阿魏酸藜麥淀粉酯Pickering乳液的制備及其抗氧化特性

肖志剛,張依睿,陶莉偉,王妍文,李 響,徐彩紅,張權(quán)峰,楊慶余(沈陽師范大學(xué)糧食學(xué)院,遼寧沈陽 110034)

Pickering乳液是由吸附在不相容的兩相界面上的固體顆粒穩(wěn)定的乳液[1]。與傳統(tǒng)的表面活性劑相比,Pickering乳液因具有界面穩(wěn)定性高、抗奧氏熟化、安全性好等優(yōu)點而廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、化妝品等領(lǐng)域[2-4]。食品基顆粒如蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物等均是食品級Pickering乳液顆粒乳化劑的主要原料[5]。本研究選擇的原料藜麥(ChenopodiumquinoaWilld.)屬于藜科植物,其營養(yǎng)和食用價值超過多數(shù)谷物,因此被國際營養(yǎng)學(xué)家們稱為“超級谷物”、“未來食品”,還被素食愛好者奉為“素食之王”,備受消費(fèi)者的歡迎。淀粉分子結(jié)構(gòu)中含有多個羥基,親水性較強(qiáng)[6],因此藜麥淀粉需要通過辛烯基琥珀酸酐(ocentyl succinic anhydride,OSA)疏水改性來獲得較好的親水疏水平衡能力,增強(qiáng)藜麥淀粉顆粒疏水特性,使其在油水界面具有良好的吸附特性,提高乳液的穩(wěn)定性[7]。阿魏酸(Ferulic Acid,FA)是植物界普遍存在的酚酸之一,廣泛分布于水果、蔬菜和中草藥材中,很少以游離態(tài)存在,易與細(xì)胞壁多糖或木質(zhì)素酯化構(gòu)成細(xì)胞壁的一部分[8]。阿魏酸具有多種生物活性,如抗氧化、清除自由基、抗冠心病、預(yù)防血栓等[9]。傳統(tǒng)乳液因不具備功能特性,抗氧化穩(wěn)定性不強(qiáng)[10-11],以及油相脂肪酸極易發(fā)生氧化酸敗,引起乳液的營養(yǎng)成分損失[12]。因此,構(gòu)建一種功能性Pickering乳液具有較為廣闊的應(yīng)用前景。

目前針對Pickering乳液,研究較多的是穩(wěn)定機(jī)理及乳液界面結(jié)構(gòu)[13],而對具有特殊功能型的Pickering乳液的研究較少。因此,本實驗選取具有抗氧化性的阿魏酸和辛烯基琥珀酸酐對藜麥淀粉進(jìn)行雙酯化改性,通過測定紅外光譜、X-射線衍射等對不同取代度阿魏酸藜麥淀粉酯的結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征。系統(tǒng)研究阿魏酸藜麥淀粉酯穩(wěn)定Pickering乳液的結(jié)構(gòu)和抗氧化特性等,揭示阿魏酸藜麥淀粉酯穩(wěn)定Pickering乳液的機(jī)理和抗氧化活性,為充分發(fā)揮藜麥淀粉功能,提高藜麥淀粉利用率,制備具有良好抗氧化功能的Pickering乳液奠定理論基礎(chǔ),對構(gòu)建抗氧化型Pickering乳液基食品體系具有一定的理論和現(xiàn)實意義。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

藜麥 青島和興源食品有限公司;辛烯基琥珀酸酐(OSA) 深圳市思利凱貿(mào)易有限公司;阿魏酸(FA) 陜西森弗天然制品有限公司;Novozym435脂肪酶 丹麥諾維信Novozymes;葡萄籽油 遼寧佳時保健植物油開發(fā)有限公司;其他試劑 均為分析純。

