八角水溶性膳食纖維對油脂乳液消化特性的影響

吳克剛，魏 浩，柴向華，段雪娟,，梁婉霞，廖經(jīng)飛，沈雪榮

（1.廣東工業(yè)大學輕工化工學院，廣東 廣州 510006；2.廣州市香思馨情健康科技有限公司，廣東 廣州 511458；3.廣州芬豪香精有限公司，廣東 廣州 510000；4.羅定市榮興香料有限公司，廣東 羅定 527200）

八角是我國的一種特色香料資源，重要產(chǎn)地為廣西、廣東。八角在兩省的種植面積和產(chǎn)量約占全國85%、世界的70%以上[1]。目前絕大部分八角都是作為香料使用，以原料的方式直接銷售，只有5%的八角被藥用[2]。此外，工業(yè)上應用的八角提取物主要為八角油、莽草酸，而對于八角中豐富的膳食纖維（多糖）的應用則較少。隨著經(jīng)濟的發(fā)展，人們對各種營養(yǎng)素的攝入量逐漸增加，但攝入過量脂質(zhì)會導致肥胖、心腦血管疾病、動脈粥樣硬化和II型糖尿病等營養(yǎng)代謝疾病[3]。大量的研究表明，攝入膳食纖維能夠降低代謝疾病的致病風險及改善腸道菌群[4-6]。因此，對八角中的膳食纖維進行研究，既能開發(fā)新膳食纖維品種，又有利于提高八角的利用率和附加值。

研究表明，膳食纖維會通過不同方式對胃腸道中油脂的消化行為產(chǎn)生影響，從而改變機體對攝入脂肪的吸收和利用[7-11]。但另一方面，在食品和飼料工業(yè)上，常常使用乳液遞送系統(tǒng)包被、保護和靶向遞送敏感脂溶性生物活性成分。乳液遞送系統(tǒng)會影響脂溶性生物活性物質(zhì)的消化速率和消化程度，進而影響其生物有效性和生物利用度[12]。因此，研究膳食纖維對于乳液遞送系統(tǒng)的影響，對于膳食纖維在食品和飼料工業(yè)中的應用具有重要的理論價值。

本研究采用微波輔助酶法制備八角水溶性膳食纖維（water soluble dietary fiber from star anise，SASDF），測定其常規(guī)營養(yǎng)成分、中性糖組成、半乳糖醛酸含量、酯化度和重均分子質(zhì)量；檢測消化前后其對蛋白包裹型乳液遞送系統(tǒng)的理化性質(zhì)和微觀結(jié)構(gòu)的影響；利用pH-stat法[13]，即通過記錄脂肪乳液在體外水解過程各反應時間點的用堿量，計算在體外小腸模型中被水解的三酰甘油在初始脂肪乳液樣品中所占的比例，從而研究SASDF對納米脂肪乳液消化速率和消化程度的影響，并探究SASDF對納米脂肪乳液消化特性的影響機制，以期為SASDF在食品和飼料工業(yè)中的應用提供理論基礎(chǔ)，以及為食用香料創(chuàng)新開發(fā)利用提供新的研究思路。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

八角（Illicium verumHook.f.）產(chǎn)地廣西百色市；糖化酶 阿拉丁試劑（上海）有限公司；蛋白酶源葉生物科技有限公司；牛白蛋白，NaCl、CaCl2、NaOH、HCl（均為分析純） 國藥集團化學試劑有限公司；豬膽鹽 上海麥克林生化科技有限公司；豬脂肪酶 東京化成工業(yè)株式會社。

1.2 儀器與設(shè)備

DS-1高速組織搗碎機 江陰市保利科研器械有限公司；AH-1500均質(zhì)機 日本ATS株式會社上海代表處；DF-101S集熱式恒溫加熱磁力攪拌器 鞏義市予華儀器有限責任公司；PHS-3C pH計 上海儀電科學儀器股份有限公司；90plus PALS高靈敏度Zeta電位及粒度分析儀美國布魯克海文儀器公司；MCR 301旋轉(zhuǎn)流變儀 安東帕股份有限公司；LSM 800 with Airyscan超高分辨激光共聚焦顯微鏡 卡爾蔡司（上海）管理有限公司。

