磷脂酰膽堿納米乳液高壓均質(zhì)工藝研究!

目前，納米乳液制備技術(shù)已經(jīng)逐漸成熟，納米 乳液具有抗聚沉、制備利用穩(wěn)定、運(yùn)載營養(yǎng)素吸收 快速、毒副作用低等諸多特性，具有廣闊的市場前 景及發(fā)展?jié)摿Α?納米乳液的制備方法主要可分 為高能制備法和低能制備法。 低能制備法，主要分 為乳液轉(zhuǎn)變點(diǎn)法、相轉(zhuǎn)變點(diǎn)法及自乳化法，具有無 需機(jī)械能輸入、成本耗能較低等特點(diǎn)。 利用低能法 制備過程中需通過額外添加適量表面活性劑或助 表面活性劑以增強(qiáng)納米乳液的穩(wěn)定性。 高能制備 法主要是通過微射流、高壓均質(zhì)、超聲波等高能化 設(shè)備為乳液粒子輸入機(jī)械能， 使乳液在高機(jī)械條 件下破碎形成納米級(jí)乳滴，其均一穩(wěn)定。 近年來， 高能法納米乳液多以高壓微射流、 高壓均質(zhì)機(jī)及 超聲儀等設(shè)備制備。 高壓均質(zhì)是納米乳液的高效 制造技術(shù)， 用其制備的納米乳液具有產(chǎn)品均一穩(wěn) 定性強(qiáng)，制備效率高，催化劑及添加劑依賴需求度 低等優(yōu)點(diǎn)，并可提高產(chǎn)品流變特性，品質(zhì)安全，可 改善感官品質(zhì)等。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

大豆蛋白（蛋白含量 89.21%），購自山東省高 唐藍(lán)山集團(tuán)；大豆磷脂酰膽堿，上海楷洋生物技術(shù) 有限公司；β-胡蘿卜素，美國 Sigma 公司；葵花籽 油，中糧集團(tuán)福臨門壓榨一級(jí)葵花籽油；試驗(yàn)所需 基礎(chǔ)試劑均為分析純。

1.2 試驗(yàn)儀器

Ultra-Turrax T25 高速分散器， 德國 IKA 公 司；Zetasizer Nano-ZS90 光散射粒徑分析儀，英國 Malvern 公司；S22-2 型恒溫磁力攪拌器， 上海司 樂儀器有限公司；AL204 型分析天平， 梅特勒-托 利多儀器（上海）有限公司；PHS-3C 雷磁 pH 計(jì)， 上海精科；LW-1600FC 紫外可見分光光度計(jì)，上海菁華科技儀器有限公司； Turbiscan Lab Expert 濃縮體系穩(wěn)定性分析儀， 法 國 Formulaction 公 司；D-6L 超高壓均質(zhì)機(jī)， 美國 PhD 科技有 限 公 司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 大豆蛋白-磷脂酰膽堿納米乳液高壓均質(zhì)乳化工藝

首先將一定質(zhì)量的大豆蛋白與一定比 例的卵磷脂溶解于 98.5 g 磷酸鹽緩沖液中作為水 相， 另取 β-胡蘿卜素 0.01 g 溶于 5 g 葵花籽油中 作為油相，并采用磁力攪拌器充分?jǐn)嚢?，直?β胡蘿卜素完全溶解。 將油相與蛋白質(zhì)水相溶液混 合均一， 用高速分散器在 20 000 r/min 下分散 5 min，獲得粗乳液。 取適量粗乳液置于燒杯中，在高 壓均質(zhì)機(jī)內(nèi)進(jìn)行納米乳液制備， 最終得到大豆蛋 白-磷脂酰膽堿納米乳液。

1.3.2 大豆蛋白-磷脂酰膽堿納米乳液高壓均質(zhì)

乳化制備工藝響應(yīng)面優(yōu)化 以大豆蛋白-磷脂酰 膽堿納米乳液的平均粒徑、PDI 及乳化產(chǎn)率為考 察指標(biāo)，通過單因素試驗(yàn)考察大豆蛋白含量、磷脂 酰膽堿含量、 高壓均質(zhì)壓力及均質(zhì)次數(shù)對(duì) 3 個(gè)指 標(biāo)的影響規(guī)律。 進(jìn)一步利用 Design-Expert 軟件對(duì) 試驗(yàn)進(jìn)行響應(yīng)面分析設(shè)計(jì)優(yōu)化試驗(yàn)結(jié)果， 選取大 豆蛋白含量 A（%）、磷脂酰膽堿含量 B（%）、高壓 均質(zhì)壓力 C（MPa）及均質(zhì)次數(shù) D（次）4 個(gè)因素為 自變量， 以粒徑 R1 （nm）、PDI R2 及乳化產(chǎn)率 R3 （%）為響應(yīng)值，設(shè)置三因素三水平進(jìn)行試驗(yàn)，如表 1 所示。

