葵花籽油微乳體系對玉米黃素增溶性能研究

摘要：文章研究了葵花籽油微乳包封玉米黃素的能力，考察了玉米黃素在微乳不同相中的分配系數(shù)及葵花籽油微乳增溶玉米黃素的能力。結(jié)果表明，微乳的pH值在4～6之間時，體系穩(wěn)定；pH值在2～4和8～10時，粒子分布不均勻，包封率降低。隨著鹽濃度的增加，微乳的粒徑和PDI增大，包封率逐漸下降。微乳在4 ℃和25 ℃下儲存時較穩(wěn)定并且粒徑、PDI和包封率無明顯改變；在45 ℃時，粒徑較大且分布不均勻，包封率降低。微乳體系中玉米黃素的溶解度高于葵花籽油中玉米黃素的溶解度；在水包油型中，80%含水量的微乳增溶玉米黃素52倍，是水增溶玉米黃素的330倍。理論上可以確定有64個混合表面活性劑分子增溶1個玉米黃素分子。因此，葵花籽油微乳體系對玉米黃素具有良好的增溶性能。

關(guān)鍵詞：玉米黃素；微乳；葵花籽油；增溶性能

中圖分類號：TS225.15""""" 文獻標(biāo)志碼：A"""" 文章編號：1000-9973（2024）11-0048-04

Study on Solubilization Performance of Zeaxanthin in Sunflower Seed Oil Microemulsion System

WU Hong-yan1，2， WANG Ke-yi1， YU Xiao-dan1， YANG Jia-meng1， TIAN Ying-hua1

（1.College of Food and Bioengineering， Qiqihar University， Qiqihar 161006， China; 2.Engineering

Research Center of Plant Food Processing Technology， Ministry of Education，

Qiqihar 161006， China）

Abstract： In this paper， the ability of sunflower seed oil microemulsion to encapsulate zeaxanthin is studied， and the distribution coefficients of zeaxanthin in different phases of microemulsion and the ability of sunflower seed oil microemulsion to solubilize zeaxanthin are investigated. The results show that when the pH value of the microemulsion is 4～6， the system is stable. When the pH value is 2～4 and 8～10， the particle distribution is uneven， and the encapsulation efficiency decreases. With the increase of salt concentration， the particle size and PDI of microemulsion increase， and the encapsulation efficiency decreases gradually. The microemulsion is stable when being stored at 4 ℃ and 25 ℃， and there is no significant change in particle size， PDI and encapsulation efficiency.At 45 ℃， the particle size is larger and unevenly distributed， and the encapsulation efficiency decreases. The solubility of zeaxanthin in the microemulsion system is higher than that in sunflower seed oil. In the oil-in-water type， microemulsion with 80% moisture content solubilizes zeaxanthin 52 times， which is 330 times that of zeaxanthin solubilized by water. Theoretically， it can be determined that there are 64 mixed surfactant molecules solubilizing one zeaxanthin molecule. Therefore， the sunflower seed oil microemulsion system has good solubilization performance on zeaxanthin.

Key words： zeaxanthin; microemulsion; sunflower seed oil; solubilization performance

收稿日期：2024-05-16

基金項目：黑龍江省省屬高等學(xué)?；究蒲袠I(yè)務(wù)費科研項目（145209327）

作者簡介：吳紅艷（1969—），女，教授，博士，研究方向：食品化學(xué)與食品添加劑。

微乳是一種可以增溶、保護及控制釋放脂溶性營養(yǎng)素和風(fēng)味物質(zhì)的良好載體，近些年來引起了人們的關(guān)注[1]。微乳液是由油相、表面活性劑和被載成分構(gòu)成的各向同性物質(zhì)，其突出的特點是在加入水相后能夠自發(fā)地形成微乳，并且隨著水的增多轉(zhuǎn)變?yōu)榻咏蔁o限稀釋的O/W型微乳[2]。

加水過程中微乳液發(fā)生了溶脹，油相增溶到表面活性劑的液膜內(nèi)部，增大了內(nèi)核體積，從而提高了被載物質(zhì)的溶解度[3]。微乳可以增溶營養(yǎng)物、藥物、抗氧化劑等幾乎不溶于水的物質(zhì)10～20倍。玉米黃素在食品保健品和藥品中的應(yīng)用前景非常廣闊，但將脂溶性色素應(yīng)用于食品工業(yè)時，被其水溶解性差和極易被氧化的性質(zhì)所困擾[4]。本研究以葵花籽油為油相制備成可無限稀釋的O/W型微乳，不僅具有葵花籽油的營養(yǎng)成分、人體保健和預(yù)防疾病的功能，而且利用微乳的增溶性能解決了玉米黃素的水不溶性和不穩(wěn)定問題，提高了玉米黃素在食品中的使用范圍[5]。該研究為今后微乳在提取食用色素上的應(yīng)用及玉米黃素的開發(fā)與研究提供了理論和材料基礎(chǔ)。