1.3 方法

1.3.1 SASDF的制備

稱取一定量的脫脂八角粉，按料液比1∶45（g/mL）比例加入去離子水，浸泡均勻后調(diào)節(jié)pH值至6.0并以脫脂八角粉的添加量為100%，加入質(zhì)量分數(shù)2%的蛋白酶，500 W微波提取3 次，每次20 s，間隔2 min，再調(diào)節(jié)pH值至5.0，加入質(zhì)量分數(shù)4%的糖化酶，同樣功率微波處理5 次，每次20 s，間隔2 min，沸水浴滅酶15 min，4 000 r/min離心15 min，取上清液，旋蒸至原液的1/4～1/5，加入3 倍體積的95%乙醇溶液醇沉，4 ℃靜置24 h，4 000 r/min離心15 min，取沉淀物，用無水乙醇洗2 遍后4 000 r/min離心15 min，置于真空干燥箱中，在55 ℃條件下干燥，即得到SASDF。

1.3.2 組成和理化指標測定

常規(guī)營養(yǎng)成分：參照食品安全國家標準[14-18]測定；中性糖組成：采用高效陰離子交換色譜-脈沖安培檢測法測定[19]；半乳糖醛酸含量：采用紫外-可見光分光光度法測定[20]；酯化度：采用高效液相色譜法測定[21]；重均分子質(zhì)量：采用尺寸排阻凝膠色譜法測定[20]。

1.3.3 SASDF儲備液的配制

質(zhì)量分數(shù)為2% SASDF儲備液：將4 g SASDF溶于196 g去離子水中，于25 ℃持續(xù)攪拌12 h，將制得的SASDF儲備液保存于4 ℃冰箱，每次使用前于室溫條件下持續(xù)攪拌15 min。

1.3.4 脂肪乳液的制備

使用高速組織搗碎機，在6 000 r/min條件下將含質(zhì)量分數(shù)5%橄欖油與質(zhì)量分數(shù)95%的乳化溶液混合3 min，即可得到粗乳狀液，其中乳化溶液為含有質(zhì)量分數(shù)1%牛白蛋白的5 mmol/L磷酸緩沖溶液（pH 7）。將所得粗乳狀液通過高壓均質(zhì)機，操作壓強為100 MPa，重復5 次即可有效縮小乳液的粒徑。所得乳液不添加SASDF即為“初級乳液”。

1.3.5 乳液-SASDF混合液的配制

將初級乳液、SASDF儲備液、5 mmol/L磷酸緩沖溶液（pH 7）按比例混合。最終乳液-SASDF混合溶液中油脂質(zhì)量分數(shù)0.5%、牛白蛋白質(zhì)量分數(shù)0.1%，以及SASDF質(zhì)量分數(shù)分別為0%、0.1%、0.2%、0.4%。所有樣品均為新鮮制備，在體外小腸消化模型處理前置于磁力攪拌器上450 r/min攪拌30 min。

1.3.6 體外小腸消化模型的建立

體外消化模型的建立根據(jù)前人研究[12-13,22]所用的針對脂肪類物質(zhì)體外消化的模型為基礎(chǔ)略作改動：

1）量取30.0 mL乳液-SASDF混合液（含有0.5%的橄欖油和0%～0.4% SASDF），置于100 mL燒杯中，37 ℃恒溫10 min，pH值調(diào)至7.0。

2）準確稱取187.5 mg豬膽鹽，溶解于3.5 mL磷酸緩沖溶液（5 mmol/L）中；配制1.5 mL礦物鹽溶液（含0.25 mol/L Ca2＋和3.75 mol/L Na＋）；準確稱取60 mg胰脂肪酶，用2.5 mL磷酸緩沖溶液（5 mmol/L）配制成脂肪酶懸濁液。37 ℃恒溫，pH值調(diào)至7.0。

