評價微流控壓力對水包油乳液中維生素A物理穩定性的影響
2022-09-23
維生素A是人類生長所必需的營養素，在視覺等多種生物功能中具有關鍵作用。所以在一些食品里面會加入維生素A來保證人體日常所需的需求。但是維生素A難溶于水，同時在光和氧的存在下以及溫度較高時又常常不穩定。一般常用微膠囊化的方法(將親脂性生物活性化合物包封在油芯中)來提高像維-A這些親脂性生物活性化合物分散性、傳遞能力和穩定性。
近年來，特別是在食品和制藥領域，類似的水包油體系受到了高度重視。制備水包油乳液可采用多種方法，這些方法可改變結構或組成，以提高膠囊輸送系統的物理和化學穩定性，例如：抗氧化劑添加、粒度和Zeta電位控制。關于乳液在維生素中的應用，許多研究得出結論，乳液包封可以提高維生素A的生物利用度。Tanglao等人使用乳清蛋白將維生素A封裝在原始椰子O/W乳液中。結果表明，封裝可提高維生素A的穩定性。
乳液可以使用各種類型的設備和方法制備，包括微流控器、膠體磨和超高壓均化(UHPH)。在傳統的UHPH方法中，流體在非常短的距離內加速到非常高的速度。這會破壞油滴并產生更小尺寸的顆粒。在該方法中，可以通過壓力和通道數量的增加來減少乳液顆粒尺寸，并增加抗乳狀液和沉淀的穩定性。另一方面，通過均質得到較小的顆粒尺寸分布后可以降低液滴之間的吸引力從而增加了乳液抗絮凝和/或聚結的穩定性。此外，一些蛋白質的乳化性能可以通過UHPH通過改善更剛性界面層的形成而提高。
這篇文章主要引用意大利的Shahin Banasaz團隊在European Food Research and Technology期刊上的文章，其主要用了新的微流控器均質技術，并通過用Formulaction公司的Turbiscan穩定性分析儀來尋找的均質壓力并利用了Microtrac公司的粒度儀以及Microtrac公司的zeta電位分析儀來驗證。
實驗部分：
樣品：玉米油、乳清分離蛋、維生素A和磷酸鹽緩沖液(10mM，pH=7)用于制備所有溶液和乳液。制備好乳液后，在40℃下儲存和測試，該儲存溫度用于加速維生素A的降解。
測試穩定性
使用多重光散射儀(穩定性分析儀)Turbiscan®Tower型號(Formulaction，法國)進行多次光散射測量，測試乳液的膠體穩定性。并使用其TSI(Turbiscan stability index)評估乳液的總體穩定性，該指數給出了關于所獲得乳液的一般行為的信息。結果如下：
圖1在不同的微流控壓力下制備的乳液測到的TurbirScan穩定性指數(TSI)a 10MPa；b 50mpa；c 100 MPa，d200 MPa微流化壓力
100MPa下的乳液TSI分別從0.04增加到7.4, 200MPa的乳液TSI從0.4增加到5.9。這些乳液對于相分離更穩定，并且在儲存時間內顯示出更好的物理穩定性。同時通過在40°C下儲存期間的粒度測量證實了多重光散射儀的結果。制備后，在不同壓力下獲得的所有乳液樣品的粒徑均低于2μM。在儲存的周，在100MPa和200MPa下制備的乳液的粒徑變化不顯著，在10和50MPa下制備的乳液隨著時間的推移粒徑分布出現顯著變化。在10 MPa下制備的樣品的粒徑從制備當天測得的1.9μm顯著增加到第4周的150μm。
結果證實了Atarés等人和Hebishy等人的工作，通過更高壓均質機獲得更小的液滴尺寸，可以穩定乳液，防止乳脂化和脂質氧化。由于粒徑減小，產生更高的界面面積，直接與油相接觸的乳清蛋白量增大，從而防止乳液液滴的緊密和長時間接觸，乳液的物理穩定性更高。
結論：
本研究結果表明，在40°C下4周的加速儲存試驗中，不同水平的微流體壓力對封裝在水包油乳液中的維生素A的物理和化學穩定性參數有顯著影響。通過光散射技術進行的分析表明，施加壓力對所制備乳液的液滴尺寸分布、Zeta電位和膠體穩定性的影響顯著。通過將壓力從10增加到100MPa，樣品穩定性增加顯著。然而，微流化壓力進一步增加至200MPa并不會明顯的對維生素a損失或膠體穩定性產生積極影響。關于物理穩定性，在100和200MPa下制備的乳液觀察到類似的趨勢。總之，在100MPa條件下制備的乳液在保質期研究中獲得了的物理穩定性和維生素A保留率。
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