。新鲜制备纳米复合载体中包埋的VA或VD含量＝新鲜制备纳米复合载体中VA或VD总含量-新鲜制备纳米复合载体中VA或VD游离含量。

4、生物可给率测定

通过动态体外模拟胃肠道消化来测量橘味VA-VD纳米复合载体的生物可给率。模拟胃液(SGF)含NaCl 2mg/mL、胃蛋白酶3.2mg/mL，然后用HCl调整pH为1.3。将橘味VA-VD纳米复合载体样品与10mL SGF混合，在水浴振荡器中37℃连续振荡2h(100r/min)。

模拟肠液(SIF)含6.8mg/mLKH₂PO4、0.2mol/L NaOH、10mg/mL胰蛋白酶和5mg/mL去氧胆酸钠，然后用NaOH将pH调至7.0。胃液阶段的混合物用NaOH调至pH 7.0，并用胃蛋白酶灭活，然后加入5mL SIF。将制备好的混合物在水浴振动器中以37℃连续振荡4h(100r/min)。

消化完成后，将所有混合物在10min下，8000r/min离心30min。收集中间层胶束，参照上述包埋率的测定方法来测定样品中VA和VD含量。VA和VD的生物可给率计算公式如下：

5、感官评价

挑选24名经过感官培训的人员按照表1中的评分细则和要求进行感官评价。在感官评价之前，所有人员禁食辛辣，两次评价之间必须用温水漱口并且间隔5min。感官评分总分为40份。统计24名人员的评分，取其平均分作为每个样品的最终得分。

表1橘味VA-VD纳米复合载体的感官评价标准

实施例1

准确称量1g蛋黄卵磷脂、0～1g吐温80、60μL风味剂橘皮精油、以及24.3mg VA、0.7mg VD；向其中加入4mL无水乙醇，将其置于55℃摇床中震荡至溶解；溶解后将溶液吸入5mL注射器中，并将其快速注入50mL浓度为0.01mol/L磷酸盐缓冲液(pH 7.4，0.15mol/LNaCl，含60g/L葡萄糖酸钙，30g/L硫酸亚铁，3g/L葡萄糖酸锌)中，一边注射一边以400r/min搅拌缓冲液，搅拌时间为30min；将其倒入旋蒸瓶中，旋转蒸发(55℃，真空度0.1MPa)去除乙醇，随后将其冰浴迅速冷却；在240W功率下将其超声处理4min，在4℃下静置过夜，最后充入N₂密封保存。

为了提高橘味VA-VD在蛋黄卵磷脂中的溶解性，降低芯材和壁材之间的界面张力，使芯材和壁材更好地复合，本发明在制备过程中加入了吐温80来增溶橘味VA-VD纳米复合载体，现针对吐温80用量进行了优化。实施例1中样品测定的粒径、电位、包埋率见表2。从表中可以看出，添加不同量吐温80制备的橘味VA-VD纳米复合载体粒径范围在97.6～152.5nm范围，电位绝对值均大于20mV，但差异不大。添加0.75g和1g吐温80的纳米复合载体的PDI值较小，代表这两种纳米复合载体的均一性和分散性较好。此外，添加吐温80明显增加了VA和VD的包埋率，添加0.75g和1g吐温80的纳米复合载体的VA包埋率比未添加吐温80的包埋率分别增加了20.59％和19.72％，添加0.75g和1g吐温80的纳米复合载体的VD包埋率比未添加吐温80的包埋率分别增加了19.20％和17.15％。综合来看，优选吐温80的添加量为0.75～1g。