3）在攪拌狀態(tài)下，按照豬膽鹽溶液、礦物鹽溶液、脂肪酶懸濁液的順序向1）中燒杯添加各活性成分后立即計時，并不斷滴加0.1 mol/L NaOH溶液使反應體系的pH值維持在7.0。

1.3.7 粒徑及Zeta電位分析

使用Zeta電位及粒度分析儀測定。為避免多重散射效應，在測定粒徑之前，所有的乳液樣品均被磷酸緩沖溶液（5 mmol/L，pH 7.0）稀釋到約質(zhì)量分數(shù)0.005%。測定Zeta電位則將待測樣品用pH值相同的緩沖溶液以1∶100稀釋后再進行測定[23]。

1.3.8 流變特性分析

使用旋轉(zhuǎn)流變儀的同軸圓筒部件測定初始樣和消化樣的流變學特性。將樣品注入旋轉(zhuǎn)流變儀的外部圓筒腔中，正式測試前，儀器自動運行一個預熱平衡過程（25 ℃、5 min）。隨后開始測定樣品的剪切應力隨剪切速率（0.01～50 s－1）的變化情況，取剪切速率為20 s－1的黏度值為表觀黏度[23]。

1.3.9 微觀結(jié)構(gòu)觀察

將50 μL尼羅紅染色液（1 mg/mL）滴入裝有2 mL樣品的玻璃試管中，充分吹打6～7 次混合均勻，然后從中取7 μL于顯微鏡載玻片上，蓋上蓋玻片后，利用超高分辨激光共聚焦顯微鏡于60×油鏡下觀察樣品的共聚焦成像。尼羅紅的激發(fā)光源為543 nm氬激光束，接收波長為555～620 nm，然后用儀器自帶軟件（ZEN 2.6）處理圖像，使其呈現(xiàn)（512×512）像素，像素尺寸為414 nm，像素停留時間61.45 ms[23]。

1.3.10 脂肪消化率的計算

根據(jù)消化過程中消耗NaOH溶液的量，可以計算脂肪消化率：

式中：C0為NaOH溶液濃度（0.1 mol/L）；Vt為當反應時間為tmin時，消耗的0.1 mol/L NaOH溶液總量/mL；m為加入的橄欖油總量/g；M為橄欖油的平均分子質(zhì)量/（g/mol）。在相同實驗條件下用NaOH溶液滴定未含橄欖油的樣品，得到的曲線用于基線校正，以排除系統(tǒng)誤差[24]。

1.3.11 一級反應速率常數(shù)

甘油三酯體外水解過程可以視為一個酶促分解過程，乳液中油脂的消化數(shù)據(jù)與以下一級反應方程擬合較好[12]：

式中：Ct為甘油三酯在脂肪酶作用下水解釋放的脂肪酸在時間“t”時的濃度；Cmax為水解反應結(jié)束時甘油三酯水解所產(chǎn)生的脂肪酸濃度；k為一級反應速率常數(shù)。

由式（2）可得到如下公式：

由于本研究建立的是胰脂肪酶濃度固定的靜態(tài)消化模型，Cmax在足夠長的時間范圍內(nèi)可以確定，因此可對式（3）進行自然對數(shù)處理，得到式（4），完成一級反應速率常數(shù)k的線性轉(zhuǎn)化，即對消化曲線進行LOS（logarithm of slope）處理。但在本研究中，消化模型中的脂肪酶及其他組分的濃度一定，因此此時的脂肪酶水解反應實際為偽一級反應。

以反應時間t為橫坐標，以ln[（Cmax－Ct）/Cmax]為縱坐標作圖，計算斜率則可得乳液中油脂消化反應的一級反應速率常數(shù)k。

1.4 數(shù)據(jù)分析

脂肪乳液消化的一級反應速率常數(shù)先經(jīng)Origin Pro 2017進行回歸分析，然后使用Excel擬合得到R2，比較后得到最佳線性回歸方程。

2 結(jié)果與分析

2.1 SASDF的組成及理化指標

表1 SASDF常規(guī)營養(yǎng)成分和中性糖組成Table 1 Macronutrients and neutral sugar composition of SASDF

