油茶籽油微乳的制備及其性質(zhì)研究

容 歐，吳雪輝，龍 婷，江盛宇，王澤富

(華南農(nóng)業(yè)大學(xué) 食品學(xué)院，廣州510642)

油脂加工

油茶籽油微乳的制備及其性質(zhì)研究

容 歐，吳雪輝，龍 婷，江盛宇，王澤富

(華南農(nóng)業(yè)大學(xué) 食品學(xué)院，廣州510642)

為制備油茶籽油微乳，采用偽三元相圖法研究了不同乳化劑和助乳化劑、水與助乳化劑(W/A)質(zhì)量比對油茶籽油微乳區(qū)面積的影響，并采用單因素實(shí)驗(yàn)建立油茶籽油微乳黏度與電導(dǎo)率隨W/A添加量變化的模型，對油茶籽油微乳的水、油滲濾閾值進(jìn)行預(yù)測。結(jié)果表明：油茶籽油微乳的最佳配方為乳化劑Tween80、助乳化劑丙三醇、W/A質(zhì)量比1∶1；模型預(yù)測油茶籽油微乳的水、油滲濾閾值(W/A添加量)分別為40.75%、74%，對應(yīng)的黏度、電導(dǎo)率分別為6 325.3 mPa·s、86.166 μS/cm。

油茶籽油；微乳；黏度；電導(dǎo)率

油茶籽油，又稱茶籽油、山茶籽油，是一種能與橄欖油媲美的高營養(yǎng)保健油脂。油茶籽油除含有大量的不飽和脂肪酸，還含有豐富的角鯊烯、維生素E、甾醇、多酚、黃酮等生物活性物質(zhì)[1-2]。研究表明油茶籽油具有抗腫瘤、降血脂、調(diào)節(jié)免疫力等效果[3-4]。因此，油茶籽油在食品、醫(yī)藥、日化等方面具有廣闊的應(yīng)用前景[5-6]。

微乳是一種由水、油、表面活性劑和助表面活性劑在一定比例下自發(fā)形成的熱力學(xué)穩(wěn)定的透明液體[7]。微乳具有均一、穩(wěn)定性，能同時增溶水與油，并能使水溶性風(fēng)味物質(zhì)、營養(yǎng)物質(zhì)分散在油中，保護(hù)易氧化物質(zhì)，提高穩(wěn)定性[8-10]。邵明輝等[11]將板栗花精油制備成微乳從而改善板栗花精油水溶性差、易氧化的缺點(diǎn)。馬雪松等[12]采用微乳將親水性紫甘薯色素溶解于油中，制備出油包水型紫甘薯色素溶液，具有很好的穩(wěn)定性。本文以油茶籽油為微乳油相，研究油茶籽油微乳的配方并對油茶籽油微乳的黏度與電導(dǎo)率建立模型，為進(jìn)一步擴(kuò)大油茶籽油在食品及其他領(lǐng)域的應(yīng)用范圍提供技術(shù)與工藝參數(shù)。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

油茶籽油：選用優(yōu)質(zhì)的油茶籽干燥后通過冷榨法壓榨而成。

Tween80、Tween60、Tween20、Span80、丙三醇、無水乙醇、異丙醇、1，2-丙二醇：均為分析純。

HJ-2型磁力攪拌器；NDJ-79旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)；DDS-307精密電導(dǎo)率儀；DJS-1C電導(dǎo)電極；ZYJ904榨油機(jī)：江門市貝爾斯頓電器有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 油茶籽油微乳的制備

將油茶籽油分別與乳化劑按不同質(zhì)量比(1∶9、1∶8、1∶7、1∶6、1∶5、1∶4、1∶3、1∶2、1∶1)混勻，在磁力攪拌的條件下逐滴加入W/A(水與助乳化劑) 混合液。當(dāng)體系由澄清變?yōu)闇啙釙r定為臨界點(diǎn)，記錄此時W/A添加量，計(jì)算各組分(油、乳化劑、W/A)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。分別以油茶籽油、乳化劑、W/A為3個頂點(diǎn)，根據(jù)各組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)確定臨界點(diǎn)在相圖中的位置，將各點(diǎn)連接起來，繪制偽三元相圖，計(jì)算微乳區(qū)面積。

