CN116268366A - 一种京尼平交联的玉米醇溶蛋白Pickering乳液及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种京尼平交联的玉米醇溶蛋白Pickering乳液及其制备方法，属于食品科学和食品添加剂技术领域。本发明制备方法具体包括：将玉米醇溶蛋白分散在乙醇溶液中，之后通过抗溶剂沉淀法制备玉米醇溶蛋白/羧甲基壳聚糖纳米颗粒。将纳米颗粒溶液置于旋转蒸发仪中，蒸发掉乙醇和部分水。将制备的纳米颗粒注入京尼平溶液中，搅拌使其充分反应，制备京尼平交联的纳米颗粒。最后，利用高速分散机缓慢地将玉米油添加到纳米颗粒溶液中得到京尼平交联的玉米醇溶蛋白Pickering乳液。
Description
技术领域
本发明属于食品科学和食品添加剂技术领域，具体涉及一种京尼平交联的玉米醇溶蛋白Pickering乳液的制备方法。
背景技术
Pickering乳液是一种以固体颗粒作为稳定剂替代传统乳化剂的水包油或油包水乳液体系，因其独特的稳定性，广泛被应用于多个领域。起初，稳定Pickering乳液的固体颗粒主要为无机粒子，如二氧化硅、羟磷灰石等，但此类颗粒由于生物相容性、可降解能力和食用性差，严重限制了该乳液体系在食品、药品、化妆品等领域的应用。因此，寻找和开发食品级颗粒及其稳定的Pickering乳液具有重要意义。近年来，将具有成本低、用量少、环境友好、安全性高等特点的蛋白基颗粒用作皮克林乳液的稳定剂成为了研究的热点方向。
玉米醇溶蛋白作为玉米中发现的主要储存蛋白，往往具有较低的水溶性。玉米醇溶蛋白具有极高的疏水性，可通过反溶剂法自组装制得纳米颗粒，玉米醇溶蛋白纳米颗粒的主要缺点之一是其表面疏水性较高，这使得它们容易团聚和沉积。有相关发明利用玉米醇溶蛋白，将其单独作为乳液稳定剂来使用，但制备的乳液稳定性较差，放置一段时间就会出现分层、油析现象。例如：中国专利CN201810462755.1公开了一种玉米醇溶蛋白负载植物甾醇的纳米乳液的制备方法，乳液稳定性不高，贮藏一段时间容易出现乳析现象和破乳现象。
大部分研究通过将玉米醇溶蛋白与多糖、蛋白质等添加剂混合以改善其表面性能，但其稳定性能有限。另外，目前大部分发明利用蛋白构建乳液凝胶或者高内相乳液，作为脂肪替代物添加到肉制品等食品中，这些应用在香肠、乳制品、汤料、蛋糕等食品体系中已经广泛出现；例如中国专利CN202210136377.4公开一种玉米醇溶蛋白-甘草酸-壳聚糖稳定的Pickering乳液凝胶及其制备方法的制备方法，用于开发新型塑性油脂替代物；但是，这些报道构建的是乳液凝胶或者高内相乳液，一般都是固态或者半固态，不能用于液态场景的递送，限制了其在递送领域的应用，比如适合婴幼儿的或者咀嚼受限的老人病人的适口性好的液态产品的开发。
总之，虽然已开发了大量的乳液稳定剂，包括纳米颗粒、微凝胶颗粒等。但是，大部分的乳液稳定剂需通过复杂的修饰手段制备，存在能耗较高、工艺较繁琐，生产成本高等问题，或者是存在乳液稳定性有待提高、乳液非液态而限制其应用等问题。
发明内容
为了解决上述至少一个问题，本发明提供了一种京尼平交联的玉米醇溶蛋白Pickering乳液的制备方法。本发明克服了玉米醇溶蛋白本身的强疏水性、单一的玉米醇溶蛋白颗粒难以稳定Pickering乳液问题，也解决了现有技术中利用纳米颗粒稳定Pickering乳液的大部分效果不佳、颗粒稳定性差、容易产生聚集现象的问题，制备了液态的玉米醇溶蛋白Pickering乳液，具有操作简单、安全、成本低，适合大规模工业化生产与加工的优点，在生物活性物质的液态递送方面具有广阔的前景。