半乳糖醛酸含量測定結(jié)果表明，SASDF中半乳糖醛酸的質(zhì)量分數(shù)約為52.02%。此外，還含有其他中性糖（表1）。由于半乳糖醛酸是果膠的主要成分，由此可推斷SASDF中含有果膠。酯化度測試的結(jié)果表明，其酯化度為50.9%，因此SASDF中含有的果膠應為低酯果膠。與其他商品果膠相比，SASDF的重均分子質(zhì)量相對較小，約為88 kDa（橘皮果膠為485 kDa，甜菜果膠為562 kDa，蘋果果膠為963 kDa）。

2.2 SASDF對乳液消化前后有效粒徑、粒度分布及微觀結(jié)構(gòu)的影響

2.2.1 消化前

圖1 SASDF質(zhì)量分數(shù)對消化前后乳液樣品有效粒徑的影響Fig.1 Impact of SASDF concentration on the effective particle diameter of emulsions before and after simulated intestinal digestion

圖2 SASDF質(zhì)量分數(shù)對消化前后粒度分布的影響Fig.2 Effect of SASDF concentration on the particle size distribution of emulsions before and after simulated intestinal digestion

由圖1可以看出，在乳液中加入0.1% SASDF后，乳液的有效粒徑并無顯著增加（P＞0.05），但當添加量為0.2%和0.4%時，乳液的有效粒徑極顯著增大（P＜0.01）。前人研究發(fā)現(xiàn)，海藻酸鈉對β-乳球蛋白包裹的乳液理化性質(zhì)的影響表現(xiàn)為少量添加即能顯著增大乳液的有效粒徑[12]。Dickinson[25]研究表明，乳液體系中的高分子聚合物可以產(chǎn)生排空效應，進而誘發(fā)乳液液滴發(fā)生聚集現(xiàn)象。這種排空效應的產(chǎn)生是由于高聚物分子中心區(qū)域不能被脂肪液滴吸附于其表面，因此高聚物分子和脂肪液滴之間會產(chǎn)生一定的距離，且這一距離與高聚物分子的水合半徑相當。在此空間內(nèi)，脂肪液滴的有效濃度約等于零，但又與溶液體系中的脂肪液滴總體濃度存在差異。這種濃度差異就會產(chǎn)生滲透壓，導致乳液液滴發(fā)生聚集，從而減小空位區(qū)間的相對體積。如果分散相中的高聚物分子濃度越大，則產(chǎn)生這種空位的相對體積越大，因此產(chǎn)生的滲透壓力也會隨之增大，乳液液滴也就越容易朝著聚集的方向發(fā)展。當高聚物分子濃度較低時，這種滲透壓力不足以抵抗液滴表面電荷所產(chǎn)生的斥力；當高聚物分子濃度達到一定水平時，滲透壓力足以克服脂肪液滴間的斥力時，就會產(chǎn)生聚集和絮凝現(xiàn)象。因此，當SASDF質(zhì)量分數(shù)水平到0.2%時，便可能引發(fā)排空效應，乳液液滴則會發(fā)生聚集，從而導致樣品的平均粒徑增大。

而上述推測也可從圖2得到驗證：未加入SASDF時（圖2A），粒度分布曲線呈現(xiàn)單峰分布；加入SASDF后（圖2B～D），則粒度分布曲線開始出現(xiàn)雙峰分布，尤其是當SASDF添加量達到0.4%時，雙峰分布的情況顯得更為明顯。從激光共聚焦圖像（圖3A～D）也可以發(fā)現(xiàn)，乳液液滴顆粒中相對較大顆粒的比例隨著SASDF添加量的增加相對變大，而且這種聚集的作用力較強，具有一定的不可逆性。