表2吐温添加量对纳米复合载体粒径、PDI、电位和包埋率影响的差异结果

实施例2

准确称量1g蛋黄卵磷脂、0.75g吐温80，120μL风味剂橘皮精油，调节不同芯壁比(即调节壁材蛋黄卵磷脂与芯材VA和VD的质量比为1：5、1：10、1：20、1：30、1：40、1：50)，向其中加入4mL无水乙醇，将其置于55℃摇床中震荡至溶解；溶解后将溶液吸入5mL注射器中，并将其快速注入50mL浓度为0.05mol/L碳酸盐缓冲液(pH 7，0.15mol/L NaCl，60g/L葡萄糖酸钙，30g/L硫酸亚铁)中，一边注射一边以400r/min搅拌缓冲液，搅拌时间为30～60min；将其倒入旋蒸瓶中，旋转蒸发(55℃，真空度0.1MPa)去除乙醇，随后将其冰浴迅速冷却；在480W功率下将其超声处理4min，在4℃下静置过夜，最后充入N2密封保存。

由表3可以看出，不同芯壁比的纳米复合载体电位绝对值在20mV左右，PDI值在0.3左右，且差异不大，这表明这些芯壁比条件下制备的纳米复合载体都比较均一稳定。我们还可以发现，不同芯壁比的包埋率和贮存15天后的保留率都随着芯材VA和VD的增加先增大后降低，在芯壁比为1：20和1：30时最大，在芯壁比为1：5时最低。这表明过少的壁材无法很好的包封VA和VD，而过多的壁材可能会团聚导致包埋率轻微降低，增加壁材的量意义不大。因此，优选纳米复合载体的芯壁比为1：20～1：30。

表3不同芯壁比的纳米复合载体粒径、PDI、电位、包埋率及保留率的对照表

实施例3

准确称量1g蛋黄卵磷脂、1g吐温80、48.6mg VA、1.4mg VD以及180μL风味剂橘皮精油；向其中加入4mL无水乙醇，将其置于55℃摇床中震荡至溶解；溶解后将溶液吸入5mL注射器中，并将其快速注入50mL浓度为0.03mol/L柠檬酸盐缓冲液(pH 6，0.15mol/L NaCl，3g/L葡萄糖酸锌)中，一边注射一边以400r/min搅拌缓冲液，搅拌时间为30～60min；将其倒入旋蒸瓶中，旋转蒸发(55℃，真空度0.1MPa)去除乙醇，随后将其冰浴迅速冷却；在240～720W功率下将其超声处理3min，在4℃下静置过夜，最后充入N₂密封保存。

从表4中可以看出，不同超声功率处理的纳米复合载体粒径大小都在100-200纳米之间，PDI值都小于0.3，电位值都在20mV左右，表明所有纳米复合载体都比较均一，分散性较好。但是结合包埋率和保留率来看，720W下处理的纳米复合载体的包埋率和保留率都明显低于240W和480W处理，这可能是因为超声频率较高导致了部分纳米复合载体的破碎，使包埋进纳米复合载体的VA和VD含量变少。从生物可给率来看，所有纳米复合载体的生物可给率都在80％以上，这说明了吐温增溶的蛋黄卵磷脂和胃肠道细胞膜的亲和性很高，更够很好的传递到消化吸收的部位。综合来看，选择240～480W作为优选超声功率。

表4不同超声功率的纳米复合载体的粒径、PDI、电位、包埋率、保留率、生物可给率对比

实施例4

准确称量1g蛋黄卵磷脂、0.75g吐温80、48.6mg VA、1.4mg VD以及240μL风味剂橘皮精油；向其中加入4mL无水乙醇，将其置于55℃摇床中震荡至溶解；溶解后将溶液吸入5mL注射器中，并将其快速注入50mL浓度为0.01mol/L醋酸盐缓冲液(pH 4.5，0.15mol/L NaCl，60g/L葡萄糖酸钙，3g/L葡萄糖酸锌)中，一边注射一边以400r/min搅拌缓冲液，搅拌时间为30min；将其倒入旋蒸瓶中，旋转蒸发(55℃，真空度0.1MPa)去除乙醇，随后将其冰浴迅速冷却；在240W功率下将其超声处理1～5min，在4℃下静置过夜，最后充入N₂密封保存。

