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抗胃环境胁迫的高稳定性玉米内源组分乳液制备步骤及界面张力测定
来源:中国农业科学院农产品加工研究所 浏览 248 次 发布时间:2024-08-12
食品药品通常需要将成分递送到肠道中进行吸收利用,乳液是一种很好的营养成分递送体系,通过制备成小液滴的水包油形式,可以极大提高液滴的比表面积,从而有利于后续油滴在肠道的吸收利用。然而由于胃中pH较低,且存在生物酶环境复杂、温度高、胃蠕动等环境胁迫,乳液往往会失稳甚至破乳,会造成乳液粒径增加、吸收利用效率低、营养物质暴露受损等,从而导致营养功能大打折扣。现有技术缺少在消化道中的观察,从而无法制备有效的胃稳定乳液以递送营养物质。专利CN202010448118.6用豌豆分离蛋白与菊粉在90℃条件下反应1-3h,使其发生美拉德反应,生成的结合物稳定乳液后以氯化钙交联制备乳液凝胶具备高胃环境下的稳定性,一方面用豌豆分离蛋白与菊粉结合的美拉德反应产物需要高温条件下生成,另一方面高胃环境下的稳定性是通过氯化钙交联形成致密的凝胶网络实现,而非乳液本身。目前为止,尚未有抗胃环境胁迫的高稳定乳液的制备的报道。
下面提供一种抗胃环境胁迫的高稳定性玉米内源组分乳液及其制备方法和应用,上述乳液具有较高的乳化能力和稳定性,在胃液消化阶段能够抵抗胃酸的高酸性化学胁迫、消化酶的生物胁迫、胃蠕动和人体内高温的物理胁迫等,实现对功能组分的保护,并将其顺利递送至肠道中。
制备步骤:
以玉米为原料,经干燥磨粉、除油、分级除杂、碱溶酸沉提取、透析、干燥后粉碎制得玉米谷蛋白;经湿法提取后粉碎制得玉米淀粉;经干燥磨粉、索氏提取后制得玉米油。
使用胰蛋白酶对玉米谷蛋白进行酶解,酶浓度为80500 U/g玉米谷蛋白,温度为50°C,pH为8,反应1.5 h,制得水解度为2%的玉米谷蛋白酶解产物。将玉米谷蛋白酶解产物溶于4°C水,水合2h,酶解产物与水的重量比为0.5:1,制得第一物料。
使用辛烯基琥珀酸酐OSA对玉米淀粉进行改性,制得取代度为0.020的OSA改性玉米淀粉,将其与水混合获得第二物料。
将第一物料与第二物料混合,其中玉米谷蛋白酶解产物和OSA改性玉米淀粉的重量比为0.5:1,二者总质量与水的重量比为0.1:1,调节pH至7,4℃反应2h,制得第三物料。
将玉米油加入第三物料中获得第四物料,其中玉米油的用量为45重量%。随后将第四物料在常温下进行剪切处理,剪切速率为12000 r/min,时间为5min。即获得玉米内源组分乳液。
此方法的优点:
(1)以玉米谷蛋白酶解产物为原料,将其与OSA改性玉米淀粉和玉米油复合,玉米谷蛋白酶解后,暴露出更多的亲水氨基酸,亲水性大大提高,有利于更好地稳定油水界面;同时在酸性条件下,酶解蛋白产物的电位也明显上升,有利于与OSA改性淀粉建立强相互作用;玉米谷蛋白的初始分子量较大,在胃消化过程中能更有效地抵抗消化酶的生物胁迫和胃蠕动的物理胁迫等。用OSA改性玉米淀粉,既能够提高玉米淀粉的乳化能力,降低界面压力、帮助稳定界面,又能够赋予玉米淀粉负电位,使其与正电玉米谷蛋白酶解物建立静电相互作用,在胃消化中提高抵抗生物酶、胃蠕动、盐离子等复杂的胁迫环境。因此,可以得到各组分相互作用较强的玉米内源组分乳液,其具有较高的乳化能力和稳定性,能有效降低乳液粒径,在贮藏过程中能显著提高乳液的稳定性和保质期;
(2)制备的玉米内源组分乳液在胃液消化阶段能够抵抗胃酸的高酸性化学胁迫、消化酶的生物胁迫、胃蠕动和人体内高温的物理胁迫等,同时能够抵抗前期的复杂口腔环境胁迫,在胃胁迫环境中有效防止液滴絮凝聚集甚至破乳、降低油水界面的界面张力、维持界面模量、界面稳定性和粒径稳定性,进而实现对功能组分的保护,将其顺利递送至肠道中进行肠道吸收,避免其在胃内苛性环境下被破坏;
(3)以水溶性低、乳化效果差、市场利用价值低的玉米谷蛋白作为主要原料,提高其利用价值;且方法绿色环保,工艺简单,适合工业化生产。
重点内容:
界面张力和界面模量的测定:采用界面张力仪测量仪测量油水界面的界面张力和界面模量。使用蠕动泵对水相液体进行更换,依次为不同样品的水溶液、口腔消化液、胃消化液、小肠消化液。
上述测试结果列于表1-3。
根据表1-3的数据可知,采用本方法制备的玉米内源组分乳液具有粒径小、稳定性好、乳化能力强、降低油水界面张力等优点,能够在胃液消化阶段抵抗胃环境胁迫,实现对功能组分的保护。进一步地,当玉米谷蛋白酶解产物的水解度在优选的1-4%范围内,乳液具有更高的稳定性。