1.2.2 油茶籽油微乳性質(zhì)研究

將油茶籽油與Tween80按質(zhì)量比1∶9混勻，以丙三醇為助乳化劑，固定W/A質(zhì)量比為1∶1，按不同W/A添加量配制油茶籽油微乳，測定其黏度和電導(dǎo)率，建立電導(dǎo)率和黏度隨W/A添加量變化的模型。

1.2.3 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)分析采用Design Expert 8.0.6和Microsoft Excel 2016，偽三元相圖繪制采用Origin9.0，Auto CAD 2016用于計(jì)算微乳區(qū)面積。

2 結(jié)果與分析

2.1 油茶籽油微乳制備的影響因素研究

2.1.1 不同乳化劑對油茶籽油微乳區(qū)面積的影響

分別以Span80、Tween20、Tween60、Tween80為乳化劑，丙三醇為助乳化劑，W/A質(zhì)量比為1∶1，研究乳化劑種類對油茶籽油微乳形成的影響，繪制偽三元相圖如圖1所示，微乳區(qū)面積計(jì)算結(jié)果見表1。

乳化劑Span80Tween20Tween60Tween80微乳區(qū)面積/%15.7322.7438.3337.83

由圖1和表1可知，不同乳化劑形成油茶籽油微乳區(qū)面積為Tween60>Tween80>Tween20>Span80。這是由于乳化劑的親水親油值(HLB)對微乳區(qū)面積的影響較大，Span80的HLB值(4.3)最小，親油性強(qiáng)，Tween20的HLB值(16.7)過大，親水性強(qiáng)，均不利于微乳的形成[13]。Tween60與Tween80的HLB值(14.9、15.0)相近，形成的微乳區(qū)面積相似，而Tween60常溫條件下易凝固，所以實(shí)驗(yàn)選擇Tween80作為油茶籽油微乳的乳化劑。

2.1.2 不同助乳化劑對油茶籽油微乳區(qū)面積的影響

采用Tween80為乳化劑，W/A質(zhì)量比為1∶1，研究4種助乳化劑(異丙醇、1，2-丙二醇、無水乙醇、丙三醇)對油茶籽油微乳形成的影響，繪制偽三元相圖如圖2所示，微乳區(qū)面積計(jì)算結(jié)果見表2。

圖2 不同助乳化劑對微乳區(qū)面積的影響

助乳化劑異丙醇1,2-丙二醇無水乙醇丙三醇微乳區(qū)面積/%25.8624.5321.3337.83

由圖2和表2可知，不同助乳化劑形成油茶籽油微乳區(qū)面積為丙三醇>異丙醇>1，2-丙二醇>無水乙醇。原因可能是醇分子碳鏈越長與表面活性劑分子之間的締合作用越強(qiáng)，也更易于形成微乳，因此無水乙醇形成的微乳區(qū)面積最小[14]。此外，碳鏈長度相同時，羥基鍵越多形成的微乳區(qū)面積越大，這與助乳化劑調(diào)節(jié)親水親油平衡值的能力有關(guān)。實(shí)驗(yàn)選用丙三醇為助乳化劑。

2.1.3 W/A質(zhì)量比對微乳區(qū)面積的影響

選取Tween80為乳化劑，丙三醇為助乳化劑，考察W/A質(zhì)量比對油茶籽油微乳形成的影響，繪制偽三元相圖如圖3所示，微乳區(qū)面積計(jì)算結(jié)果見表3。

表3 不同W/A質(zhì)量比形成微乳區(qū)面積占總面積比

由圖3和表3可知，當(dāng)W/A質(zhì)量比大于1∶1時，隨著體系中丙三醇含量的增加，油茶籽油微乳區(qū)面積明顯增加，原因是更多的助乳化劑分布到油水界面膜中，改善膜的柔韌性，促進(jìn)水分增溶[15]。當(dāng)W/A質(zhì)量比小于1∶1時，由于界面的助乳化劑濃度趨于飽和，多余的丙三醇對增溶效果影響不明顯，因此油茶籽油微乳區(qū)面積增加較緩慢。實(shí)驗(yàn)選定W/A質(zhì)量比為1∶1。

2.2 油茶籽油微乳性質(zhì)研究

2.2.1 油茶籽油微乳黏度隨W/A添加量的變化

采用單因素實(shí)驗(yàn)，以黏度(η)為響應(yīng)值，以W/A添加量(φ)為自變量，在Tween80為乳化劑、丙三醇為助乳化劑、W/A質(zhì)量比1∶1條件下，研究不同W/A添加量對黏度的影響，結(jié)果如表4所示。

