CN115812840A - 一种杏仁蛋白稳定的高内相乳液的制备方法及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种杏仁蛋白稳定的高内相乳液的制备方法及其应用。制备方法，包括，第一步：杏仁粕预处理，包括粉碎和脱脂两项；第二步：杏仁分离蛋白的制备；第三步：制备杏仁分离蛋白稳定的高内相乳液。制备方法材料绿色易得，方法步骤合理。高内相乳液的应用，具有蛋黄酱类似的流变特性，可应用于替代蛋黄酱，可用于替代动物脂肪，作为人造奶油使用；可用作建立胃肠道药物包埋递送体系。
Description
技术领域
本发明涉及乳液制备技术领域，尤其涉及一种杏仁蛋白稳定的高内相乳液的制备方法及其应用。
背景技术
高内相乳液(highinternalphaseemulsions，HIPEs)，是一类分散相体积分数在74.05％以上的乳液，通常称为超浓缩乳液或凝胶乳液。HIPEs通常是高粘度和凝胶状的，这种特殊结构使其在功能保健食品、化妆品、支架材料和多孔聚合物模板中具有潜在应用。
传统乳状液由于其分散相的体积分数较小，因而其微观形貌具有互不相连的球形乳液液滴。与传统乳液类似，高内相乳液是在稳定剂的存在下由连续相与分散相共同组成的多组分乳液体系，其中连续相与分散相是互不相溶的，且体系是亚稳态的，具有热力学不稳定性，即随时间的推移，体系中两相易通过沉降、絮凝、聚结、相转变以及熟化等方式分离，最终发生破乳。但与传统乳液不同的是，高内相乳液的分散相体积分数更大(普通乳液的分散相体积分数30％～50％)。由于其分散相体积分数较高，分散相液滴不再是独立分散的球形，而是被连续相液膜分隔成无规则的多面体结构。因而，鉴于这种特殊的内部结构，以高内相乳液作为模板制备多孔材料，可以展现出传统乳液模板所无法比拟的优势，例如孔密度大、孔体积可调、界面膜面积大等特点。
乳液是热力学不稳定的体系，而高内相乳液极高的内相体积分数会导致分散相液滴之间易发生聚集和破乳现象，需要大量的表面活性物质吸附在相界面以降低界面自由能，并形成具有较高机械强度的界面膜，以实现体系的动力学稳定。但是，由于相变引起的稳定性下降，HIPEs的应用仍存在一定的局限性和挑战性。另外，尽管在最近的研究中有许多种用于稳定Pickering乳液的稳定剂，但是用于稳定HIPEs的种类仍然有限。因此，需要开发更多的固体颗粒稳定剂以扩大HIPEs在食品和其他领域的应用。
近年来，Pickering乳液的稳定性已从使用无机粒子转向使用生物来源的粒子。使用由纤维素、壳聚糖、木质素、改性淀粉、类黄酮、脂质纳米颗粒、水溶性玉米醇溶蛋白、大豆蛋白、酪蛋白胶束以及微生物(如病毒和细菌)制成的颗粒来稳定Pickering乳液。采用有机分子的缺点是多分散性和频繁的表面改性以提高表面活性。生物纳米颗粒的胶体和润湿性在食品中的应用还很差。此外，大多数生物分子的表面活性很容易受到环境条件的影响，如pH值、离子浓度等。最近研究表明，使用淀粉、蛋白质、纤维素等生物来源的、生物相容性高、环境友好、无毒的天然高分子物质稳定HIPEs成为研究热点，食品级HIPEs作为活性物质的传递体系或作为脂肪替代物都具有巨大的潜力。与其它乳液体系相比，O/W型HIPEs的含水量较低，因此具有较长的保质期。大多数蛋白都为颗粒状，具有高营养价值，且基本为双亲性生物大分子，具有良好的乳化性能，可以吸附在油水界面，在生产稳定的、可生物降解的食品级HIPEs具有双重优势。其中，球状蛋白质是水包油乳液良好的乳化剂和稳定剂，当它吸附在油水界面时，趋于发生结构展开和重排，形成了黏弹性界面膜。
