亚麻籽油富含ω-3多不饱和脂肪酸,特别是α-亚麻酸。亚麻籽油可通过细胞-细胞相互作用、细胞信号等预防和治疗糖尿病、心血管疾病、神经系统性疾病等。然而,ω-3多不饱和脂肪酸非常容易氧化产生脂质氢过氧化物。通过将亚麻籽油包封在不同形式的包封系统中,可以有效提高其生物利用度,减少其难闻的气味。与单壁材料相比,大豆分离蛋白(SPI)-壳聚糖复合壁材料显著提高了藻类油微胶囊的包埋率和氧化稳定性。辛烯基琥珀酸淀粉酯(SSOS)是一种常见的酯化变性淀粉,具有两亲性,常被当作乳化、增稠剂使用。
1 不同制备条件对SSOS包封纳米乳液表征的影响
2 共乳化剂SPI对纳米乳液表征的影响
如表1所示,随着SPI的比例从0%增加到33.3%,平均粒径从(218.1±3.9)nm显著增加到(244.0±3.0)nm,Zeta 电位从(-38.2±0.3)mV 显著降低到(-67.2±3.0)mV。当Zeta电位的绝对值大于30 mV时,认为系统相对稳定;绝对值越大,系统就越稳定。随着在pH 7环境加入SPI,此时SPI和SSOS均带负电荷,两者通过两亲性吸附在油水界面,而高静电排斥力可以防止乳液滴之间的聚集。
3 纳米乳液冻干粉末的性质表征
4 DSC分析
5 FTIR分析
6 纳米乳液的氧化稳定性
从图5A可以看出,NS和HS的初始氧化状态的PV((0.29±0.04)mg/kg和(0.12±0.01)mg/kg)明显高于散装油样品。据推测,是因为超声处理过程中发生了氧浸润,并促进了脂质氧化。超声乳化的作用机制是空化机制,空化过程中产生的空化泡崩溃时会产生局部高温和高压,这可能会加速体系的氧化反应,从而导致纳米乳液的PV更高。如图5A所示,NS的PV波动最剧烈,在加速氧化过程的第3天达到峰值((7.72±0.47)mg/kg),远高于散装油样品的PV((1.68±0.03)mg/kg)。说明单一乳化剂的纳米乳液反而促进了氧化,油乳液中脂质氧化通常比散装油更早、更快,因为界面区域促进了油与氧气的接触。在纳米乳液中单位界面面积较大,增加了油相对水相中溶解氧的可及性,从而促进了氧化。在加速氧化过程中,HS的PV明显低于散装油(第1~3天)。LS的PV((1.30±0.03)mg/kg)在第1天显著低于散装油((1.99±0.05)mg/kg),但在第3天无显著差异。这些现象表明,SSOS作为单一乳化剂可以促进纳米乳液的氧化,而SPI作为共乳化剂的加入可以剂量依赖性地增加纳米乳液的氧化稳定性。除HS外,其他纳米乳液的PV随氧化时间的延长而先增加然后减小。PV的降低可能是由于初级氧化产物(氢过氧化物)的不稳定性和进一步的氧化形成次级氧化产物造成。随着共乳化剂SPI的加入,氧化作用的减少可能归因于防止亚麻籽油获取氧自由基。在油水界面添加了SPI后,乳液的PV和TBARS值均有明显下降,推测为SPI和SSOS产生了某种相互作用并形成了复合界面。单一乳化剂时,纳米乳液由于比表面积较大,增加了亚麻油与油水界面氧气接触的机会,促进了氧化。而加入SPI后,SPI通过氢键等非共价键作用力与SSOS形成共聚物水化膜,降低了氧气透过性,抑制了亚麻油与水的接触,从而减缓氧化;此外聚合物层降低了油-水界面处的界面张力,从而抑制液滴聚集,防止亚麻籽油渗出乳液体系,起到稳定乳液的作用。
与PV相似,NS和LS的TBARS值随着氧化时间的延长而先增加,然后减小(图5B)。而HS组和散装油组的TBARS值则不断增加。NS的TBARS值波动最为明显,在第3天达到峰值((41.84±9.62)mmol/kg),远高于同一天的散装油样品((4.43±0.41)mmol/kg)。这也表明,用SSOS封装的纳米乳液具有促进氧化的作用。在次级氧化产物的生成阶段,HS和LS的TBARS值均低于NS。HS((4.03±2.08)mmol/kg)和LS((2.98±0.24)mmol/kg)的最高TBARS值均低于散装油的最高TBARS值((5.70±0.14)mmol/kg)。TBARS的结果表明,加入SPI可以减缓氧化速率,这与PV的结果一致。从图5A可以看出,NS和HS的初始氧化状态的PV((0.29±0.04)mg/kg和(0.12±0.01)mg/kg)明显高于散装油样品。据推测,是因为超声处理过程中发生了氧浸润,并促进了脂质氧化。超声乳化的作用机制是空化机制,空化过程中产生的空化泡崩溃时会产生局部高温和高压,这可能会加速体系的氧化反应,从而导致纳米乳液的PV更高。如图5A所示,NS的PV波动最剧烈,在加速氧化过程的第3天达到峰值((7.72±0.47)mg/kg),远高于散装油样品的PV((1.68±0.03)mg/kg)。说明单一乳化剂的纳米乳液反而促进了氧化,油乳液中脂质氧化通常比散装油更早、更快,因为界面区域促进了油与氧气的接触。在纳米乳液中单位界面面积较大,增加了油相对水相中溶解氧的可及性,从而促进了氧化。在加速氧化过程中,HS的PV明显低于散装油(第1~3天)。LS的PV((1.30±0.03)mg/kg)在第1天显著低于散装油((1.99±0.05)mg/kg),但在第3天无显著差异。这些现象表明,SSOS作为单一乳化剂可以促进纳米乳液的氧化,而SPI作为共乳化剂的加入可以剂量依赖性地增加纳米乳液的氧化稳定性。除HS外,其他纳米乳液的PV随氧化时间的延长而先增加然后减小。PV的降低可能是由于初级氧化产物(氢过氧化物)的不稳定性和进一步的氧化形成次级氧化产物造成。随着共乳化剂SPI的加入,氧化作用的减少可能归因于防止亚麻籽油获取氧自由基。在油水界面添加了SPI后,乳液的PV和TBARS值均有明显下降,推测为SPI和SSOS产生了某种相互作用并形成了复合界面。单一乳化剂时,纳米乳液由于比表面积较大,增加了亚麻油与油水界面氧气接触的机会,促进了氧化。而加入SPI后,SPI通过氢键等非共价键作用力与SSOS形成共聚物水化膜,降低了氧气透过性,抑制了亚麻油与水的接触,从而减缓氧化;此外聚合物层降低了油-水界面处的界面张力,从而抑制液滴聚集,防止亚麻籽油渗出乳液体系,起到稳定乳液的作用。
7 混合乳化剂在气-水界面接触角
结 论
本文《乳化剂和共乳化剂组成对亚麻籽油纳米乳液氧化稳定性的影响》来源于《食品科学》2023年44卷第16期127-134页,作者:田奕彤,李银汇,冯思敏。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20221115-175。
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