本发明的第一个目的是提供一种京尼平交联的玉米醇溶蛋白Pickering乳液，所述的乳液中含有玉米醇溶蛋白、羧甲基壳聚糖、京尼平、玉米油。
在本发明的一种实施方式中，乳液外观呈现淡蓝色。
本发明的第二个目的是提供所述京尼平交联的玉米醇溶蛋Pickering乳液的制备方法；所述制备方法，包括：将玉米醇溶蛋白的乙醇分散液滴加到羧甲基壳聚糖溶液中，搅拌，获得玉米醇溶蛋白/羧甲基壳聚糖纳米颗粒，然后去除乙醇和部分水，控制玉米醇溶蛋白/羧甲基壳聚糖纳米颗粒的浓度为0.8％-2.0％w/w；再注入一定量的京尼平溶液，制备京尼平交联的玉米醇溶蛋白/羧甲基壳聚糖纳米颗粒，即复合固体颗粒；利用高速分散机缓慢地将玉米油添加到复合固体颗粒中得到京尼平交联的玉米醇溶蛋白Pickering乳液。
在本发明的一种实施方式中，玉米醇溶蛋白和羧甲基壳聚糖的质量比控制在2:1-10:1。
在本发明的一种实施方式中，所述玉米醇溶蛋白/羧甲基壳聚糖纳米颗粒的浓度为1.5％w/w。
在本发明的一种实施方式中，所述的京尼平溶液为京尼平水溶液，浓度为4～40mmol/L。
在本发明的一种实施方式中，每100mL玉米醇溶蛋白/羧甲基壳聚糖纳米颗粒溶液中，添加浓度为4～40mmol/L的京尼平溶液2-5mL。
在本发明的一种实施方式中，玉米油和纳米颗粒溶液的体积比控制在8:2-2:8。
在本发明的一种实施方式中，玉米油和纳米颗粒溶液的体积比为2:8。
在本发明的一种实施方式中，所述Pickering乳液中包埋有功能因子或营养物质；所述功能因子或营养物质是在高速分散机使用的过程中添加进去。
在本发明的一种实施方式中，所述Pickering乳液的制备方法，包括如下步骤：
(1)将玉米醇溶蛋白分散在乙醇溶液中，搅拌至完全溶解；
(2)将适量的壳聚糖溶于一定质量分数的NaOH溶液中碱化；
(3)将异丙醇溶液及氯乙酸溶液分别加入步骤(2)得到的溶液中，反应一段时间之后升温，水浴搅拌一段时间，制备羧甲基壳聚糖。
(4)将步骤(1)得到的溶液滴加至羧甲基壳聚糖溶液中，在一定搅拌速度下搅拌，通过抗溶剂沉淀法制备玉米醇溶蛋白/羧甲基壳聚糖纳米颗粒。
(5)将步骤(4)得到的纳米颗粒溶液置于旋转蒸发仪中，蒸发掉乙醇和部分水，控制最终纳米颗粒的浓度。
(6)将步骤(5)得到的溶液中注入一定量的京尼平溶液，制备京尼平交联的玉米醇溶蛋白/羧甲基壳聚糖纳米颗粒。
(7)利用高速分散机缓慢地将玉米油添加到复合固体颗粒中得到京尼平交联的玉米醇溶蛋白Pickering乳液。
在本发明的一种实施方式中，步骤(1)所述的醇溶蛋白和氢氧化钠溶液的用量比为5～15mg：1mL。
在本发明的一种实施方式中，步骤(1)中乙醇溶液浓度为75％(v/v)。
在本发明的一种实施方式中，步骤(2)所述的壳聚糖添加量为10-20g，NaOH溶液的质量分数为50-60％。
在本发明的一种实施方式中，步骤(3)中，每10-20g的壳聚糖，所述的异丙醇添加量为150-200mL，氯乙酸添加量为15-20mL，制备而成的羧甲基壳聚糖取代度≥90％。
在本发明的一种实施方式中，步骤(3)中是在室温反应3h。
在本发明的一种实施方式中，步骤(3)中水浴搅拌，是在70℃搅拌3h。
在本发明的一种实施方式中，步骤(7)中高速分散机的转速在9000-17000rpm。
本发明的第三个目的是提供京尼平交联的玉米醇溶蛋白Pickering乳液的应用。
在本发明的一种实施方式中，所述应用，是在食品、药品、化妆品等领域的应用。
