超聲波均質(zhì)法制備糖基化蛋白-茶油納米乳液及其穩(wěn)定性的研究

李姚昌,余靜怡,林秋瑀,張沁蕊,劉剛,張海枝,秦新光

(武漢輕工大學(xué) 食品科學(xué)與工程學(xué)院,湖北 武漢,430023)

油茶是我國(guó)廣泛種植的木本作物,種植面積達(dá)453.56 hm2,產(chǎn)業(yè)總值達(dá)1 160億元,其主要榨油產(chǎn)品是茶油[1]。具有降血壓、降血脂、防止心臟血管硬化、預(yù)防肝癌和抗癌疾病的功能[2]。茶油因其富含多種生物活性成分亟待得到更廣泛地利用[3],而選擇合適的乳液遞送系統(tǒng)則是提升茶油穩(wěn)定性和利用度的極佳方法之一。

當(dāng)前表面活性劑的應(yīng)用和乳化技術(shù)的普及,使得乳狀液在工業(yè)以及日常生活中取得了十分關(guān)鍵的地位。利用食品膠體顆粒穩(wěn)定乳液是荷載生物活性物質(zhì)和防止油脂腐敗變質(zhì)的有效途徑[4]。小分子表面活性劑、多糖和蛋白質(zhì)等常被作為乳化劑來(lái)提高乳液穩(wěn)定性[5],由于乳化劑吸附在油水界面上可以形成一層穩(wěn)定的物理屏障,具有一定的保護(hù)作用[6],減少界面張力和增加空間位阻,進(jìn)而改善乳液穩(wěn)定性[7]。乳清分離蛋白(whey protein isolate,WPI)由于具有兩親性結(jié)構(gòu)作為表面活性劑已應(yīng)用于乳液生產(chǎn)中,但易變性和酸熱不穩(wěn)定性使其應(yīng)用受限[8],因此需要對(duì)WPI進(jìn)行改性。目前相關(guān)研究都證實(shí),經(jīng)過(guò)糖基化改性后的蛋白質(zhì)的功能特性有了明顯改善,如熱穩(wěn)定性、酸堿穩(wěn)定性等。其本質(zhì)是多羥基糖分子上的羰基和蛋白質(zhì)分子上的氨基之間經(jīng)過(guò)共價(jià)鍵結(jié)合而得到糖基化蛋白的過(guò)程[9]。這類反應(yīng)稱作美拉德反應(yīng),經(jīng)美拉德反應(yīng)改性后的理化性能更好。

納米乳液使用在食品包裝體系中可以提高產(chǎn)品的儲(chǔ)藏性能,豐富產(chǎn)品種類,提高感官特性和加工性能,為產(chǎn)品的創(chuàng)新開(kāi)發(fā)提供一種新途徑。與普通的乳液相比,納米乳液在高液滴體積分?jǐn)?shù)時(shí)表現(xiàn)出光學(xué)透明性,在低液滴體積分?jǐn)?shù)時(shí)表現(xiàn)出良好的黏彈性,并增強(qiáng)了擴(kuò)散傳輸和貨架穩(wěn)定性[10]。蛋白質(zhì)由于具備特定的乳化功能可以用作乳化劑制成納米乳液,納米乳液具有很高的動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性和低失穩(wěn)性;其次,納米乳液界面面積相對(duì)更高,既有利于消化液作用,也有利于改善功能活性成分的生物利用率[11]。同時(shí),當(dāng)液滴粒徑相較于入射光波長(zhǎng)更小時(shí),其散射光會(huì)變?nèi)?可具有一定的光學(xué)透過(guò)性,這也使得產(chǎn)品在外觀上具有更好的視覺(jué)效果。生產(chǎn)正常采用高能和低能方法制備納米乳液,低能方法優(yōu)于高能方法,此方法需要更少的能量,并且不需要復(fù)雜的儀器。而高能方法需要較少量的表面活性劑[12],納米乳液體積小,因此具有很高的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性[13],這種穩(wěn)定性可能是有利的,通過(guò)消除限制微乳液組成空間的熱力學(xué)限制,納米乳液可用更多種類和數(shù)量的添加劑進(jìn)行功能化。因此,納米乳液具有從藥物遞送載體到新材料模板的潛在應(yīng)用[14]。