HIPEs的制备最重要的是处方组成及组分比例。但是制备方法也极其重要，因为制备方法不同和工艺不同，制备出纳米乳或微米乳的粒径、稳定性及其性质有较大差异。
一步乳化法制备HIPEs包括高速剪切均质、超声处理及手摇/涡旋等，其中高速剪切均质为最常用的制备方法。将分散相一次性加入到连续相中，使用高速剪切机对混合物进行剪切均质，通过控制剪切速率和剪切时间制备得到稳定的HIPEs。两步乳化法是先以高能量输入的方式(微射流、高压均质、超声等)制备内相体积分数较低的初始乳液，再以低能量输入的方式(高速剪切)在初始乳液中增加分散相的体积分数剪切制备得到HIPEs。
中国专利申请号201910985534.7，一种鳕鱼蛋白稳定的高内相乳液的制备方法及其应用，采用鳕鱼作为原料，制备出的高内相乳液可作为3D打印材料，蛋白制备成本高，步骤不够简单和清晰，应用单一。
为此，涉及一种杏仁蛋白稳定的高内相乳液的制备方法，解决以上问题。
发明内容
本发明为克服以上不足，提供一种杏仁蛋白稳定的高内相乳液的制备方法及其应用。
一种杏仁蛋白稳定的高内相乳液的制备方法，包括，
第一步、杏仁粕预处理
包括粉碎和脱脂两项；
(1)粉碎：
杏仁粕饼切成3～5cm小段，用中药粉碎机粉碎，粉碎后所得粉末经80～100目的筛网过滤得到杏仁粕粉，然后置于自封袋中，-20℃温度下保存备用；
(2)脱脂：
将过筛后的所述杏仁粕粉与正己烷混合，混合的料液比为1∶10(质量g/体积mL)，混合后在45℃温度下进行提取，搅拌提取时间为2h，然后静置1h，抽滤，收集固形物，在通风橱内自然干燥24h，干燥后经100目筛网过滤后得到脱脂杏仁粕粉，将所述脱脂杏仁粕粉置于自封袋中，-20℃温度下保存备用；
第二步：杏仁分离蛋白的制备
采取碱溶酸沉的方法制备杏仁分离蛋白，称取所述脱脂杏仁粕粉溶于去离子水中，料水比为1:20(质量g/体积mL)，在室温下分散均匀后，用2mol/L的NaOH溶液调节pH至9.0，搅拌2h后离心10min，离心时采用的离心力为10000g，离心时控制温度为4℃，重复进行两次以上步骤得到上清液；
将上清液合并后，用2mol/L的HCl溶液调节pH至4.5，以沉淀蛋白质，搅拌1h，静置1h后，离心10min，离心力为10000g，离心温度控制在4℃，将离心后收集到的沉淀物重新溶解在去离子水中，调节溶液pH至7.0；将溶解后所得到的溶液在-80℃下，预冻24h进行干燥，干燥后得到杏仁分离蛋白质，将杏仁分离蛋白质密封保存在-20℃条件下备用；
第三步：制备杏仁分离蛋白稳定的高内相乳液
准确称取一定量的杏仁分离蛋白质溶于有0.02wt％叠氮钠的去离子水中，室温搅拌2h至充分溶解，置于4℃冰箱过夜水化后得到水化杏仁分离蛋白质溶液，用去离子水将水化杏仁分离蛋白质溶液稀释至所需浓度后即可制备得到高内相乳液。
优选的，所述中药粉碎机为CS-1000Y，生产厂家为武义海纳电器有限公司。
优选的，所述碱溶酸沉的方法参考论文，作者DuMX，Xie JH，etal，论文名称为《Extraction，physicochemicalcharacteristics andfunctionalpropertiesofMungbeanprotein》，摘自《Food Hydrocolloids》2018年76，第131-140页。