ULTRA TURRAX? T25高速分散機(jī) 德國IKA公司;Nicolet 380型傅立葉紅外光譜儀 Termo公司;D-max-2500型X射線衍射儀 日本理學(xué)公司;DHG-9146A型電熱鼓風(fēng)干燥箱 上海精宏實驗設(shè)備有限公司;NHITACHIS-3400掃描電子顯微鏡 日本日立公司;Olympus BX50光學(xué)顯微鏡 日本奧林巴斯公司;TSC SP8激光共聚焦顯微鏡 德國徠卡公司;Zetasizer Nano-ZS90激光粒度分析儀 英國馬爾文公司;UV-1200S型紫外可見分光光度計 翱藝儀器(上海)有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 藜麥淀粉的制備 參考肖志剛等[14]的方法,將藜麥打磨成粉后過100目篩,取篩下物烘箱烘干備用。稱取一定量烘干后的藜麥粉,按照料液比(1∶5 g/mL)的比例加入0.2%的NaOH溶液,攪拌3 h后,靜置18 h?；旌先芤弘x心(5000 r/min,10 min)后,留取中間層淀粉反復(fù)離心、洗滌后調(diào)節(jié)溶液pH為中性,將離心后的沉淀置于40 ℃烘箱中干燥48 h后粉碎,過100目篩密封保存。

1.2.2 OSA疏水改性藜麥淀粉酯制備 準(zhǔn)確稱取一定量的藜麥淀粉,將其配制成30%淀粉溶液,置于35 ℃水浴鍋中,用3% NaOH溶液調(diào)節(jié)pH為8.0后,緩慢滴加OSA(淀粉干基質(zhì)量的3%),控制在30 min內(nèi)加完,繼續(xù)反應(yīng)210 min。反應(yīng)結(jié)束后,用0.1 mol/L鹽酸溶液調(diào)節(jié)pH至6.5,將溶液離心(4000 r/min,10 min),取沉淀加入80%乙醇溶液洗滌2次(離心),蒸餾水洗滌2次(離心)。留取下層淀粉于40 ℃烘箱中干燥48 h,粉碎過100目篩密封保存。

1.2.3 阿魏酸藜麥淀粉酯制備 參考李泉薈[15]的方法并做適當(dāng)修改。稱取5.0 g經(jīng)OSA改性的淀粉藜麥淀粉置于50 mL磨口三角瓶中,分別加入7%的阿魏酸(占淀粉干基),加入10 mL異辛烷與1%、2%、3%、4%的脂肪酶(占淀粉干基),置于70 ℃水浴鍋中加熱反應(yīng)5 h。反應(yīng)后產(chǎn)物用無水乙醇反復(fù)洗滌(5000 r/min,離心10 min),干燥后的產(chǎn)物進(jìn)行取代度檢測。

1.2.4 阿魏酸藜麥淀粉酯取代度測定 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制:準(zhǔn)確稱取一定量的阿魏酸標(biāo)準(zhǔn)品,配制成質(zhì)量濃度分別為1、2、3、4、5、6 μg/mL的標(biāo)準(zhǔn)溶液,在320 nm處測定溶液吸光值,以溶液濃度為橫坐標(biāo),吸光值為縱坐標(biāo)繪制曲線,得到阿魏酸的標(biāo)準(zhǔn)曲線。

淀粉酯的水解:稱取0.1 g干燥后的產(chǎn)物置于帶塞三角瓶中,加入30 mL 1 moL/L NaOH溶液,在50 ℃磁力攪拌下水解3 h。水解后用1 moL/L鹽酸滴定至pH2.0左右并記錄消耗體積,移取20 mL水解液于分液漏斗中,用100 mL乙酸乙酯萃取4次,備用。

取代度的測定:利用紫外可見分光光度計,在320 nm下測定萃取液吸光值,根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計算得到阿魏酸含量,并按下述公式計算取代度:

式(1)

式(2)

式中:W為阿魏酸在淀粉酯中的質(zhì)量百分比,C為根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計算得出的阿魏酸濃度,V為萃取液體積,m0為阿魏酸藜麥淀粉酯的質(zhì)量,M為阿魏酸分子量,194.19。

1.2.5 阿魏酸藜麥淀粉酯Pickering乳液的制備 乳液制備參考Laudina等的方法并略做修改[16],稱取一定量的阿魏酸藜麥淀粉酯(取代度分別為0.09%、0.28%、0.49%、0.69%,粒子濃度為1%)顆粒加入到去離子水中,去離子水與葡萄籽油的添加比例為6∶4 (V/V),高速分散機(jī)(13500 r/min)分散2 min。