表4 不同W/A添加量對黏度的影響

對油茶籽油微乳η與φ進(jìn)行回歸分析，建立回歸模型，為提高模型的契合，對η進(jìn)行倒數(shù)平方根處理，得到η關(guān)于φ的三次方程模型為：

對模型進(jìn)行方差分析，結(jié)果見表5。

由表5可知，模型高度顯著(P<0.000 1)，失擬項(xiàng)(P=0.598 9>0.05)不顯著，表明模型能夠很好地預(yù)測油茶籽油微乳的黏度，且擬合度高(R2=0.999 4)。

對模型預(yù)測值作圖，結(jié)果如圖4所示。

由圖4可知，油茶籽油微乳的黏度(η)隨W/A添加量(φ)的增加呈現(xiàn)先升高后下降的趨勢，當(dāng)φ=40.75% 時，η最大，為6 325.3 mPa·s，此時油茶籽油微乳由W/O型(油包水型)轉(zhuǎn)化為BC型(雙連續(xù)型)，即φ=40.75%為油茶籽油微乳的水滲濾閾值。隨著φ的繼續(xù)增加，油茶籽油微乳的黏度迅速下降，φ>60%時基本保持不變。

表5 W/A添加量與黏度回歸方程的方差分析

圖4 模型預(yù)測黏度隨W/A添加量的變化

2.2.2 油茶籽油微乳電導(dǎo)率隨W/A添加量的變化

在Tween80為乳化劑、丙三醇為助乳化劑、W/A質(zhì)量比1∶1條件下，采用單因素實(shí)驗(yàn)研究不同W/A添加量(φ)對油茶籽油微乳的電導(dǎo)率(G)的影響，結(jié)果如表6所示。

表6 不同W/A添加量對電導(dǎo)率的影響

對表6數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，建立回歸方程，為提高模型的精確度，對模型進(jìn)行平方根處理，得到G關(guān)于φ的三次方程模型為：

對模型進(jìn)行方差分析，結(jié)果見表7。

表7 W/A添加量與電導(dǎo)率回歸方程的方差分析

由表7可知，模型高度顯著(P<0.000 1)，失擬項(xiàng)(P=0.097 2>0.05)不顯著，模型擬合度高(R2=0.999 6)，能夠用來預(yù)測油茶籽油微乳的電導(dǎo)率。

模型預(yù)測電導(dǎo)率隨W/A添加量的變化如圖5所示。

圖5 模型預(yù)測電導(dǎo)率隨W/A添加量的變化

由圖5可知，當(dāng)φ<60%時，電導(dǎo)率呈現(xiàn)升高的趨勢，這是溶液中的微乳體積增大，相互之間的作用力增強(qiáng)的結(jié)果。當(dāng)60%<φ<85%時，隨水分含量的升高電導(dǎo)率基本保持不變，φ=74%時電導(dǎo)率最大，為86.166 μS/cm，表明油茶籽油微乳此時由BC型轉(zhuǎn)變?yōu)镺/W型(水包油型)[16]，即φ=74%為油茶籽油微乳的油滲濾閾值。當(dāng)φ>85%時，電導(dǎo)率迅速減小，原因是微乳液滴的濃度降低，相互作用力減弱。

3 結(jié) 論

(1)確定了油茶籽油微乳的最佳配方：乳化劑為Tween80，助乳化劑為丙三醇，水與丙三醇質(zhì)量比為1∶1，此條件下形成油茶籽油微乳區(qū)面積為37.83%。

(2)建立了油茶籽油微乳黏度與電導(dǎo)率隨W/A添加量變化的模型。模型預(yù)測油茶籽油微乳的水滲濾閾值為W/A添加量40.75%，油滲濾閾值為W/A添加量74%，對應(yīng)的黏度、電導(dǎo)率分別為6 325.3 mPa·s、86.166 μS/cm。

[1] 鐘丹, 蔣孟良, 王霆. 油茶籽油的化學(xué)成分、藥理作用及臨床應(yīng)用研究進(jìn)展[J]. 中南藥學(xué), 2012, 10(4): 299-303.

[2] 陳安, 汪志強(qiáng), 徐焱. 油茶籽油加工安全關(guān)鍵工藝控制技術(shù)研究[J]. 中國油脂, 2015, 40(12):57-61.