圖3 激光共聚焦顯微鏡下SASDF質(zhì)量分數(shù)對脂肪消化前后乳液微觀結(jié)構(gòu)的影響Fig.3 Impact of SASDF concentration on the microstructure of emulsions observed by confocal fluorescence microscopy before and after simulated intestinal digestion

2.2.2 消化后

如圖1所示，向納米脂肪乳液中加入較低水平（0.1%）的SASDF即可以使得消化后樣品中的液滴有效粒徑顯著增加（P＜0.05）；然而，當乳液-SASDF混合溶液中SASDF的質(zhì)量分數(shù)水平提高至0.4%，消化后樣品中的乳液液滴有效粒徑極顯著增大（P＜0.01）。從圖3H也可以發(fā)現(xiàn)，此時的消化體系中存在大型聚集體。這可能是由于SASDF與海藻酸鈉具有類似的性質(zhì)，海藻酸鈉可與鈣離子結(jié)合形成蛋盒結(jié)構(gòu)，進而形成凝膠體系[26-27]。本研究的人工小腸液中含有鈣離子，SASDF質(zhì)量分數(shù)為0.4%時，SASDF可與乳液消化體系中的鈣離子形成凝膠；而在含有低質(zhì)量分數(shù)水平的SASDF時（0.1%～0.2%），SASDF不易與鈣離子形成凝膠。

盡管機械攪拌作用會加劇乳液液滴的聚集，但由于人工小腸液中膽鹽的存在，可以使得食糜分子再次被乳化[12]。由于膳食纖維往往具有吸附膽酸鈉的特性，因此也存在膽鹽與SASDF結(jié)合，導致吸附在油水界面上的膽鹽相對減少，即體系中的有效表面活性劑的量相對較少，導致體系抗絮凝能力相對較弱，因此在相同的機械攪拌作用下，乳液中含有SASDF的平均粒徑較大。

2.3 SASDF對乳液消化前后Zeta電位的影響

Zeta電位常用于描述膠體顆粒之間的靜電相互作用。一般情況下，Zeta電位絕對值小于30 mV時，體系不穩(wěn)定，粒子容易發(fā)生聚集[28]。如圖4所示，未添加SASDF的初始乳液表現(xiàn)出帶有高強度的負電荷（Zeta電位=－（54.24±5.76）mV），這是由于牛白蛋白等電點約為4.7，乳液pH值（pH≈7）高于脂肪液滴油水界面的牛白蛋白等電點，因此此時脂肪液滴帶負電荷。質(zhì)量分數(shù)水平不同的SASDF均使乳液Zeta電位絕對值顯著減小（P＜0.05），且Zeta電位絕對值表現(xiàn)為0%添加量＞0.1%添加量＞0.2%添加量＞0.4%添加量＞30 mV，說明在一定添加量范圍內(nèi)，盡管SASDF不會導致乳液的體系由穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)椴环€(wěn)定狀態(tài)，但卻能夠使得體系朝著不穩(wěn)定狀態(tài)的趨勢發(fā)展，進而導致顆粒與顆粒之間發(fā)生聚集行為變得相對容易。這可能是由于SASDF中含有半乳糖醛酸，使其具有陰離子多糖的性質(zhì)，SASDF加入乳液后能夠?qū)w系的離子強度產(chǎn)生影響，進而對乳液的Zeta電位產(chǎn)生影響。

圖4 SASDF質(zhì)量分數(shù)對消化前后乳液樣品Zeta電位的影響Fig.4 Impact of SASDF concentration on the zeta potential of emulsions before and after simulated intestinal digestion