1.2.6 傅里葉紅外光譜掃描(FT-IR) 準(zhǔn)確稱取已干燥好的5.0 mg原藜麥淀粉與改性后的淀粉酯樣品,與溴化鉀粉末混合均勻,研磨10 min。對淀粉進(jìn)行波長掃描(4000～400 cm-1),分辨率為4 cm-1,掃描累加64次。操作溫度為室溫,紅外圖譜用OMNIC8.0軟件進(jìn)行處理[17]。

1.2.7 X-射線衍射(XRD) 采用D-max-2500型X射線衍射儀測試,準(zhǔn)確取0.50 g原藜麥淀粉與改性后的淀粉酯樣品,壓片后采用Cu-Kα靶,石墨單色器40 kV和2000 mA,掃描速度為2 °/min在2θ在3 °～40 °范圍內(nèi)掃描測得。采用MDI Jade6.0軟件對X射線衍射數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合處理,對原始圖進(jìn)行平滑處理,連接衍射曲線上左右兩端的最低點做出基線,采用非線性高斯(Gaussian)和洛倫茲(Lorentz)混合函數(shù)對圖譜進(jìn)行擬合計算。根據(jù)擬合曲線在衍射峰的下邊緣劃出一條平滑的曲線,位于基線和擬合曲線之間的面積為非衍射面積,衍射峰與平滑曲線之間的面積即為結(jié)晶峰衍射面積,相對結(jié)晶度采取下面公式計算[18]:

式(3)

式中:Ac和An分別代表結(jié)晶區(qū)域和無定型區(qū)域,Xc為結(jié)晶度。

1.2.8 Pickering乳液粒徑和Zeta電位的測量 參考鹿瑤等[19]的方法略作修改。移取0.10 mg/mL 樣品于密封容器中,上樣體積1 mL,測定過程中設(shè)折光系數(shù)為1.450,25 ℃下保溫平衡2 min。

1.2.9 Pickering乳液結(jié)構(gòu)表征

1.2.9.1 Pickering乳液光學(xué)顯微鏡 取Pickering乳液樣品,滴加到潔凈載玻片中央,加蓋蓋玻片,置于Olympus BX50光學(xué)顯微鏡載物臺上,用100倍光學(xué)顯微鏡進(jìn)行觀察,利用儀器自帶軟件獲得乳液顯微結(jié)構(gòu)圖像。

1.2.9.2 Pickering乳液掃描電鏡(SEM) 參照Kalashnikova等[20]的方法稍加修改。配制顆粒濃度為1% w/v的懸浮液,選用苯乙烯作為油相,V65為油性引發(fā)劑,按120∶1 (w∶w)混合,用高速分散器將油相與懸浮液按1∶10 (w∶w)分散2 min,轉(zhuǎn)速為13500 r/min,每30 s間隔10 s,室溫下放置幾分鐘,取上層乳液層注入培養(yǎng)皿,加入蒸餾水稀釋,使之剛好沒過培養(yǎng)皿底部,置于65 ℃水浴鍋上過夜烘干,干燥后的樣品在掃描電鏡下觀察。

1.2.9.3 Pickering乳液激光共聚焦顯微鏡(CLSM) 取1 mL新鮮制備的乳液樣品加入20 μL尼羅紅(1 mg/mL)和40 μL尼羅藍(lán)(1 mg/mL)兩種熒光染料染色。移取20 μL樣品固定于激光共聚焦顯微鏡載物臺上,激發(fā)波長為488和633 nm,采集熒光圖像。

1.2.10 Pickering乳液乳化性的測定 參考劉瑞琦等[21]方法做微小改動。取新制乳液靜置0、10 min的底部樣品,用0.1% SDS稀釋200倍,以SDS做空白對照,在500 nm 波長處用紫外分光光度計測定吸光度,計算乳化活性指數(shù)(Emulsifying activity index,EAI)與乳液穩(wěn)定性指數(shù)(Emulsion stability index,ESI)。EAI、ESI計算見公式4和公式5:

式(4)

式(5)

式中:T=2.303,N為稀釋倍數(shù)200,θ為油相體積分?jǐn)?shù)0.4,L為比色杯的厚度1 cm,C為乳液中淀粉質(zhì)量濃度(6 mg/mL),A0為0 min的吸光度,EAImin、EAImax為乳濁液放置 10、0 min后的 EAI值。

1.2.11 ABTS+法測定Pickering乳液抗氧化活性 ABTS+使用液由5 mL 7 mmol/L ABTS+溶液和5 mL 2.45 mmol/L K2S2O8溶液避光反應(yīng)12 h后配制得到。使用前用適量蒸餾水稀釋,直至其吸光度在732 nm波長處為0.70±0.02。取0.4 mL不同阿魏酸取代度的阿魏酸藜麥淀粉酯乳液至3 mL ABTS+溶液中,避光反應(yīng)30 min,于732 nm 測吸光度。清除率按以下公式計算[22]:

式(6)

其中:A0為無水乙醇與ABTS的吸光度;A為不同取代度樣品與ABTS的吸光度。

1.3 數(shù)據(jù)處理

實驗數(shù)據(jù)為3個樣品的平均值。結(jié)果采用SPSS 20.0和Origin 9.5軟件處理,采用ANOVA對數(shù)據(jù)進(jìn)行差異顯著性分析(P<0.05)。所有樣品重復(fù)測定3次,結(jié)果為3次測量的平均值。

2 結(jié)果與分析

2.1 傅里葉紅外光譜(FT-IR)

圖1為原藜麥淀粉、OSA改性藜麥淀粉與阿魏酸藜麥淀粉酯的紅外光譜圖。由圖1可知,未經(jīng)改性的原藜麥淀粉(LMS)紅外光譜曲線在3000～3550 cm-1處出現(xiàn)一個寬而強(qiáng)的吸收峰,歸屬藜麥淀粉中-OH的伸縮振動峰,2931 cm-1處的特征吸收峰由-CH2的伸縮振動產(chǎn)生,1640 cm-1處的吸收峰由淀粉與水分子結(jié)合所形成的吸收峰,950～1065 cm-1處明顯的吸收峰是由藜麥淀粉C-O-C中C-O的振動而產(chǎn)生的[14]。經(jīng)辛烯基琥珀酸酐改性的藜麥淀粉樣品(LMS-OSA)和原藜麥淀粉相比,在1570和1726 cm-1附近出現(xiàn)羧基(-COOH)和酯基(-C=O)的伸縮振動峰,淀粉分子中的羥基已被辛烯基琥珀酸酐中的羧基和酯基取代,證明了藜麥淀粉與辛烯基琥珀酸酐發(fā)生了酯化反應(yīng)[23]。藜麥淀粉經(jīng)阿魏酸二次酯化改性后,在波長2933 cm-1附近出現(xiàn)尖峰狀特征峰,歸因于阿魏酸中苯環(huán)上O-CH3的不對稱伸縮振動峰,且隨著阿魏酸取代度的增加,特征峰的強(qiáng)度增強(qiáng),進(jìn)一步證明阿魏酸接枝到辛烯基琥珀酸淀粉酯中。

圖1 阿魏酸藜麥淀粉酯傅里葉紅外光譜圖Fig.1 FT-IR spectra of ferulic acid quinoa starch ester注:LMS為藜麥淀粉;LMS-OSA為OSA改性藜麥淀粉;LOF-0.09%、LOF-0.28%、LOF-0.49%、LOF-0.69%分別為阿魏酸的取代度為0.09%、0.28%,0.49%和0.69%的阿魏酸藜麥淀粉酯，圖2同。