2 結(jié)果與討論

控制磷 脂酰膽堿添加量 2 mg/mL， 均質(zhì)壓力 120 MPa，均 值次數(shù) 4 次，調(diào)控大豆蛋白添加量分別為 0.5%， 1.0%，1.5%，2.0%，2.5%，3.0%，考察大豆蛋白含量 對(duì)納米乳液粒徑、ζ 電位、PDI、濁度及乳化產(chǎn)率的 影響規(guī)律。隨著蛋白添加量的增加，納米乳 液平 均 粒 徑 及 PDI 值呈先降低后增高的變化趨 勢(shì)，這可能是由于當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)量濃度為 5 mg/mL 時(shí)， 乳液液滴的平均粒徑最大， 分析認(rèn)為此時(shí)乳液中 的蛋白質(zhì)量濃度過低，即使全部吸附在油-水界面 仍未能達(dá)到飽和， 溶液中的小液滴因而發(fā)生聚合 現(xiàn)象，形成粒徑較大的液滴。 隨著大豆蛋白添加量 增加，更多大豆蛋白覆蓋于油水界面處、降低界面 張力，當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)量濃度為 15 mg/mL 時(shí)蛋白在液滴 表面形成緊密的界面膜， 乳液液滴粒徑相對(duì)較小 且其分布較為集中，此時(shí)乳液處于相對(duì)均一、穩(wěn)定 的狀態(tài)。 而過多添加大豆蛋白促進(jìn)了界面蛋白聚 集行為，限制了大豆蛋白在界面處的舒張展開，表 現(xiàn)出乳滴的粒徑部分增大， 此情況在濁度隨蛋白 添加量增加而增大上有所體現(xiàn)。 研究亦證實(shí)，過量 蛋白在高壓均質(zhì)時(shí)發(fā)生聚集或者結(jié)合形成亞膠束 和聚集體。磷脂酰膽堿作為一種高營養(yǎng)的天然乳化劑與 大豆蛋白結(jié)合形成復(fù)合物， 磷脂的疏水脂肪酸基 團(tuán)朝向空氣，親水的甘油磷酸酯基朝向水面排列， 降低水油間的界面張力， 從而有利于形成均一穩(wěn) 定的乳化液。 隨著磷脂酰膽堿添加量的增大，大 豆蛋白-磷脂酰膽堿納米乳液呈現(xiàn)逐漸降低的變 化趨勢(shì)，PDI 值呈現(xiàn)先降低后增大的變化趨勢(shì)，這 種現(xiàn)象表明納米乳液制備過程中磷脂酰膽堿與大 豆蛋白交互作用可使界面乳化層更為致密， 已有 研究表明適量大豆分離蛋白與磷脂酰膽堿之間通 過疏水作用力結(jié)合，磷脂酰膽堿尾部的疏水基團(tuán) 與大豆分離蛋白疏水區(qū)域更好地包裹油滴， 磷脂 酰膽堿頭部的親水基團(tuán)與大豆分離蛋白親水區(qū)域更好地延展到水相中， 形成有利于乳液穩(wěn)定的雙 親結(jié)構(gòu)，降低水相與油相間的界面張力。 而更高的 磷脂酰膽堿添加量并未進(jìn)一步降低納米乳液的平 均粒徑， 這是由于蛋白和磷脂酰膽堿的結(jié)合達(dá)到 飽和狀態(tài)， 更多的磷脂酰膽堿無法結(jié)合大豆蛋白 形成緊致的復(fù)合乳化界面層， 過多加入的磷脂酰 膽堿會(huì)單獨(dú)形成部分小粒徑納米乳滴， 擴(kuò)大了納 米乳液的粒徑分布范圍，表現(xiàn)為 PDI 值的增大。

3 結(jié)論

本研究以大豆蛋白為原料， 依托高壓均質(zhì)處 理技術(shù)制備納米乳液，對(duì)大豆蛋白-磷脂納米乳液 制備工藝進(jìn)行了優(yōu)化試驗(yàn)， 通過研究確定了大豆 蛋白-磷脂納米乳液均質(zhì)制備的最優(yōu)工藝參數(shù)為： 大豆蛋白添加量 1.5%， 大豆磷脂酰膽堿添加量 0.22%，高壓均質(zhì)壓力 100 MPa，此條件下大豆蛋 白-磷脂酰膽堿納米乳液平均粒徑 217.43 nm，TSI 為 3.02，乳化產(chǎn)率為 93.35%。