优选的，采用凯氏定氮法测定蛋白质含量，结果表明干基杏仁分离蛋白质含量高于89％。
优选的，杏仁分离蛋白质溶液稀释至质量百分比为1.0wt％，水相pH值为2.5时，制作而成的高内相乳液，稳定性最佳，4℃储藏8个月，没发生破乳和油析出，且用料最少，成本最低。
优选的，水相pH值为2.5时制备的高内相乳液，具有蛋黄酱类似的流变特性，可应用于替代蛋黄酱，可用于替代动物脂肪，作为人造奶油使用。
优选的，水相pH值为2.5时制备的高内相乳液，可应用于治疗肠癌。
优选的，水相pH值为2.5时制备的高内相乳液，可用作建立胃肠道药物包埋递送体系，即将药物包埋其中递送到肠胃后缓释出药物。
本发明的有益效果是：
本发明所述的一种杏仁蛋白稳定的高内相乳液的制备方法及其应用，具有以下几大优势：
1、所选用的蛋白为天然植物蛋白-杏仁分离蛋白，材料绿色安全，易得，成本低，步骤清晰，简单实用；
2、杏仁分离蛋白质溶液水相pH值为2.5时，可制备出稳定性极佳的高内相乳液4℃储藏8个月，没发生破乳和油析出；
3、杏仁分离蛋白质溶液稀释至质量百分比为1.0wt％时，可制备出稳定性极佳的高内相乳液且用料最少，成本最低；
4、杏仁蛋白稳定的高内相乳液可应用于食品，具有蛋黄酱类似的流变特性，可应用于替代蛋黄酱，可用于替代动物脂肪，作为人造奶油使用，降低胆固醇的摄入量，并有助于开发新型功能食品。
5、杏仁蛋白稳定的高内相乳液可应用于医药，可应用于治疗肠癌或者可用作建立胃肠道药物包埋递送体系，即将药物包埋其中递送到肠胃后缓释出药物。
附图说明
图1为不同pH水相制备的高内相乳液的状态图及在4℃贮藏8个月后的状态图；
图2为不同pH水相新制备的高内相乳液的光学显微镜下的乳滴状态图片；
图3为不同浓度制备的高内相乳液的状态图及在4℃贮藏8个月后的状态图；
图4为高内相乳液制备的流程图；
具体实施方式
以下将结合本发明的实施例参照附图进行详细叙述。
一种杏仁蛋白稳定的高内相乳液的制备方法，包括，
第一步、杏仁粕预处理
包括粉碎和脱脂两项；
(1)粉碎：
杏仁粕饼切成3～5cm小段，用中药粉碎机粉碎，粉碎后所得粉末经80～100目的筛网过滤得到杏仁粕粉，然后置于自封袋中，-20℃温度下保存备用；
(2)脱脂：
将过筛后的所述杏仁粕粉与正己烷混合，混合的料液比为1∶10(质量g/体积mL)，混合后在45℃温度下进行提取，搅拌提取时间为2h，然后静置1h，抽滤，收集固形物，在通风橱内自然干燥24h，干燥后经100目筛网过滤后得到脱脂杏仁粕粉，将所述脱脂杏仁粕粉置于自封袋中，-20℃温度下保存备用；
第二步：杏仁分离蛋白的制备
采取碱溶酸沉的方法制备杏仁分离蛋白，称取所述脱脂杏仁粕粉溶于去离子水中，料水比为1:20(重量g/体积mL)，在室温下分散均匀后，用2mol/L的NaOH溶液调节pH至9.0，搅拌2h后离心10min，离心时采用的离心力为10000g，离心时控制温度为4℃，重复进行两次以上步骤得到上清液；
将上清液合并后，用2mol/L的HCl溶液调节pH至4.5，以沉淀蛋白质，搅拌1h，静置1h后，离心10min，离心力为10000g，离心温度控制在4℃，将离心后收集到的沉淀物重新溶解在去离子水中，调节溶液pH至7.0；将溶解后所得到的溶液在-80℃下，预冻24h进行干燥，干燥后得到杏仁分离蛋白质，将杏仁分离蛋白质密封保存在-20℃条件下备用；
第三步：制备杏仁分离蛋白稳定的高内相乳液