2.2 X-射線衍射分析(XRD)

圖2為原藜麥淀粉和藜麥淀粉酯的X射線衍射圖。由圖2可知,原藜麥淀粉、OSA改性藜麥淀粉、不同取代度阿魏酸藜麥淀粉酯均在2θ為15.0°、17.0°、18.0°和23.0°處有強(qiáng)烈吸收峰,說明原藜麥淀粉、OSA改性藜麥淀粉、不同取代度阿魏酸藜麥淀粉酯均屬于典型A型結(jié)晶結(jié)構(gòu)。原藜麥淀粉和OSA改性藜麥淀粉的結(jié)晶度分別為22.71%和11.75%。LOF-0.09%、LOF-0.28%、LOF-0.49%和LOF-0.69%的結(jié)晶度分別為11.07%、9.16%、8.95%和8.62%。改性后的藜麥淀粉酯結(jié)晶度降低,隨著阿魏酸取代度的增加,結(jié)晶度呈降低趨勢?？赡苁且驗轷セ磻?yīng)使淀粉顆粒內(nèi)部結(jié)晶區(qū)域被破壞,無定形區(qū)增加[24]。隨著取代度的增加,藜麥淀粉分子無序化程度增加,從而引起結(jié)晶度降低。

圖2 阿魏酸藜麥淀粉酯的X射線衍射圖Fig.2 XRD of ferulic acid quinoa starch ester

2.3 不同取代度阿魏酸藜麥淀粉酯對Pickering乳液粒徑和電位的影響

表1為不同取代度阿魏酸藜麥淀粉酯穩(wěn)定Pickering乳液的粒徑和電位變化。由OSA改性藜麥淀粉穩(wěn)定的Pickering乳液液滴粒徑為65.35 nm,隨著阿魏酸淀粉酯取代度的增加,乳液液滴粒徑呈增大趨勢,當(dāng)阿魏酸取代度為0.69%時,乳液粒徑達(dá)到695.27 nm。這可能是由于阿魏酸可以通過氫鍵、范德華力和疏水相互作用等作用力引起淀粉分子發(fā)生一定程度的聚集,促使淀粉粒徑增大,進(jìn)而引起乳液液滴粒徑增大[25]。乳液液滴相互碰撞并結(jié)合成更大的液滴也可導(dǎo)致乳液粒徑的增大[26]。由表1可以看出隨著阿魏酸取代度的增加,電位絕對值降低。可能是淀粉顆粒所帶電荷對 Pickering 乳液的穩(wěn)定性產(chǎn)生的影響。隨著取代度的增加,淀粉酯酸性增強(qiáng),液滴表面所攜帶的正電荷增多,Zeta電位下降[27]。鹿瑤等[19]的研究結(jié)果表明,Zeta電位絕對值越高,乳化油滴之間的靜電排斥作用就越強(qiáng),可以有效地阻止液滴的相互靠近和聚集,這與本實驗結(jié)果相一致。

表1 不同取代度阿魏酸藜麥淀粉酯對Pickering乳液的粒徑、Zeta電位和結(jié)晶度的影響Table 1 Effect of different ferulic acid substitution degrees on particle size,Zeta potential and crystallinity of Pickering emulsion

2.4 Pickering乳液微觀結(jié)構(gòu)的表征

2.4.1 乳液光學(xué)顯微鏡的結(jié)果 圖3為不同取代度阿魏酸藜麥淀粉酯穩(wěn)定Pickering乳液的顯微圖片。由圖3可知,Pickering乳液的液滴呈規(guī)則的圓球狀。淀粉顆粒在水油界面處聚集,油滴和油滴周圍形成致密層[28]。隨著阿魏酸取代度的增加,乳液液滴尺寸大小呈上升趨勢,與高阿魏酸取代度的樣品相比,當(dāng)阿魏酸取代度為0.09%時,淀粉層阻止了油滴間的聚集,乳液穩(wěn)定性較好,經(jīng)實驗室放置60 d未出現(xiàn)破乳油相上浮現(xiàn)象,隨著阿魏酸取代度的增加,乳液中出現(xiàn)肉眼可見較大液滴,表明低阿魏酸取代度的乳液穩(wěn)定性較好,乳液分層現(xiàn)象不明顯。