在本发明的一种实施方式中，所述应用能满足其在食品、药品、化妆品等多个领域的应用，制备的液态乳液能够对脂溶性功能因子等多种生物活性物质的进行包埋、递送，有效提升功能因子的生物可及性和生物利用度，为功能因子递送领域的应用提供新方向。
本发明的有益效果：
(1)本发明将玉米醇溶蛋白与多糖羧甲基壳聚糖复合得到的京尼平交联的玉米醇溶蛋白Pickering乳液，为液态的Pickering乳液，适合液态场景的物质包埋、递送，比如适合婴幼儿的或者咀嚼受限的老人病人的适口性好的液态产品的开发。
(2)同时，本发明使用的多糖-羧甲基壳聚糖，作为一种水溶性、无毒、可生物降解和生物相容性好的两亲性物质，它具有抗菌、抗氧化等良好的生物活性作用。
(3)本发明的液态Pickering乳液，稳定指数可达90％左右，稳定性能好。
(4)本发明方法，不需要复杂的修饰手段制备，具有操作简单、安全、成本低，适合大规模工业化生产与加工的优点，在生物活性物质的液态递送方面具有广阔的前景。
附图说明
图1为本发明的皮克林(Pickering)乳液的制备流程图。
图2为含有不同玉米醇溶蛋白和羧甲基壳聚糖比例的复合纳米颗粒的对比；A为平均粒径，B为电位，C为制备的纳米颗粒溶液。
图3为不同实施例和对比例所获得的皮克林乳液外观图像。其中A为实施例1，B为实施例2，C为对比例1，D为对比例2，E为对比例3。
具体实施方式
本发明中涉及的百分比，没有特别说明的，为质量百分比。
下面结合实施例对本发明作进一步的描述，但本发明的实施方式不限于此。
图1为本发明的皮克林(Pickering)乳液的制备流程图。如图1所示，本发明首先制备了羧甲基壳聚糖，之后通过抗溶剂沉淀法构建了玉米醇溶蛋白/羧甲基壳聚糖纳米颗粒，在制备的纳米颗粒溶液中注入京尼平溶液，发生交联反应。最后，向溶液中添加玉米油，通过高速剪切使其充分乳化，从而制备成京尼平交联的玉米醇溶蛋白Pickering乳液。
实施例1
一种京尼平交联的玉米醇溶蛋白Pickering乳液的制备方法，包括如下步骤：
(1)将1g玉米醇溶蛋白分散在50mL 75％乙醇溶液中，搅拌至完全溶解；
(2)将15g壳聚糖溶于55％的NaOH溶液中碱化；
(3)将150mL异丙醇溶液及20mL氯乙酸溶液分别加入步骤(2)得到的溶液中，室温下反应3h，之后升温至70℃，水浴强搅3小时，制备羧甲基壳聚糖。
(4)将步骤(1)得到的溶液滴加至150mL羧甲基壳聚糖溶液中，控制玉米醇溶蛋白与羧甲基壳聚糖质量比为2:1，在700rpm下搅拌1h，通过抗溶剂沉淀法制备玉米醇溶蛋白/羧甲基壳聚糖纳米颗粒。
(5)将步骤(4)得到的纳米颗粒溶液置于旋转蒸发仪中，蒸发掉乙醇和部分水，保持最终体系中颗粒浓度为1.5％。
(6)将步骤(5)得到的溶液中注入2mL的京尼平溶液(5mmol/L)，40℃搅拌3h，充分反应，制备京尼平交联的玉米醇溶蛋白/羧甲基壳聚糖纳米颗粒，即复合固体颗粒。
(7)利用高速分散机(17000rpm,3min)缓慢地将玉米油添加到复合固体颗粒中，玉米油和纳米颗粒溶液的体积比为5:5，得到京尼平交联的玉米醇溶蛋白Pickering乳液。
实施例2
(1)将1g玉米醇溶蛋白分散在50mL75％乙醇溶液中，搅拌至完全溶解；
(2)将15g壳聚糖溶于55％的NaOH溶液中碱化；
(3)将150mL异丙醇溶液及20mL氯乙酸溶液分别加入步骤(2)得到的溶液中，室温下反应3h，之后升温至70℃，水浴强搅3小时，制备羧甲基壳聚糖。
(4)将步骤(1)得到的溶液滴加至150mL羧甲基壳聚糖溶液中，控制玉米醇溶蛋白与羧甲基壳聚糖质量比为2:1，在700rpm下搅拌1h,通过抗溶剂沉淀法制备玉米醇溶蛋白/羧甲基壳聚糖纳米颗粒。