[3] 蔣玲艷, 王林果, 歐熳熳. 油茶籽油抑菌效果的研究[J]. 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué), 2008, 36(14): 5913-5914.

[4] LEE S Y, JUNG M Y, YOON S H. Optimization of the refining process of camellia seed oil for edible purposes[J]. Food Sci Biotechnol, 2014, 23(1): 65-73.

[5] 李麗, 吳雪輝, 寇巧花. 油茶籽油的研究現(xiàn)狀及應(yīng)用前景[J]. 中國油脂, 2010, 35(3): 10-14.

[6] 傅長根. 注射用油茶籽油的生產(chǎn)實(shí)踐[J]. 中國油脂, 2016, 41(7):109-112.

[7] MA Q, DAVIDSON P M, ZHONG Q. Antimicrobial properties of microemulsions formulated with essential oils, soybean oil, and Tween80[J]. Int J Food Microbiol, 2016, 226: 20-25.

[8] 孫長豹, 吳紅艷, 賈秀峰, 等. 影響葵花籽油微乳形成的因素[J]. 食品與發(fā)酵工業(yè), 2015, 41(9): 131-134.

[9] 滿妍妍, 張麗君, 徐懷德, 等. 核桃油微乳制備及水、油滲濾閾值研究[J]. 中國糧油學(xué)報, 2015, 30(4): 80-85.

[10] ABBASI S, RAID M. Food grade microemulsion systems: Canola oil/lecithin:n-propanol/water[J]. Food Chem, 2016, 194: 972-979.

[11] 邵明輝, 王雪青, 宋文軍, 等. 板栗花精油微乳的制備工藝[J]. 食品工業(yè)科技, 2016(1): 98-103.

[12] 馬雪松, 呂曉玲. 油包水型紫甘薯色素微乳液的制備[J]. 食品工業(yè), 2015, 36(10): 141-145.

[13] 應(yīng)曉英, 徐暉, 游劍,等. 乳化劑HLB值對莪術(shù)油亞微乳理化性質(zhì)的影響[J]. 中國現(xiàn)代應(yīng)用藥學(xué), 2009(3):227-230.

[14] 吳珣, 魯長波, 谷曉昱. 正構(gòu)醇的碳鏈長度對柴油微乳液組成和性能的影響[J]. 石油化工, 2011, 40(10):1068-1072.

[15] 廖秋實(shí). 水油相組成對微乳液相行為及增溶性能的影響研究[D]. 濟(jì)南：山東師范大學(xué), 2013.

[16] 王金鈴,孫進(jìn),何仲貴. 微乳及其在藥學(xué)中應(yīng)用[J]. 中國藥劑學(xué)雜志(網(wǎng)絡(luò)版),2009(4):356-364.

Preparation and properties of oil-tea camellia seed oil microemulsion

RONG Ou, WU Xuehui, LONG Ting, JIANG Shengyu, WANG Zefu

(College of Food Science, South China Agricultural University, Guangzhou 510642, China)

For the preparation of oil-tea camellia seed oil microemulsion, pseudo-ternary phase diagrams was used to study the effects of different types of emulsifiers and co-emulsifiers, and mass ratio of water to co-emulsifier (W/A) on the area of microemulsion region. Based on this, the models of viscosity and conductivity of oil-tea camellia seed oil microemulsion changing with dosage of W/A were established by single factor experiment, and the percolation thresholds of water and oil were predicted. The results showed that the best formula for oil-tea camellia seed oil microemulsion were obtained as follows: using Tween80 as emulsifier, using glycerol as co-emulsifier and W/A mass ratio 1∶1. The percolation thresholds of water and oil (dosage of W/A) predicted by the models were 40.75% and 74% respectively, and the corresponding viscosity and conductivity were 6 325.3 mPa·s and 86.166 μS/cm respectively.

oil-tea camellia seed oil; microemulsion; viscosity; conductivity

2016-06-02;

2016-11-24

廣東省科技計(jì)劃項(xiàng)目(2014A020208086)

容 歐(1990)，男，在讀碩士，研究方向?yàn)榧Z食、油脂及植物蛋白工程(E-mail)royou1990@163.com。

吳雪輝，教授，博士(E-mail)xuehwu@scau.edu.cn。

TS225.1；TQ646

A

1003-7969(2017)03-0007-05