經(jīng)小腸消化模型處理后，各測試樣品Zeta電位絕對值均顯著減?。≒＜0.05），表明乳液的界面組成發(fā)生了改變。這是因為一方面，小腸模擬消化液中各種表面活性成分不斷取代乳液液滴界面的牛白蛋白，另一方面，在120 min的小腸消化模型處理過程中，機械攪拌加快乳液液滴的聚集。由此也可以判斷，消化后的體系變得不穩(wěn)定，更容易發(fā)生聚集。含0.2%、0.4% SASDF的乳液在經(jīng)小腸模擬消化后的Zeta電位的絕對值小于30 mV，而含有0.1% SASDF的乳液與不含SASDF的乳液在消化后的Zeta電位無顯著性差異，且這兩者的絕對值均大于30 mV，這可能是當SASDF添加量僅為0.1%時，SASDF與消化液中的活性物質(zhì)如鈣離子、膽鹽形成的復合物濃度過低或無法形成復合物，對乳液的影響不大；而當SASDF添加量達到0.2%及以上時，此時SASDF與消化液中的活性物質(zhì)（如鈣離子）形成的復合物如水凝膠而產(chǎn)生的絮凝排斥效應影響了乳液的穩(wěn)定性。

膽鹽作為陰離子表面活性劑，在消化過程中，會不斷替代油脂界面的牛白蛋白而吸附于油脂液滴表面，這也是消化后液滴顆粒剪切面的電位仍表現(xiàn)為負電荷的原因之一。因此，SASDF對于體系中膽鹽的吸附也勢必會導致吸附于油脂液滴界面膽鹽的減少，因此導致界面攜帶的負電荷相對變少。含SASDF的乳液消化后粒徑變大的另一原因是由于膽鹽與SASDF結(jié)合導致吸附在油水界面上的膽鹽量相對減少，相當于體系中有效表面活性劑的量相對變少，導致體系抗絮凝能力相對較弱。本實驗在此處從液滴表面電荷情況證明了這一可能性。

2.4 SASDF對乳液消化前后流變學特性的影響

圖5 不同質(zhì)量分數(shù)水平SASDF對消化前后乳液的表觀剪切黏度的影響（剪切速率20 s－ 1）Fig.5 Effect of SASDF concentration on the apparent shear viscosity of emulsions before and after simulated intestinal digestion at 20 s-1 shear rate

已有研究發(fā)現(xiàn)一些天然多糖（如海藻酸鈉、刺槐膠等）能夠在不同程度上對乳液等流體的剪切黏度產(chǎn)生影響[12]。從圖5可以發(fā)現(xiàn)，無論是否經(jīng)過消化處理，SASDF的添加均能極顯著提高乳液樣品的表觀剪切黏度（P＜0.01），且不同添加量的乳液樣品的表觀剪切黏度差異極顯著（P＜0.01）。

乳液中油脂液滴聚集及SASDF形成的凝膠可能導致體系剪切黏度的增大。然而，盡管本研究發(fā)現(xiàn)消化后的乳液液滴粒徑相較于消化前顯著性增大，且消化后形成了絮凝和液滴聚集，從圖5卻發(fā)現(xiàn)除了含有高質(zhì)量分數(shù)水平（0.4%）SASDF的乳液樣品，其他乳液樣品（即含有相同SASDF質(zhì)量分數(shù)水平的乳液）經(jīng)過小腸液消化處理前后無顯著性差異（P＞0.05），這是由于人工小腸液模型本身對乳液-多糖混合溶液存在明顯的稀釋作用。對于含有0.4% SASDF的乳液樣品，盡管同樣被消化液稀釋，但稀釋后SASDF濃度仍能夠與Ca2＋形成凝膠，從而提高了消化樣體系中分散相的有效體積分數(shù)。

2.5 SASDF對乳液消化特性的影響

圖6 在體外小腸消化模型中SASDF質(zhì)量分數(shù)對乳液脂肪消化率的影響Fig.6 Influence of SASDF concentration on lipid digestion under simulated small intestinal conditions