1 材料和方法

1.1 材料與試劑

多力葵花籽油：市售；玉米黃素：上海源葉生物科技有限公司；吐溫80、司班80：天津市光復(fù)精細(xì)化工研究所；超純水；無水乙醇（分析純）：天津市天力化學(xué)試劑有限公司；正己烷（分析純）：沈陽市新西試劑有限公司；甲醇（色譜純）：天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司；乙腈（色譜純）：沈陽華群化工原料有限公司；濾膜：上海市新亞凈化器件廠。

1.2 主要儀器與設(shè)備

DHG-9145A恒溫鼓風(fēng)干燥箱；722S型可見分光光度計；Thermo微量移液器（100～1 000 μL）；GH5000B型隔水式培養(yǎng)箱；DL-360E超聲波清洗器；BS124S型電子天平；GL-16C型臺式高速離心機；EMS-8B恒溫磁力攪拌器；SHZ-C水浴恒溫振蕩器；SHZ-D（Ⅲ）循環(huán)水式真空泵；Agilent 1290 Infinity Ⅱ超高效液相色譜儀。

1.3 試驗方法

1.3.1 微乳液的制備

稱取司班80和吐溫80（1∶10）50 mL，混合均勻。將玉米黃素溶于葵花籽油中，形成過飽和溶液，取其上層清液按照體積比為1∶5、1∶6、1∶7、1∶8、1∶9混合均勻后加入表面活性劑中，在磁力攪拌下逐滴加入超純水（25 ℃），并觀察現(xiàn)象。當(dāng)體系變成澄清、透明或半透明并帶有乳光的液體時，即為水包油型微乳。

1.3.2 高效液相色譜法測定玉米黃素的條件

色譜條件：C18反相色譜柱（250 mm×4.6 mm，5 μm），流動相為乙腈，柱溫為25 ℃，進樣量為1 μL，流速為0.5 mL/min，檢測波長為446 nm。

1.3.3 微乳包封率的測定

稱取含玉米黃素的微乳樣品10 g，分別加入無水硫酸銨0.5 g混勻，在70 ℃的水浴鍋中加熱20 min并超聲50 min，以5 000 r/min離心1 h后可分離出水相和油相。

按照下式計算玉米黃素微乳中玉米黃素的包封率（EE）。

EE=（1-C1C0）×100%。（1）

式中：C0為微乳中玉米黃素的總濃度（mg/mL）；C1為上清液中玉米黃素的濃度（mg/mL）。

1.3.4 微乳粒徑的測定

將馬爾文粒度分析儀設(shè)定為散射角90°、折光系數(shù)1.33、吸光度值0.010、溫度25 ℃、分散相為水，將微乳樣品用超純水稀釋10倍，進行微乳粒徑的測定。

1.3.5 微乳對玉米黃素的增溶能力

溶解效能（γ）=溶解度×M水+M油+M乳化劑M油+M乳化劑。（2）

溶解效率（α）=M油M油+M乳化劑×γ。（3）

1.3.6 數(shù)據(jù)分析

試驗均重復(fù)3次，數(shù)據(jù)用Origin 8.0繪圖，用IBM SPSS Statistics 19.0進行顯著性分析，Plt;0.05表示差異顯著。

2 試驗結(jié)果及討論

2.1 不同配方的葵花籽油微乳對包封率、粒徑和PDI的影響

將含有玉米黃素的葵花籽油與混合非離子表面活性劑按質(zhì)量比為1∶6、1∶7、1∶8、1∶9制備微乳，測定其微乳包封玉米黃素的能力，并用馬爾文粒度分析儀測定玉米黃素微乳粒徑及粒徑分布，見圖1和圖2。

由圖1和圖2可知，隨著含有玉米黃素的葵花籽油與混合非離子表面活性劑比例的增加，包封率先增大后減小，粒徑和PDI先降低后升高。當(dāng)料液比為1∶7時，微乳的PDI和粒徑相對較小，在此比例下微乳的分散度最好，分布均勻，體系較穩(wěn)定，溶液澄清透明且伴有乳光，微乳的包封率最好[6]。

2.2 pH對葵花籽油微乳包封率、粒徑和PDI的影響

配制料液比為1∶7的含有玉米黃素的微乳，用1 mol/L NaOH和1 mol/L HCl調(diào)節(jié)溶液的pH值。考察不同pH值對微乳包封玉米黃素的能力以及微乳粒徑和粒徑分布的影響，見圖3和圖4。

由圖3和圖4可知，料液比為1∶7的含有玉米黃素的微乳的pH值為5.5，在pH值為4～6時，包封率較高，為68.67%，粒徑和PDI變化不大，體系穩(wěn)定，而在偏酸性或堿性條件下，包封率明顯降低，粒徑和PDI均增加，微乳顏色逐漸變淡，在放置30 d后陸續(xù)出現(xiàn)破乳的現(xiàn)象[7]。