超聲波技術(shù)廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代食品工業(yè)體系,具有明顯的優(yōu)點(diǎn):可以提高生產(chǎn)率,縮短加工時(shí)間,改善機(jī)器操作條件和降低成本,也可以用來(lái)制備穩(wěn)定的納米乳液[15]。超聲波處理是納米材料合成過(guò)程中尺寸細(xì)化和分散的有效方法,有研究報(bào)道,經(jīng)適當(dāng)超聲波處理對(duì)乳化液乳化性能有不同程度的改善[16]。在蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)方面,研究表明超聲波處理可降低辣木種子水溶性蛋白質(zhì)β-轉(zhuǎn)角和β-折疊含量,增加α-螺旋和無(wú)規(guī)則卷曲含量[17]?；谝陨?本實(shí)驗(yàn)選擇了WPI為主要原料,以乳糖作為糖分子對(duì)其進(jìn)行糖基化反應(yīng),糖基化蛋白與茶油基于超聲波處理技術(shù)制備納米乳液,并對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化研究,對(duì)比不同條件下液滴顆粒的大小,以平均粒徑作為技術(shù)指標(biāo),研究糖基化蛋白-茶油乳液體系在不同環(huán)境條件下的穩(wěn)定性,對(duì)于提升茶油穩(wěn)定性和利用價(jià)值具有實(shí)際意義。本實(shí)驗(yàn)是制作水包油乳液,形成的乳液在發(fā)揮茶油功效的同時(shí)能保持良好的穩(wěn)定性,為在食品工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

WPI(95%,純度),Hilmar Ingredients公司;D-乳糖,四川伯利恒藥業(yè)有限公司;山茶籽油,榨取自湖北當(dāng)?shù)赜筒枳魑?實(shí)驗(yàn)用水為超純水;甲醇、異丁醇、異辛烷、NaOH(分析純) 等,國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

ME104E/20電子天平,梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司;JY2001電子天平,上海浦春計(jì)量?jī)x器有限公司;85-2型恒溫磁力攪拌器,金壇市城東新瑞儀器廠;FE20實(shí)驗(yàn)室pH計(jì),梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司;高速剪切機(jī)、超聲波破碎攪拌機(jī),寧波新芝生物科技股份有限公司;ZEN 3600馬爾文粒徑分析儀,上海思百吉儀器有限公司武漢分公司;HH-2數(shù)顯恒溫水浴鍋,常州榮華儀器有限公司;DHP-9272電熱恒溫培養(yǎng)箱,上海一恒科學(xué)儀器有限公司;MIX-30S迷你混合儀,杭州米歐儀器有限公司;Min1512臺(tái)式高速離心機(jī)、高速臺(tái)式冷凍離心機(jī),長(zhǎng)沙英秦有限公司;UV-1000紫外可見(jiàn)分光光度計(jì),翱藝儀器(上海)有限公司。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 糖基化反應(yīng)產(chǎn)物的制備

將WPI與乳糖(D-lactose, Lac)按質(zhì)量比1∶1溶解于超純水,恒溫?cái)嚢钄嚢?2 h,-20 ℃冰箱冷凍,隨后取出放入凍干機(jī)冷凍干燥3 d,將凍干得到的粉末置于含有飽和KBr溶液的容器中,并放入70 ℃培養(yǎng)箱中反應(yīng)24 h,取出觀察其顏色變化,若無(wú)明顯變化則再次重復(fù)上述步驟,直至溶液顏色出現(xiàn)明顯變黃,通過(guò)鄰苯二甲醛法測(cè)定糖基化接枝度并保持批次間的一致性,得到糖基化反應(yīng)產(chǎn)物(whey protein isolate glycosylation with lactose,WPIL)[18]。