准确称取一定量的杏仁分离蛋白质溶于有0.02wt％叠氮钠的去离子水中，室温搅拌2h至充分溶解，置于4℃冰箱过夜水化后得到水化杏仁分离蛋白质溶液，用去离子水将水化杏仁分离蛋白质溶液稀释至所需浓度后即可得到高内相乳液。
优选的，所述中药粉碎机为CS-1000Y，生产厂家为武义海纳电器有限公司。
优选的，所述碱溶酸沉的方法参考论文，作者DuMX，Xie JH，etal，论文名称为《Extraction，physicochemicalcharacteristics andfunctionalpropertiesofMungbeanprotein》，摘自《Food Hydrocolloids》2018年76，第131-140页。
优选的，采用凯氏定氮法测定蛋白质含量，结果表明干基杏仁分离蛋白质含量高于89％。
实施例一
制备不同pH水相的高内相乳液：
将上述过夜水合的杏仁分离蛋白溶液稀释至质量百分比c＝1.0wt％，调节水相pH值分别为1.8，2.0，2.5，3.0，加入大豆油，油水相比为0.75，用细胞超声破碎仪，超声8s，形成HIPEs，4℃保存备用；效果如图1所示。
实施例二
制备不同蛋白浓度的高内相乳液：
将上述过夜水合的杏仁分离蛋白溶液分别稀释至质量百分比(wt％)分别为0.5，1.0，2.0，4.0，水相pH值为2.5，加入大豆油，油水相比为0.75，用细胞超声破碎仪，超声8s，形成HIPEs，4℃保存备用；效果如图3所示。
得出结论，杏仁分离蛋白质溶液稀释至质量百分比为1.0wt％，水相pH值为2.5时，制作而成的高内相乳液，稳定性最佳，即4℃储藏8个月，没发生破乳和油析出；且用料最少，成本最低。
使用方法：
不同pH高内相乳液可建立胃肠道药物包埋递送体系；不同浓度高内相乳液可以用来仿制饱和脂肪酸的质构特性，用于制备低脂食品，可用于替代动物脂肪或人造奶油。
一种杏仁蛋白稳定的高内相乳液的应用，具有蛋黄酱类似的流变特性，可应用于替代蛋黄酱，可用于替代动物脂肪，作为人造奶油使用。
一种杏仁蛋白稳定的高内相乳液的应用，可包埋和传递一些水溶性和稳定性差功能性的生物物质，提高其生物利用度，HIPEs的封装可以有效解决上述问题。此外，由于HIPEs内相体积较高，可提高活性物质的负载量，同时具有更好的贮藏稳定性和保质期。杏仁蛋白稳定的高内相乳液可用作建立胃肠道药物包埋递送体系，即将药物包埋其中递送到肠胃后缓释出药物。
能够用于类蛋黄酱乳液替代蛋黄酱的关键是所选用的蛋白为天然植物蛋白-杏仁分离蛋白，通过杏仁分离蛋白制备得到的高内向乳液具有蛋黄酱类似的流变特性，因此可以用于替代蛋黄酱。
高内相乳液的制备是通过一步低能法将蛋白质分散体和食用油混合，制备方法简单，绿色低能，开发了一种新型HIPE。其流变特性与蛋黄酱类似，可以替代蛋黄酱，降低胆固醇的摄入量，同时拓展功能性植物蛋白于乳液类食品种的应用范畴。
利用高内相乳液内相体积比为75％(即植物油与杏仁分离蛋白悬浮液体积比为3：1)，且水相pH为2.5，由于其流变特性与绿色健康，因此，基于杏仁分离蛋白的高内相乳液是食品结构和低脂替代的的良好替代品，并有助于开发新型功能食品。
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 (8)
1.一种杏仁蛋白稳定的高内相乳液的制备方法，其特征在于，包括，
第一步、杏仁粕预处理
包括粉碎和脱脂两项；
(1)粉碎：
杏仁粕饼切成3～5cm小段，用中药粉碎机粉碎，粉碎后所得粉末经80～100目的筛网过滤得到杏仁粕粉，然后置于自封袋中，-20℃温度下保存备用；