圖3 阿魏酸藜麥淀粉酯穩(wěn)定Pickering乳液的光學(xué)顯微鏡圖像Fig.3 Optical microscope image of Pickering emulsion stabilized with ferulic acid quinoa starch ester注:a. 未接枝阿魏酸的藜麥淀粉酯乳液;b. 阿魏酸取代度為0.09%的阿魏酸藜麥淀粉酯乳液;c. 阿魏酸取代度為0.28%的阿魏酸藜麥淀粉酯乳液;d. 阿魏酸取代度為0.49%的阿魏酸藜麥淀粉酯乳液;e. 阿魏酸取代度為0.69%的阿魏酸藜麥淀粉酯乳液;圖4～圖5同。

2.4.2 掃描電鏡(SEM)的結(jié)果分析 Pickering乳液的掃描電鏡照片見圖4。實驗選用苯乙烯替代油相,采用掃描電鏡表征了制備的乳液在干燥狀態(tài)下的微觀結(jié)構(gòu),可直觀地觀察到液滴的表面結(jié)構(gòu)。由圖4可以看出,液滴內(nèi)部苯乙烯揮發(fā)后,外部整體呈現(xiàn)圓球形,證明阿魏酸藜麥淀粉酯顆粒具有較好的穩(wěn)定油相的能力,穩(wěn)定后的液滴呈圓球形。隨著阿魏酸取代度的增加,淀粉顆粒失去原有平滑表面,產(chǎn)生褶皺,在乳液中表現(xiàn)為穩(wěn)定性下降,液滴容易產(chǎn)生團(tuán)聚[29]。阿魏酸淀粉酯顆粒吸附在油水界面,淀粉顆粒阻止了液滴之間的相互聚集,進(jìn)一步證明阿魏酸藜麥淀粉酯顆?？梢杂脕矸€(wěn)定Pickering乳液。

圖4 阿魏酸藜麥淀粉酯穩(wěn)定Pickering乳液的掃描電鏡圖像Fig.4 SEM of Pickering emulsion stabilized with ferulic acid quinoa starch ester

2.4.3 激光共聚焦(CLSM)的結(jié)果分析 圖5為阿魏酸藜麥淀粉酯穩(wěn)定Pickering乳液的激光共聚焦圖像。在激發(fā)波長633 nm下,球形液滴周圍圓圈即阿魏酸藜麥淀粉酯呈現(xiàn)藍(lán)色,激發(fā)波長為488 nm時,紅色熒光即油滴位于球形液滴中。所有樣品均呈現(xiàn)出外部阿魏酸藜麥淀粉酯包裹內(nèi)部油滴,表明乳液是由位于油-水界面的改性淀粉顆粒穩(wěn)定的,改性淀粉酯吸附在油水界面并阻礙了油相的聚集[30]。從圖5a可以看出,未接枝阿魏酸的乳液液滴小而均勻分布在乳液中,證明OSA改性藜麥淀粉顆?？梢苑€(wěn)定Pickering乳液,乳液穩(wěn)定性優(yōu)良。隨著阿魏酸取代度的增加,油滴尺寸明顯增大,這可能由于阿魏酸取代度的增加,阿魏酸與OSA基團(tuán)發(fā)生競爭,阿魏酸藜麥淀粉酯上所保留的OSA基團(tuán)減少,親水基團(tuán)酚羥基增多,乳液親水性增強(qiáng),乳液液滴易于水相融合,導(dǎo)致穩(wěn)定性下降,從而使乳液液滴間產(chǎn)生相互聚集。也可能是因為乳液液滴之間的相互碰撞擠壓,界面淀粉酯層結(jié)構(gòu)受損使得部分液滴發(fā)生聚合,內(nèi)相體積增大,在CLSM圖中表現(xiàn)為紅色油滴尺寸變大[31]。

圖5 阿魏酸藜麥淀粉酯穩(wěn)定Pickering乳液的CLSM圖像Fig.5 CLSM of Pickering emulsion stabilized with ferulic acid quinoa starch ester