1.3.2 茶油納米乳液的制備

將一定質(zhì)量的WPI和WPIL分別溶解在一定量的超純水中,根據(jù)前期的研究進(jìn)展,制成10 mg/mL的蛋白質(zhì)溶液。恒溫?cái)嚢柚辽?2 h(25 ℃,500 r/min)后,加入0.2 mg/mL的疊氮化鈉(防止微生物生長(zhǎng)產(chǎn)生污染)。將WPI溶液放入4 ℃冰箱冷藏11 h,使蛋白質(zhì)充分溶脹。將蛋白溶液與茶油按一定比例混合后均質(zhì)(12 000 r/min,2 min)及超聲波處理,得到超聲處理乳清分離蛋白(ultrasonic whey protein isolate, UWPI)納米乳液和超聲處理糖基化乳清分離蛋白(ultrasonic whey protein isolate glycosylated, UWPIL)和納米乳液。觀察乳液外觀變化,并取樣經(jīng)粒徑分析儀測(cè)定不同pH下乳液平均粒徑變化情況。

1.3.3 茶油納米乳液粒徑及多分散系數(shù)(polydispersity index,PDI)測(cè)定

采用動(dòng)態(tài)光散射儀Malvern Nano-ZEN 3600測(cè)量1.3.2節(jié)制備的乳液粒徑大小、PDI分布情況和外觀變化,測(cè)量中使用的蛋白質(zhì)和水的折射率分別為1.450和1.330。分別測(cè)量水相pH梯度(3.0、7.0、9.0),油相質(zhì)量分?jǐn)?shù)(5%～25%)、超聲波處理時(shí)間(5～15 min)、功率(300～500 W)幾種不同因素對(duì)粒徑的影響。

1.3.4 酸、熱穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)

根據(jù)1.3.3節(jié)所得條件(水相pH 7.0、油相質(zhì)量濃度10 g/L、超聲波處理時(shí)間10 min,功率 450 W)制備糖基化蛋白-茶油納米乳液留存?zhèn)溆?同樣條件下制備對(duì)照組WPI茶油納米乳液。調(diào)節(jié)乳液pH為2.0～9.0,靜置30 min,觀察乳液外觀變化并取樣通過(guò)粒徑分析儀測(cè)定不同pH下乳液平均粒徑變化情況;將乳液放入不同溫度(40～100 ℃)水浴中 10 min,取出后冷卻至室溫并測(cè)定平均粒徑和電位。

1.3.5 儲(chǔ)藏穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)

按1.3.3節(jié)所得的優(yōu)化條件制備2種乳液,比較研究WPI糖基化產(chǎn)物-茶油納米乳液的儲(chǔ)藏穩(wěn)定性。將制得的2種茶油納米乳液置于50 ℃恒溫培養(yǎng)箱中放置14 d,每48 h只從其中1個(gè)等分取樣,測(cè)量其粒徑、氫過(guò)氧化物含量和硫代巴比妥酸反應(yīng)物(thiobarbituric acid reactive substance,TBARS)含量,并觀察表觀變化。

1.3.6 測(cè)定乳液中氫過(guò)氧化物含量

將制得的2種納米乳液和等量的茶油分別置于試管中,50 ℃下加速氧化14 d,每48 h測(cè)定1次氫過(guò)氧化物濃度。V(樣品)∶V(異辛烷)∶V(異丙醇)=1∶6∶4,渦旋30 s,均勻混合, 2 000 r/min離心5 min。取上層有機(jī)相溶液0.2 mL,以2∶1的比例混合的甲醇和異丁醇溶液2.8 mL[19],再加入15 μL 3.94 mol/L硫氰酸銨溶液和15 μL亞鐵離子溶液(0.132 mol/L BaCl2溶液和0.144 mol/L FeSO4溶液按體積比1∶1混合,渦旋30 s,離心取上清液),渦旋混合15 s,避光靜置使之反應(yīng)20 min后,在510 nm測(cè)吸光度。空白組樣品為等量異辛烷。以過(guò)氧化氫異丙苯為標(biāo)準(zhǔn)物作為標(biāo)準(zhǔn)曲線。過(guò)氧化值計(jì)算如公式(1)所示:

(1)

式中:A,所測(cè)樣品吸光值;a,標(biāo)準(zhǔn)曲線斜率;b,截距。

1.3.7 測(cè)定乳液中TBARS含量

將制得的2種納米乳液和等量的茶油各等分成7等份置于具塞試管中于50 ℃恒溫培養(yǎng)箱中氧化14 d,每間隔1 d測(cè)定TBARS濃度[19]。分別取樣品、75 mg/mL的三氯乙酸和濃度為2.88 mg/mL的硫代巴比妥酸各2 mL混合均勻后,于95 ℃水浴15 min后迅速冷卻至室溫,經(jīng)離心后靜置10 min于532 nm條件下測(cè)定吸光值,以無(wú)水乙醇作空白,以丙二醛乙縮醛為標(biāo)準(zhǔn)物作標(biāo)準(zhǔn)曲線。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

2 結(jié)果與分析

2.1 超聲波條件下WPIL-茶油納米乳液的表征

2.1.1 pH對(duì)超聲波條件下WPIL-茶油納米乳液穩(wěn)定性的影響

固定蛋白溶液10 mg/mL,油相質(zhì)量分?jǐn)?shù)15%,超聲波處理功率450 W,時(shí)間10 min,研究蛋白溶液的pH對(duì)茶油納米乳液穩(wěn)定性的影響。由于蛋白溶液在pH值4.0～5.0時(shí),靠近等電點(diǎn)4.8～5.2[20],其中的氨基酸分子與氫離子結(jié)合使蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)更緊密,抑制了其與茶油的結(jié)合,導(dǎo)致制得的乳液不穩(wěn)定,故不可選用。選用了酸性水相pH 3.0,中性水相pH 7.0,堿性水相pH 9.0為代表。由表1可知,WPI及WPIL-茶油納米乳液的粒徑及PDI在水相pH改變時(shí)均有明顯變化,2種乳液在pH 7.0時(shí)均有最小粒徑,且PDI的數(shù)值也較小,并且改性后乳液的粒徑和PDI更小,這說(shuō)明了對(duì)WPI進(jìn)行糖基化處理有助于制備更穩(wěn)定的乳液,這也與PIRESTANI等[21]關(guān)于糖基化共軛物穩(wěn)定的乳液顯示出更小的平均液滴尺寸和更低的乳析指數(shù),對(duì)于穩(wěn)定乳液更有效的結(jié)論相一致。在后續(xù)的實(shí)驗(yàn)中,選取pH 7.0為制備乳化劑的優(yōu)化pH值。

表1 不同pH下蛋白乳液平均粒徑及PDI分析

2.1.2 超聲波條件下油相質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)WPIL-茶油納米乳液穩(wěn)定性的影響

由2.1.1節(jié)的結(jié)論,固定水相pH 7.0,蛋白溶液質(zhì)量濃度為10 mg/mL,超聲波功率450 W,超聲波時(shí)間10 min,研究油相質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)茶油納米乳液穩(wěn)定性的影響。由圖1-a、圖1-b得知,改變油相質(zhì)量分?jǐn)?shù)時(shí),乳液的粒徑和PDI均有顯著改變。當(dāng)油相質(zhì)量分?jǐn)?shù)>10%且逐漸增加時(shí)2種乳液的粒徑和PDI均逐漸變大,且在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),當(dāng)油相分?jǐn)?shù)較大時(shí),超聲波處理后的乳液表層會(huì)有油滴。這說(shuō)明茶油沒(méi)有全部被包裹住。當(dāng)油相質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%時(shí)其粒徑和PDI比質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%時(shí)大。由此可知當(dāng)油相質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%時(shí),乳液的穩(wěn)定性最好。后續(xù)實(shí)驗(yàn)中,選擇油相質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%制備乳液。