有學者[29]研究了帶正電荷的殼聚糖、帶負電荷的海藻酸鈉和不帶電荷的刺槐膠對陰離子型表面活性劑包裹的納米乳液的微觀結(jié)構(gòu)、理化性質(zhì)和消化行為的影響，發(fā)現(xiàn)帶負電荷的海藻酸鈉能夠通過結(jié)合鈣離子形成水凝膠，抑制脂質(zhì)消化；而帶正電荷的殼聚糖則能夠與陰離子膽鹽結(jié)合，或與脂質(zhì)顆粒表面的陰離子脂肪酸分子結(jié)合，形成保護層，阻礙脂肪酶與脂質(zhì)顆粒的結(jié)合。而盡管刺槐膠能夠引發(fā)乳液液滴發(fā)生聚集，且能夠增大乳液體系的黏度，但刺槐膠卻對脂質(zhì)的消化速率及消化程度沒有產(chǎn)生顯著性的影響。此外，也有學者研究了對鈣離子結(jié)合能力較差的高甲氧基果膠和對鈣離子結(jié)合能力較強的海藻酸鈉對油脂消化速度的影響，明確了高甲氧基果膠對油脂消化速度無顯著影響，而少量的海藻酸鈉就能對油脂消化速度產(chǎn)生顯著性影響[30]。

SASDF中半乳糖醛酸質(zhì)量分數(shù)約為50%，且酯化度較低（50.9%），因此SASDF具有類似低酯果膠的性質(zhì)，即能與鈣離子形成凝膠。因此從理論上，SASDF對脂肪乳液理化性質(zhì)和消化行為的影響應該與海藻酸鈉具有一定的相似性。

而這一推測從圖6可以得到驗證，即添加SASDF對于脂肪消化的速度和程度均表現(xiàn)出了抑制作用，且這種抑制作用隨著SASDF添加量的增加表現(xiàn)為逐漸增強。結(jié)合SASDF本身的性質(zhì)及其對消化前后乳液理化性質(zhì)的影響，推測的抑制機理如下：

1）乳液體系剪切黏度的增加，會降低脂肪酶在乳液體系中的擴散速率，進而使得脂肪酶與乳液液滴表面的三酰甘油分子的結(jié)合效率降低。而導致乳液體系剪切黏度增加的原因可能有：SASDF的本身會增加體系剪切黏度；SASDF產(chǎn)生的排空效應，導致乳液液滴聚集，進而導致乳液顆粒變大；鈣與SASDF形成的絮凝物質(zhì)。2）SASDF對膽鹽的吸附導致體系內(nèi)的“有效”表面活性劑的減少、SASDF產(chǎn)生的排空絮凝效應導致乳液液滴聚集，均能導致的乳液粒徑相對增大，也會導致乳液液滴的比表面積變小，從而使得脂肪酶與乳液液滴結(jié)合的概率變小。3）鈣與SASDF形成的凝膠結(jié)構(gòu)可能會將脂肪液滴包埋，阻礙了脂肪酶與脂肪液滴表面的三酰甘油分子的結(jié)合。4）脂肪消化過程中，水解出來的脂肪酸分子會附著在乳液液滴的表面，形成一層脂肪酸“分子殼”，這一脂肪酸分子層會阻礙脂肪酶與脂肪液滴表面的酶切位點結(jié)合。而小腸液中的鈣離子則可以與這層“分子殼”結(jié)合并沉積，清除“障礙”，從而使得更多的脂肪酶酶切位點暴露出來，促使酶解反應高效、持續(xù)進行。但是當SASDF吸附消化液中的鈣離子或者與消化液中的鈣離子螯合時，則會導致與脂肪酸結(jié)合的鈣離子量相應減少。