(5)将步骤(4)得到的纳米颗粒溶液置于旋转蒸发仪中，蒸发掉乙醇和部分水，保持最终体系中颗粒浓度为1.5％。
(6)将步骤(5)得到的溶液中注入5mL的京尼平溶液(10mmol/L)，40℃搅拌3h，充分反应，制备京尼平交联的玉米醇溶蛋白/羧甲基壳聚糖纳米颗粒。
(7)利用高速分散机(17000rpm，3min)缓慢地将玉米油添加到复合固体颗粒中，玉米油和纳米颗粒溶液的体积比为2:8，得到京尼平交联的玉米醇溶蛋白Pickering乳液。
对比例1
(1)将1g玉米醇溶蛋白分散在50mL75％乙醇溶液中，搅拌至完全溶解；
(2)将15g壳聚糖溶于55％的NaOH溶液中碱化；
(3)将150mL异丙醇溶液及20mL氯乙酸溶液分别加入步骤(2)得到的溶液中，室温下反应3h，之后升温至70℃，水浴强搅3小时，制备羧甲基壳聚糖。
(4)将步骤(1)得到的溶液滴加至150mL羧甲基壳聚糖溶液中，控制玉米醇溶蛋白与羧甲基壳聚糖质量比为2:1，在700rpm下搅拌1h,通过抗溶剂沉淀法制备玉米醇溶蛋白/羧甲基壳聚糖纳米颗粒。
(5)将步骤(4)得到的纳米颗粒溶液置于旋转蒸发仪中，蒸发掉乙醇和部分水，保持最终体系中颗粒浓度为2.5％。
(6)将步骤(5)得到的溶液中注入2mL的京尼平溶液(50mmol/L)，40℃搅拌3h，充分反应，制备京尼平交联的玉米醇溶蛋白/羧甲基壳聚糖纳米颗粒。
(7)利用高速分散机(17000rpm,3min)缓慢地将玉米油添加到复合固体颗粒中，玉米油和纳米颗粒溶液的体积比为5:5，得到京尼平交联的玉米醇溶蛋白Pickering乳液。
对比例2
(1)将1g玉米醇溶蛋白分散在50mL75％乙醇溶液中，搅拌至完全溶解；
(2)将15g壳聚糖溶于55％的NaOH溶液中碱化；
(3)将150mL异丙醇溶液及20mL氯乙酸溶液分别加入步骤(2)得到的溶液中，室温下反应3h，之后升温至70℃，水浴强搅3小时，制备羧甲基壳聚糖。
(4)将步骤(1)得到的溶液滴加至150mL羧甲基壳聚糖溶液中，控制玉米醇溶蛋白与羧甲基壳聚糖质量比为2:1，在700rpm下搅拌1h,通过抗溶剂沉淀法制备玉米醇溶蛋白/羧甲基壳聚糖纳米颗粒。
(5)将步骤(4)得到的纳米颗粒溶液置于旋转蒸发仪中，蒸发掉乙醇和部分水，保持最终体系中颗粒浓度为1.5％。
(6)利用高速分散机(17000rpm,3min)缓慢地将玉米油添加到复合固体颗粒中，玉米油和纳米颗粒溶液的体积比为5:5，得到京尼平交联的玉米醇溶蛋白Pickering乳液。
对比例3
(1)将1g乳清分离蛋白分散在水溶液中，搅拌至完全溶解；
(2)将15g壳聚糖溶于55％的NaOH溶液中碱化；
(3)将150mL异丙醇溶液及20mL氯乙酸溶液分别加入步骤(2)得到的溶液中，室温下反应3h，之后升温至70℃，水浴强搅3小时，制备羧甲基壳聚糖。
(4)将步骤(1)得到的溶液加入150mL羧甲基壳聚糖溶液中，控制乳清蛋白与羧甲基壳聚糖质量比为2:1，在700rpm下搅拌1h。
(5)将步骤(4)得到的溶液置于旋转蒸发仪中，蒸发掉乙醇和部分水，保持最终体系中乳清分离蛋白和羧甲基壳聚糖总浓度为1.5％。
(6)利用高速分散机(17000rpm,3min)缓慢地将玉米油添加到溶液中，玉米油和溶液的体积比为5:5，得到Pickering乳液。
将制备得到的Pickering乳液倒入样品瓶中，静置在4℃条件下，分别观察1小时后和1天后样品瓶中乳液的总高度(Ht)以及乳化层的高度(He)并测量。
根据公式(1)(2)计算乳液1天后的稳定指数。