a-UWPI;b-UWPIL

2.1.3 超聲波功率對(duì)WPIL-茶油納米乳液穩(wěn)定性的影響

超聲波處理是目前制備納米乳液的有效處理手段,制備的納米乳液具有粒徑小、穩(wěn)定性高、乳化劑使用量少、高效環(huán)保等特點(diǎn)[22-23]。由2.1.1節(jié)和2.1.2節(jié)結(jié)論,固定水相pH 7.0,油相質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%,超聲波時(shí)間10 min,研究超聲波功率對(duì)納米乳液穩(wěn)定性的影響。觀察圖2可知,當(dāng)超聲波功率<400 W時(shí),2種乳液的粒徑和PDI均較大,這可能是超聲波功率不足,導(dǎo)致油滴表面未能被乳化劑充分覆蓋,造成粒徑偏大,均一性差。UWPI在400和450 W時(shí),乳液粒徑無(wú)明顯差異,但PDI發(fā)生變化,且450 W時(shí)2種乳液的PDI均小于0.3,表明乳液的均一性和分散性較好。而當(dāng)超聲波功率>450 W時(shí),2種乳液的粒徑和PDI均有所增加,可能是因?yàn)槌暡üβ蔬^(guò)大,乳液中的蛋白部分發(fā)生聚集現(xiàn)象,導(dǎo)致油滴析出,粒徑變大,分散性變差,較高超聲波功率對(duì)乳液穩(wěn)定性產(chǎn)生負(fù)面影響[24-25]。為制備穩(wěn)定的納米乳液,后續(xù)實(shí)驗(yàn)選擇超聲功率450 W。

a-UWPIL;b-UWPI

2.1.4 超聲波時(shí)間對(duì)WPIL-茶油納米乳液穩(wěn)定性的影響

根據(jù)2.1.1、2.1.2節(jié)和2.1.3節(jié)的結(jié)論,固定水相pH 7.0,油相質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%,超聲波功率450 W,研究超聲波時(shí)間對(duì)納米乳液穩(wěn)定性的影響。由圖3可知,在功率450 W時(shí)超聲波10 min制得的乳液各方面均最優(yōu)。而超聲波時(shí)間5 min,測(cè)量的粒徑偏大,這可能是超聲波時(shí)間較短,沒(méi)有完全產(chǎn)生作用。當(dāng)超聲波時(shí)間>10 min時(shí),2種乳液的粒徑緩慢變大,乳液的穩(wěn)定性變差,而PDI則逐漸接近0.3,乳液的不均勻程度變大。原因可能是在選定超聲波功率下處理時(shí)間過(guò)長(zhǎng),較長(zhǎng)時(shí)間的超聲波物理作用改變了乳液的粒徑和PDI,長(zhǎng)時(shí)間的超聲波空化導(dǎo)致超聲波處理引起的空化能量閾值降低了[26],有助于產(chǎn)生更劇烈的空化效應(yīng),從而更容易形成粒徑小的液滴[27]。后續(xù)實(shí)驗(yàn)中選擇超聲波時(shí)間10 min。