2.5 Pickering乳液的乳化性

圖6為不同取代度阿魏酸藜麥淀粉酯對Pickering乳液乳化性能的影響。EAI表示在乳液中固體顆粒能夠強(qiáng)烈吸附在油水兩相界面形成乳化層的能力,ESI表示乳液中乳滴的穩(wěn)定能力,分別是表征乳液乳化特性和乳液體系穩(wěn)定性的重要指標(biāo)[32]。由圖6可以看出,隨著阿魏酸取代度的增加,乳液的乳化活性與乳液穩(wěn)定性整體呈下降趨勢,乳液層隨取代度的增加分層現(xiàn)象愈加明顯,乳液層中出現(xiàn)明顯圓形大液滴,表明淀粉顆粒包裹油滴能力隨取代度的增加而減弱。在乳化體系中EAI和ESI與界面張力有關(guān),界面張力越高乳化劑的乳化性能越低[33]。隨著阿魏酸取代度的增加,阿魏酸與OSA基團(tuán)發(fā)生競爭,阿魏酸藜麥淀粉酯中疏水烯基長鏈減少,親水性的酚羥基基團(tuán)增加,導(dǎo)致淀粉酯疏水性降低,在溶液中表現(xiàn)為乳液液滴空間位阻減弱,界面張力增大,淀粉顆粒無法完全包裹油滴,液滴之間相互聚集形成較大液滴,進(jìn)而導(dǎo)致乳液失穩(wěn)。

圖6 不同取代度阿魏酸藜麥淀粉酯對乳化活性和乳液穩(wěn)定性影響Fig.6 Effect of Pickering emulsion with different substitution degree of ferulic acid quinoa starch ester on emulsifying activity and emulsion stability

2.6 Pickering乳液對ABTS+自由基清除能力

圖7為不同取代度阿魏酸藜麥淀粉酯Pickering乳液對ABTS+自由基清除能力影響。由圖7可知,4種接枝阿魏酸的乳液樣品均有良好的抗氧化效果,對ABTS+自由基清除效果與阿魏酸淀粉酯的取代度呈正相關(guān)性[34]。說明了阿魏酸淀粉酯在乳液界面的抗氧化機(jī)理,即雙酯化法改性后的淀粉酯中抗氧化基團(tuán)酚羥基隨著阿魏酸取代度的增加而增加。Mathew等[29]研究發(fā)現(xiàn),高阿魏酸取代度的淀粉酯具有較高的自由基清除能力,實驗結(jié)果與本研究結(jié)果一致。未接枝阿魏酸時,ABTS+自由基清除率為5.37%,當(dāng)阿魏酸取代度為0.69%時,ABTS+自由基清除率為70.77%,用阿魏酸藜麥淀粉酯來穩(wěn)定Pickering乳液可有效改善其抗氧化性。

圖7 不同取代度阿魏酸藜麥淀粉酯Pickering乳液對ABTS+自由基清除能力影響Fig.7 Effect of Pickering emulsion with different substitution degree of ferulic acid quinoa starch ester on ABTS+ free radical clearance rates

3 結(jié)論

實驗以阿魏酸藜麥淀粉酯為原料構(gòu)建Pickering乳液,考察了不同阿魏酸取代度對Pickering乳液基本結(jié)構(gòu)和抗氧化性的影響規(guī)律。實驗結(jié)果表明,經(jīng)辛烯基琥珀酸酐和阿魏酸雙酯化改性后會導(dǎo)致藜麥淀粉酯結(jié)晶度降低,微觀結(jié)構(gòu)分析表明,Pickering乳液液滴呈圓球形,隨著阿魏酸藜麥淀粉酯取代度的升高,乳液液滴粒徑增加,電位下降,乳液穩(wěn)定性下降。辛烯基琥珀酸藜麥淀粉酯經(jīng)阿魏酸二次酯化作用,具有抗氧化特性的酚羥基成功接枝到淀粉酯上。當(dāng)阿魏酸取代度為0.09%時,乳液ABTS+自由基清除能力由5.37%提高到10.82%,對構(gòu)建抗氧化型Pickering乳液基食品體系奠定了理論基礎(chǔ)。本實驗選用阿魏酸具有一定的抗氧化效果,但是其疏水特性有待改善,后續(xù)研究可繼續(xù)探索更合適的兼具疏水特性和抗氧化特性的食品級原料,構(gòu)建抗氧化性高和穩(wěn)定性優(yōu)良的食品級 Pickering乳液。