2.3 鹽濃度對葵花籽油微乳包封率、粒徑和PDI的影響

在葵花籽油微乳中加入一定的鹽溶液可以增加包封的能力，使包封率增加。配制料液比為1∶7的含有玉米黃素的微乳，考察不同濃度的鹽溶液對微乳包封玉米黃素的能力以及微乳粒徑和粒徑分布的影響，見圖5和圖6。

由圖5和圖6可知，鹽濃度對微乳包封玉米黃素的能力影響較大，包封率整體呈下降趨勢，即鹽濃度越高，微乳的粒徑和PDI越大，包封率越小。但鹽濃度對外觀和pH值無較大影響[8-9]。當(dāng)鹽濃度為0.4%時，粒徑和PDI增加比較明顯且PDI由單分散體系轉(zhuǎn)變?yōu)槎喾稚Ⅲw系。

2.4 儲藏溫度對葵花籽油微乳包封率、粒徑和PDI的影響

配制料液比為1∶7的含有玉米黃素的微乳，分別在4，25，45 ℃條件下貯存30 d，考察儲藏溫度和時間對微乳包封率、粒徑和粒徑分布的影響，見圖7和圖8。

由圖7和圖8可知，儲藏溫度和時間對其包封率、粒徑和PDI均有較大影響。在4 ℃和25 ℃時，微乳的粒徑趨于穩(wěn)定，并且在放置15 d內(nèi)PDI無顯著變化，微乳均為橙黃色、透明、均一的液體；在45 ℃下微乳的粒徑逐漸變大，PDI呈下降趨勢且包封率明顯下降，微乳在10 d后破乳，溶液分層，顏色為乳白色，部分玉米黃素析出[10]，說明儲藏溫度對微乳中固形物的含量沒有影響。

2.5 玉米黃素的增溶效果

玉米黃素與不同溶劑通過一定的固液比互溶，搖勻后，置于溫度為40 ℃的恒溫水浴鍋中，振蕩1.5 h后過濾，測量各組濾液的吸光度值，計算其溶解度，見圖9。

由圖9可知，無水乙醇對玉米黃素的溶解度最高，其次是微乳液，葵花籽油和正己烷對玉米黃素的溶解度相同，色素在水相和油相中的提取得率均較低，由于玉米黃素中既含有脂溶性色素又含有水溶性色素，油的提取得率大于水的提取得率，因此，可以推斷出在玉米黃粉中脂溶性色素的含量高于水溶性色素。微乳是由葵花籽油、表面活性劑和水相組成的，而微乳的提取得率明顯高于油相和水相之和，即微乳具有增溶能力[11-13]。

2.6 不同含水量微乳的增溶能力

精密稱取玉米黃素15 mg，加入5 g葵花籽油和17.5 g乳化劑，置于50 mL燒杯內(nèi)并加入超純水，配制成含水量分別為5%、65%、80%、90%的樣品，根據(jù)上述色譜條件測定峰面積，見表1。

由表1可知玉米黃素在選定的油包水、液晶相和水包油類型微乳中的溶解度，當(dāng)含水量較低時，油相增溶到表面活性劑的液膜內(nèi)部，隨著微乳含水量的增加，溶解效能和溶解效率均有所增加；當(dāng)含水量達(dá)到90%時，溶解度、溶解效能和溶解效率均降低，水量的增加導(dǎo)致油相的相對含量減少，降低了玉米黃素的溶解能力，其結(jié)果與文獻[14-15]的研究結(jié)果一致，玉米黃素的溶解能力隨著含水量的增加而降低。由α值可知，油包水型溶脹的反膠束中玉米黃素的溶解量高于葵花籽油（0.3 mg/g）近22倍，而由γ值可知，溶解量高于葵花籽油2.8倍[16]。在水包油型中，80%含水量的微乳增溶玉米黃素52倍，是水增溶玉米黃素的330倍，即微乳的界面膜可以大量地增溶玉米黃素[17-18]。含水量80%的微乳中含有混合表面活性劑（司班80∶吐溫80為1∶10）17.5%，混合表面活性劑約為4.08×10-4 mol，通過溶解度計算出玉米黃素為6.39×10-6 mol。在理論上，可以確定有64個混合表面活性劑分子增溶1個玉米黃素分子[19-20]。

3 結(jié)論

本文利用葵花籽油微乳對玉米黃素的包封能力和增溶能力進行了研究。結(jié)論如下：在偏酸或偏堿、高鹽濃度、高溫條件下粒子分布不均勻時都會導(dǎo)致包封率降低；在4 ℃和25 ℃時，微乳粒徑、PDI和包封率變化不大，而微乳不適合在45 ℃高溫下儲藏。與不同溶劑相比，葵花籽油微乳提取色素的效果僅低于無水乙醇。

根據(jù)玉米黃素在3種類型微乳中的溶解度分析，隨著微乳中含水量的增加，玉米黃素的溶解度降低，但溶解效能和溶解效率增加，主要是由于微乳粒徑和界面曲率的減小使玉米黃素增溶，微乳的界面膜可以大量增溶玉米黃素。本研究為后續(xù)利用微乳提取玉米黃素提供了理論依據(jù)。

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