2.2 酸、熱條件下超聲波處理茶油納米乳液穩(wěn)定性的影響

2.2.1 溫度對(duì)超聲波處理后WPIL-茶油納米乳液穩(wěn)定性的影響

由圖4-a可知,UWPIL-茶油納米乳液所放置的溫度從40 ℃到100 ℃增加時(shí),乳液的粒徑和PDI變化較小。溫度為40、50、60、70 ℃時(shí)乳液的粒徑和PDI無(wú)顯著變化,說(shuō)明乳液在此溫度范圍內(nèi)較穩(wěn)定。當(dāng)溫度在80～100 ℃時(shí),乳液粒徑和PDI有變化的趨勢(shì),兩者數(shù)值都在緩慢增加。這可能是由于溫度的升高造成乳化劑分子結(jié)構(gòu)中的蛋白質(zhì)部分發(fā)生變性,也就是乳化劑發(fā)生變性,乳化茶油的能力下降。由于加熱處理后蛋白質(zhì)發(fā)生不同程度的變性,使乳化能力逐漸降低,其粒徑和PDI逐漸增大,但增長(zhǎng)的幅度小,或許是納米乳液之間存在強(qiáng)靜電排斥作用降低了界面蛋白質(zhì)分子間的相互作用產(chǎn)生的影響[28]。由此可知,經(jīng)糖基化改性后制備的超聲波茶油納米乳液的熱穩(wěn)定性是比較好的。而圖4-b則表現(xiàn)出明顯的上升態(tài)勢(shì),超聲波處理蛋白UWPI-茶油納米乳液的粒徑和PDI隨溫度的升高而增大,乳液分散性變差,說(shuō)明UWPI-茶油納米乳液的熱穩(wěn)定性較差,這可能是WPI本身熱穩(wěn)定性較差,當(dāng)溫度變化時(shí)其變性程度也增大。對(duì)比可知UWPIL-茶油納米乳液熱穩(wěn)定性比未改性的更好。由此可知,在較高溫度的工業(yè)生產(chǎn)中,選用糖基化蛋白結(jié)合超聲波處理可以制作更穩(wěn)定的茶油納米乳液,可以更好地將茶油的功效利用到需要較高溫度生產(chǎn)的工藝中。

a-UWPIL;b-UWPI

2.2.2 pH對(duì)超聲波處理后WPIL-茶油納米乳液穩(wěn)定性的影響

由圖5-a可知,超聲波處理后乳液的pH在7.0～9.0時(shí),2種乳液的粒徑均沒(méi)有出現(xiàn)明顯變化,說(shuō)明乳液在此pH區(qū)間內(nèi)較穩(wěn)定。但當(dāng)乳液的pH降到5.0時(shí),取樣時(shí)發(fā)現(xiàn)乳液的分散性變差,且粒徑發(fā)生巨大改變。再次降低乳液pH至4.0,UWPI-茶油納米乳液的粒徑有些許下降但仍然很大,此時(shí)乳液極不穩(wěn)定,出現(xiàn)這種現(xiàn)象可能是WPI的等電點(diǎn)在pH 4.8～5.2[14],蛋白質(zhì)易沉淀聚集,導(dǎo)致油滴析出,乳液粒徑增大[18]。改性后乳液的粒徑則出現(xiàn)明顯減小,這可能是因?yàn)橛萌樘翘腔男院蟮鞍椎牡入婞c(diǎn)在pH 5.0附近,乳液發(fā)生聚結(jié)而使粒徑變大。當(dāng)乳液的pH為3.0時(shí),乳液粒徑又下降且趨于較穩(wěn)定的數(shù)值,pH降至2.0時(shí)乳液的粒徑輕微減小,此時(shí)乳液處于較穩(wěn)定的狀態(tài)。再看圖5-b中兩種乳液在不同pH下的PDI變化。當(dāng)pH從9.0逐漸降低到7.0時(shí),UWPIL-茶油納米乳液的PDI逐漸減小并且整體低于UWPI,而pH從7.0逐漸降低到5.0時(shí),UWPIL-茶油納米乳液的PDI逐漸增大但整體依然低于UWPI,說(shuō)明乳液逐漸趨向不穩(wěn)定的狀態(tài)。但當(dāng)pH逐漸由5.0降低到2.0時(shí),UWPIL-茶油納米乳液的PDI又逐漸減小至0.3以下,且處于較均勻和分散性較好的狀態(tài)。而在整個(gè)過(guò)程中,UWPI-茶油乳液的PDI除pH 3.0時(shí),在其他pH下乳液PDI均比同樣環(huán)境條件下改性后的蛋白乳液要大,此時(shí)的乳液較不均勻,這與之前的研究結(jié)論是一致的[29]。以上分析可以說(shuō)明在乳液pH從9.0到2.0逐漸降低時(shí),經(jīng)糖基化改性后制備的乳液基本上更穩(wěn)定,使茶油在酸堿條件下的穩(wěn)定性有顯著提升,更好發(fā)揮茶油功效作用。