表1不同实施例和对比例制备的皮克林乳液1天后的的稳定指数
| 样品 | 稳定指数(％) |
| 实施例1 | 90.12±0.12 |
| 实施例2 | 85.71±0.41 |
| 对比例1 | 47.44±0.66 |
| 对比例2 | 66.59±0.21 |
| 对比例3 | 62.13±0.13 |
图2为含有不同玉米醇溶蛋白和羧甲基壳聚糖比例的复合纳米颗粒的平均粒径。从图2A可以看出京尼平交联的玉米醇溶蛋白和羧甲基壳聚糖具有较小的颗粒粒径，并且从图2B的电位可以看出，构成的纳米颗粒带有较强的负电荷，具有较好的稳定性。从图2C的表观图片可以看出，纳米颗粒溶液均匀且没有沉淀。
图3为不同实施例和对比例所获得的皮克林乳液外观图像。其中A为实施例1，B为实施例2，C为对比例1，D为对比例2，E为对比例3。从图3中可以看出利用京尼平交联过的纳米颗粒用于稳定的玉米醇溶蛋白Pickering乳液具有良好的稳定性，纳米颗粒浓度和交联剂的含量是重要影响因素，交联剂含量过高会导致乳液形成凝胶，并且出现严重分层。另外，使用其他类型的蛋白和没有添加京尼平交联剂的对比例也出现了分层，说明利用玉米醇溶蛋白和京尼平交联形成的纳米颗粒能够有效稳定乳液。
Claims (10)
1.一种京尼平交联的玉米醇溶蛋Pickering乳液的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：将玉米醇溶蛋白的乙醇分散液滴加到羧甲基壳聚糖溶液中，搅拌，获得玉米醇溶蛋白/羧甲基壳聚糖纳米颗粒，然后去除乙醇和部分水，控制玉米醇溶蛋白/羧甲基壳聚糖纳米颗粒的浓度为0.8％-2.0％w/w；再注入一定量的京尼平溶液，制备京尼平交联的玉米醇溶蛋白/羧甲基壳聚糖纳米颗粒，即复合固体颗粒；利用高速分散机缓慢地将玉米油添加到复合固体颗粒中得到京尼平交联的玉米醇溶蛋白Pickering乳液。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，玉米醇溶蛋白和羧甲基壳聚糖的质量比控制在2:1-10:1。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述玉米醇溶蛋白/羧甲基壳聚糖纳米颗粒的浓度为1.5％w/w。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的京尼平溶液浓度为4～40mmol/L。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，每100mL玉米醇溶蛋白/羧甲基壳聚糖纳米颗粒溶液中，添加浓度为4～40mmol/L的京尼平溶液2-5mL。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，玉米油和纳米颗粒溶液的体积比控制在8:2-2:8。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述Pickering乳液中包埋有功能因子或营养物质；所述功能因子或营养物质是在高速分散机使用的过程中添加进去。
8.权利要求1-7任一所述方法制备得到的Pickering乳液。
9.权利要求1-7任一所述方法或者权利要求9所述Pickering乳液的应用。
10.根据权利要求9所述的应用，包括用于食品、药品、化妆品领域，对功能因子进行包埋或递送。
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