从表5中可以看出，不同超声时间处理的纳米复合载体粒径大小都在150-210纳米之间，电位值都在20-25mV之间。超声时间为3-5min的纳米复合载体PDI值明显比超声时间为1-2min的PDI值低，这表明超声时间适当增加能够使纳米复合载体的分散性和均一性更好。总的来看，超声5min时，纳米复合载体的包埋率、保留率和生物可给率最低。这表明超声时间过长会导致纳米复合载体的包封结构遭到破坏，从而导致VA和VD从蛋黄卵磷脂纳米载体中泄露出来，进而在消化阶段受到胃液和肠液的酸性环境刺激，导致VA和VD的结构发生变化失去生物活性。从包埋率和保留率来看，3-4min下处理的纳米复合载体的包埋率和保留率都明显高于1-2min处理，但VA和VD的包埋率和保留率都分别在90％和80％以上，这表明经过超声处理的方法确实能够提高纳米复合载体的包埋效果和稳定性。VA和VD的生物可给率也均在80％以上，但1-2min处理的生物可给率明显低于3-4min处理，因此，纳米复合载体制备的优选超声时间为3-4min。

表5不同超声时间的纳米复合载体的粒径、PDI、电位、包埋率、保留率、生物可给率对比

实施例5

准确称量1g蛋黄卵磷脂、0.5g吐温80、32.4mg VA、0.9mg VD以及0～240μL风味剂橘皮精油；向其中加入4mL无水乙醇，将其置于55℃摇床中震荡至溶解；溶解后将溶液吸入5mL注射器中，并将其快速注入50mL浓度为0.02mol/L磷酸盐缓冲液(pH 5，0.15mol/LNaCl)中，一边注射一边以400r/min搅拌缓冲液，搅拌时间为30～60min；将其倒入旋蒸瓶中，旋转蒸发(55℃，真空度0.1MPa)去除乙醇，随后将其冰浴迅速冷却；在480W功率下将其超声处理4min，在4℃下静置过夜，最后充入N₂密封保存。

从表6中可以发现是否添加橘油对纳米复合载体组织形态的感官评分影响不大。当添加0-120mL橘油时，纳米复合载体的色泽都属于白色或带有微黄的颜色，微黄的颜色主要是橘油的颜色，当橘油含量不断增加后，纳米复合载体的颜色逐渐黄，接受度降低。在不添加橘油时，纳米复合载体的气味主要是蛋黄卵磷脂的味道，呈淡淡的蛋腥味，当加入橘油后，气味逐渐过渡为清新的橘油味，但橘油加入过度时，橘油气味越来越浓产生刺鼻味道。在不添加橘油或橘油添加量较多时，纳米复合载体的味道偏向于蛋黄味或浓烈的橘油味，在口感上接受度降低。综合纳米复合载体的色泽、气味、组织形态、味道来看，添加60-120μL橘油的纳米复合载体感官评分最高，此含量为橘油的最优添加量。

表6不同橘油添加量对感官评分的影响

实施例6

准确称量1g蛋黄卵磷脂、0.75g吐温80、48.6mg VA、1.4mg VD以及60μL风味剂橘皮精油；向其中加入4mL无水乙醇，将其置于55℃摇床中震荡至溶解；溶解后将溶液吸入5mL注射器中，并将其快速注入50mL浓度为0.01mol/L磷酸盐缓冲液(pH 5.5，0.15mol/L NaCl)中，一边注射一边以400r/min搅拌缓冲液，搅拌时间为30～60min；将其倒入旋蒸瓶中，旋转蒸发(55℃，真空度0.1MPa)去除乙醇，随后将其冰浴迅速冷却；在480W功率下将其超声处理3min，在4℃下静置过夜，最后充入N₂密封保存。