a-平均粒徑;b-PDI

2.3 超聲波處理對(duì)WPIL-茶油納米乳液的儲(chǔ)藏穩(wěn)定性

由圖6-a可知,制得的2種乳液的粒徑均呈現(xiàn)增長(zhǎng)趨勢(shì),但總體增長(zhǎng)幅度不大,說(shuō)明2種乳液的儲(chǔ)藏穩(wěn)定性均較好,但仔細(xì)觀察發(fā)現(xiàn)UWPIL-茶油乳液粒徑增幅更小,在相同儲(chǔ)藏時(shí)間下粒徑更低,說(shuō)明糖基化改性產(chǎn)物更有助于提升茶油納米乳液的儲(chǔ)藏穩(wěn)定性。由圖6-b可知,2種乳液的PDI都出現(xiàn)緩慢增長(zhǎng),這可能是溶液中的茶油發(fā)生氧化反應(yīng),生成的過(guò)氧化物容易分布在乳液的油-水界面上,造成乳液粒徑和PDI增大,穩(wěn)定性降低。UWPI-茶油納米乳液在儲(chǔ)藏6 d后其PDI數(shù)值就超過(guò)0.3,其后8 d的PDI逐漸增加,第8天時(shí)粒徑增加到230 nm,這表明此時(shí)的乳液已經(jīng)不再均勻,分散性變差。而UWPIL -茶油納米乳液的PDI則在第8天后數(shù)值才大于0.3,其后幾天數(shù)值緩慢增長(zhǎng),且均小于或等于UWPI-茶油納米乳液的PDI數(shù)值,直到12 d時(shí)粒徑才增加至230 nm,較WPI-茶油納米乳液而言,UWPIL-茶油納米乳液能保持良好分散性和儲(chǔ)藏穩(wěn)定性。由1.3.5節(jié)可知,乳液在50 ℃條件下恒溫儲(chǔ)藏[30],結(jié)合2.2.1節(jié)可以得出結(jié)論:UWPIL-茶油納米乳液的儲(chǔ)藏穩(wěn)定性比UWPI-茶油納米乳液要好。且前者更能承受較高溫度,儲(chǔ)存時(shí)間更久。因此,在研究如何長(zhǎng)時(shí)間、儲(chǔ)存溫度高于室溫時(shí)保存茶油,更多保留功能活性物質(zhì),可以制作更穩(wěn)定的UWPIL-茶油納米乳液,延長(zhǎng)功效時(shí)間。