2.6 SASDF對乳液消化反應動力學的影響

對自由脂肪酸釋放動態(tài)曲線更深入地分析，可能可以從中發(fā)現(xiàn)此過程中的潛在機理，這也能為SASDF的應用提供理論數(shù)據(jù)。

從圖7可以看出，經(jīng)過2 h的體外小腸模型模擬消化處理后，各個曲線均到達平臺期；根據(jù)式（4），可求得偽一級反應速率常數(shù)k。不含SASDF時，油脂消化表現(xiàn)為二階反應，即包含兩個偽一級反應速率常數(shù)（k1和k2）。這說明了體系中部分甘油三酯分子相對較容易被與脂肪酶結(jié)合并水解，這部分的甘油三酯分子可能是附著在液滴或聚集體的表面。因此，在偽一級反應的第1反應階段，人工小腸液中的脂肪酶能夠以較高的擴散速率達到納米油脂乳液液滴的界面，以較高的結(jié)合效率與甘油三酯分子的酶切位點結(jié)合。隨著油脂消化過程的進行，體系的內(nèi)部組成由于甘油三酯水解得到的游離脂肪酸附著于油脂液滴的表面而發(fā)生改變，脂肪酸分子層形成脂肪酶與內(nèi)部甘油三酯脂肪酶酶切位點結(jié)合的阻礙。

含有SASDF的乳液樣品，LOS回歸曲線也表現(xiàn)為二階性。對于第1階段的反應速率常數(shù)的變化規(guī)律可以發(fā)現(xiàn)，k1與SASDF添加量相關(guān)，也就是隨著SASDF添加量的增加，快速反應階段的速率常數(shù)逐漸減小。而第2階段（即慢速反應階段）的反應速率常數(shù)k2則表現(xiàn)為與SASDF添加量無明顯關(guān)系。

圖7 SASDF質(zhì)量分數(shù)對納米脂肪乳液的消化LOS回歸分析Fig.7 LOS plots obtained from the digestion data in the presence of different concentrations of SASDF

SASDF與鈣離子形成凝膠，增大了體系的表觀剪切黏度的同時也包埋了部分乳液液滴，SASDF的排空絮凝效應使得乳液液滴的有效粒徑增大，這些都會對脂肪酶與油脂液滴的接觸和結(jié)合效率產(chǎn)生顯著影響；同時，SASDF本身對于鈣離子的螯合也會加劇游離脂肪酸附著于油脂液滴表面的阻礙效應。而這些因素本身又與體系中SASDF質(zhì)量分數(shù)相關(guān)，因此這些因素綜合限制了脂肪酶對甘油三酯分子的酶解效率，同時導致k1表現(xiàn)為質(zhì)量分數(shù)水平依賴型。

盡管k1表現(xiàn)為隨著質(zhì)量分數(shù)的增大而變小，但k2卻無此規(guī)律，從表2可知，0.1% SASDF的乳液在反應第2階段的水解比例C2（0.1%）卻比不含SASDF在反應第2階段的水解比例C2（0%）高。這是由于機械攪拌作用會破壞部分SASDF與消化液中的生物活性分子形成的聚集體，使得一部分被包埋的油脂液滴被釋放出來，進入油脂消化反應的第2階段。但當SASDF的質(zhì)量分數(shù)繼續(xù)增大時，這種被破壞的聚集體比例會下降，并在反應過程中不斷形成新的凝膠結(jié)構(gòu)。且SASDF質(zhì)量分數(shù)越大，體系的表觀剪切黏度也越大，因此最終的游離脂肪酸釋放率也呈現(xiàn)出隨著質(zhì)量分數(shù)增大而減小的變化趨勢。

表2 LOS回歸分析所得反應動力學參數(shù)Table 2 Kinetic parameters calculated from the LOS model

3 結(jié) 論

SASDF對蛋白包裹型納米乳液消化前后的有效粒徑、粒徑分布、Zeta電位、表觀剪切黏度和微觀結(jié)構(gòu)均會產(chǎn)生顯著性影響，且表現(xiàn)為質(zhì)量分數(shù)水平依賴型。不管是否添加SASDF，納米脂肪乳液的消化曲線都表現(xiàn)為二階的偽一級反應，對于快速反應階段的反應速率常數(shù)k1，呈現(xiàn)出隨著SASDF質(zhì)量分數(shù)的增大而變小的規(guī)律，但對于慢速反應階段，其反應速率常數(shù)k2則與質(zhì)量分數(shù)沒有表現(xiàn)出相關(guān)性。但納米脂肪乳液中脂肪的最終消化率卻會隨著體系中SASDF添加量的增加而降低。