(2)脱脂：
将过筛后的所述杏仁粕粉与正己烷混合，混合的料液比为1:10(质量g/体积mL)，混合后在45℃温度下进行提取，搅拌提取时间为2h，然后静置1h，抽滤，收集固形物，在通风橱内自然干燥24h，干燥后经100目筛网过滤后得到脱脂杏仁粕粉，将所述脱脂杏仁粕粉置于自封袋中，-20℃温度下保存备用；
第二步：杏仁分离蛋白的制备
采取碱溶酸沉的方法制备杏仁分离蛋白，称取所述脱脂杏仁粕粉溶于去离子水中，料水比为1:20(质量g/体积mL)，在室温下分散均匀后，用2mol/L的NaOH溶液调节pH至9.0，搅拌2h后离心10min，离心时采用的离心力为10000g，离心时控制温度为4℃，重复进行两次以上步骤得到上清液；
将上清液合并后，用2mol/L的HCl溶液调节pH至4.5，以沉淀蛋白质，搅拌1h，静置1h后，离心10min，离心力为10000g，离心温度控制在4℃，将离心后收集到的沉淀物重新溶解在去离子水中，调节溶液pH至7.0；将溶解后所得到的溶液在-80℃下，预冻24h进行干燥，干燥后得到杏仁分离蛋白质，将杏仁分离蛋白质密封保存在-20℃条件下备用；
第三步：制备杏仁分离蛋白稳定的高内相乳液
准确称取一定量的杏仁分离蛋白质溶于有0.02wt％叠氮钠的去离子水中，室温搅拌2h至充分溶解，置于4℃冰箱过夜水化后得到水化杏仁分离蛋白质溶液，用去离子水将水化杏仁分离蛋白质溶液稀释至所需浓度后即可制备得到高内相乳液。
2.根据权利要求1所述的一种杏仁蛋白稳定的高内相乳液的制备方法，其特征在于，所述中药粉碎机为CS-1000Y，生产厂家为武义海纳电器有限公司。
3.根据权利要求2所述的一种杏仁蛋白稳定的高内相乳液的制备方法，其特征在于，所述碱溶酸沉的方法参考论文，作者DuMX，XieJH，etal，论文名称为《Extraction，physicochemicalcharacteristics andfunctionalpropertiesofMungbeanprotein》，摘自刊物《Food Hydrocolloids》2018年76，第131-140页。
4.根据权利要求3所述的一种杏仁蛋白稳定的高内相乳液的制备方法，其特征在于，采用凯氏定氮法测定蛋白质含量，结果表明干基杏仁分离蛋白质含量高于89％。
5.根据权利要求4所述的一种杏仁蛋白稳定的高内相乳液的制备方法，其特征在于，杏仁分离蛋白质溶液稀释至质量百分比为1.0wt％，水相pH值为2.5时，制作而成的高内相乳液，稳定性最佳，即4℃储藏8个月，没发生破乳和油析出；且用料最少，成本最低。
6.根据权利要求1-5所述的一种杏仁蛋白稳定的高内相乳液的应用，其特征在于，可应用于替代蛋黄酱，可用于替代动物脂肪，作为人造奶油使用。
7.根据权利要求1-5所述的一种杏仁蛋白稳定的高内相乳液的应用，其特征在于，可应用于治疗肠癌。
8.根据权利要求1-5所述的一种杏仁蛋白稳定的高内相乳液的应用，其特征在于，可用作建立胃肠道药物包埋递送体系。
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2022
- 2022-12-05 CN CN202211550357.8A patent/CN115812840A/zh active Pending
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