a-平均粒徑;b-PDI

2.4 超聲波處理對(duì)WPIL-茶油納米乳液的氧化穩(wěn)定性

2.4.1 儲(chǔ)藏時(shí)間對(duì)超聲波處理后WPIL-茶油納米乳液ROOH形成的影響

根據(jù)1.3.6節(jié)的方法配制的待測(cè)溶液,茶油樣品呈現(xiàn)較深的顏色,乳液樣品顏色則較淺,這可能是由于茶油含有的過(guò)氧化物較多,因此溶液顏色較深,而乳液將茶油包裹,減少了茶油氧化的可能性,使過(guò)氧化物含量比單純茶油儲(chǔ)藏時(shí)低,溶液顏色也就相對(duì)較淺。結(jié)合圖7-a分析,前6 d過(guò)氧化物濃度上升速度較快,其后8 d較為緩慢,總體水平較低,說(shuō)明在長(zhǎng)時(shí)間的儲(chǔ)藏過(guò)程中茶油被保護(hù)的較好。這可能是由于茶油本身含有的低極性多酚物質(zhì)能有效地抑制脂質(zhì)過(guò)氧化物的產(chǎn)生[31];也可能是制備乳液的過(guò)程中經(jīng)過(guò)了超聲波處理,超聲波的物理作用使蛋白均勻包裹于液滴表面,油滴被保護(hù),被氧化程度降低,且尺寸分布窄,乳液因此達(dá)到了穩(wěn)定的納米級(jí)[32]。但從圖7中還是可以看出,2種乳液中,UWPIL-茶油納米乳液的過(guò)氧化物濃度更低一些,進(jìn)一步說(shuō)明它的氧化穩(wěn)定性更好[30]。結(jié)合乳液的50 ℃儲(chǔ)藏環(huán)境,在進(jìn)行提高乳液氧化穩(wěn)定性的試驗(yàn)時(shí),表明UWPIL更適合做乳化劑,制備茶油納米乳液不僅不易氧化,熱穩(wěn)定性好,而且能很好地保存負(fù)載物質(zhì)的功能,使其在長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)藏中不易氧化變質(zhì),更好地運(yùn)用到食品工業(yè)中。

2.4.2 儲(chǔ)藏時(shí)間對(duì)超聲波處理后WPIL-茶油納米乳液次級(jí)氧化產(chǎn)物形成的影響

根據(jù)1.3.7節(jié)的方法配制檢測(cè)溶液,進(jìn)一步分析乳液儲(chǔ)藏過(guò)程中次級(jí)氧化產(chǎn)物TBARS含量的變化情況。如圖7-b所示,前8 d的中次級(jí)氧化產(chǎn)物濃度上升速度較快,后6 d較為緩慢,觀測(cè)過(guò)程中所測(cè)得的樣品中TBARS含量大小順序?yàn)?UWPI>UWPIL。這個(gè)結(jié)果表明氧化14 d中UWPIL-茶油納米乳液的次級(jí)氧化產(chǎn)物濃度更低,這也與LI等[33]研究結(jié)論一致,可能是由于糖基化改性引入了乳糖分子后可以快速吸附在油滴表面并形成更為穩(wěn)定的蛋白界面層,更好地包裹茶油液滴從而可以有效減少次級(jí)氧化產(chǎn)物的生成,使UWPIL-茶油乳液具有更好的氧化穩(wěn)定性。

3 結(jié)論

以WPI-乳糖糖基化改性產(chǎn)物作乳化劑,采用超聲波輔助均質(zhì)處理制備茶油納米乳液。通過(guò)優(yōu)化試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),當(dāng)水相pH 7.0,油相質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%,超聲波功率450 W,超聲波時(shí)間10 min時(shí)可制備穩(wěn)定的超聲波茶油納米乳液。超聲處理后乳液在pH 7.0～9.0,2種乳液的粒徑均穩(wěn)定, 并且UWPIL/UWPI-茶油納米乳液的PDI均在 0.3以下,處于較均勻和分散性較好的狀態(tài),UWPIL-茶油乳液在pH 7.0時(shí)PDI最小,乳液最穩(wěn)定,并且在儲(chǔ)藏過(guò)程中粒徑始終不超過(guò)235 nm,相較于用WPI制備的超聲波茶油納米乳液而言,糖基化蛋白制備的超聲波茶油納米乳液在不同溫度、不同pH下更穩(wěn)定,且儲(chǔ)藏穩(wěn)定性和氧化穩(wěn)定性也得到了改善。對(duì)于提升茶油產(chǎn)品綜合開(kāi)發(fā)利用價(jià)值和改善茶油的穩(wěn)定性具有實(shí)際參考意義,為拓寬茶油乳液在食品工業(yè)中的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。