对比例1

参照实施例6，仅替换壁材：

准确称量1g大豆卵磷脂、0.75g吐温80、48.6mg VA、1.4mg VD以及60μL风味剂橘皮精油；向其中加入4mL无水乙醇，将其置于55℃摇床中震荡至溶解；溶解后将溶液吸入5mL注射器中，并将其快速注入50mL浓度为0.01mol/L磷酸盐缓冲液(pH 5.5，0.15mol/L NaCl)中，一边注射一边以400r/min搅拌缓冲液，搅拌时间为30～60min；将其倒入旋蒸瓶中，旋转蒸发(55℃，真空度0.1MPa)去除乙醇，随后将其冰浴迅速冷却；在480W功率下将其超声处理3min，在4℃下静置过夜，最后充入N₂密封保存。

表7不同壁材种类的纳米复合载体的粒径、PDI、电位、包埋率、保留率、生物可给率对比

实施例6是在所有优选条件下用蛋黄卵磷脂制备的橘味VA-VD-蛋黄卵磷脂纳米复合载体，对比例1是参照实施例6，仅将壁材替换为大豆卵磷脂的条件下制备的橘味VA-VD-大豆卵磷脂纳米复合载体。两者对比可以发现，大豆卵磷脂纳米复合载体的粒径和PDI明显高于蛋黄卵磷脂纳米复合载体，而大豆卵磷脂纳米复合载体的VA和VD包埋率、保留率和生物可给率明显低于蛋黄卵磷脂纳米复合载体。这种情况与大豆卵磷脂在乙醇中的溶解度有关，在相同条件下，大豆卵磷脂无法完全溶解，因此只有部分溶解的大豆卵磷脂可以作为壁材与橘味VA-VD形成纳米复合载体，壁材的利用率较低导致了整体样品的均一性和分散性较差。壁材数量的减少使得包封的VA和VD数量减少，未包封的VA和VD容易受到肠液和胃液酸性环境的影响从而失去活性，降低了生物可给率。对比了两种磷脂壁材种类，可以发现橘味VA-VD-大豆卵磷脂纳米复合载体具有良好的均一性、分散性和稳定性，具有良好的风味和口感，感官接受度高并且生物可给率高，具有在人体内消化吸收效果良好的潜力。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的范围之内。

Claims

1.一种橘味维生素A-维生素D纳米复合载体的制备方法，其特征在于，是以维生素A、维生素D作为芯材，以蛋黄卵磷脂作为壁材，以橘皮精油作为风味剂，吐温80作为助剂；将芯材、壁材、风味剂以及助剂溶解在乙醇中，获得混合液A；再将混合液A与水化介质充分混合进行水化，获得混合液B；随后通过旋蒸除去混合液B中的乙醇，最后进行超声处理，得到橘味VA-VD纳米复合载体。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，芯材与壁材的芯壁比为1:(5-50)。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，吐温80与蛋黄卵磷脂的质量比为(0.25-1):1。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，风味剂相对壁材的用量为(60-240)μg/g。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，混合液A中蛋黄卵磷脂的浓度为0.2-1.0g/mL。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，超声处理的条件是240～720W冰浴超声1-5min。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，混合液A与水化介质的体积比为1:(5-30)。

8.根据权利要求1-7任一项所述的方法，其特征在于，水化介质包括磷酸盐缓冲液、柠檬酸盐缓冲液、碳酸盐缓冲液、醋酸盐缓冲液中的一种；水化介质的浓度为0.01-0.05mol/L，pH为4.5-7.4；水化介质含有0.15mol/L NaCl；水化介质含或不含60g/L葡萄糖酸钙、30g/L硫酸亚铁、3g/L葡萄糖酸锌中的一种或多种。

9.权利要求1-8任一项所述方法制备得到的一种一种橘味维生素A-维生素D纳米复合载体。

10.权利要求9所述的一种橘味维生素A-维生素D纳米复合载体在营养强化剂制备中的应用。