背景介绍

Pickering乳液是指由固体颗粒稳定的乳液。与传统的由小分子表面活性剂稳定的乳液相比,Pickering乳液具有较高的安全性和稳定性。虽然一些无机和合成的纳米颗粒可以作为理想的Pickering乳液稳定剂,但这些颗粒的生物不可降解及不相容性限制了它们在食品及制药行业的应用。而利用天然生物聚合物颗粒作为稳定剂为Pickering乳液在食品和药物中的应用提供了有效的解决方案。

大麦醇溶蛋白是大麦籽粒的主要胚乳贮藏蛋白之一,具有较强的疏水性。壳聚糖是一种阳离子多糖,是由几丁质通过脱乙酰作用得到。目前,还没有关于大麦醇溶蛋白和壳聚糖复合颗粒作为Pickering乳液稳定剂的系统实验。因此,本实验采用反溶剂沉淀法制备的大麦醇溶蛋白-壳聚糖复合颗粒用于稳定Pickering乳液。

本研究的目的是探究大麦醇溶蛋白和壳聚糖之间的相互作用,以及由大麦醇溶蛋白-壳聚糖复合物稳定的Pickering乳液的性质。这项工作将拓宽大麦醇溶蛋白基Pickering乳液在食品和制药工业中的潜在应用。

研究方法

本研究采用了反溶剂沉淀法制备大麦醇溶蛋白-壳聚糖复合颗粒(HCPs),并对颗粒的粒径、电位、二级结构、润湿性、微观结构进行系统表征。最终对制备的Pickering乳液进行粒径、微观结构及流变分析。

结果与分析

如图1所示,大麦醇溶蛋白纳米粒子的θ o/w约为116.5°,这可能是由于大麦醇溶蛋白分子中存在40%以上的疏水性氨基酸残基。随着壳聚糖含量的增加,HCPs的θ o/w逐渐降低。当大麦醇溶蛋白与壳聚糖的质量比为2:1时,颗粒的θ o/w约为89.3°,显示出良好的界面润湿性。因此,选择HCPs2:1制备以下乳液。

如图2所示,大麦醇溶蛋白纳米颗粒呈球形,表面光滑,与玉米醇溶蛋白的表面形貌相似。而HCPs2:1的表面更粗糙,粒径更大,进一步说明壳聚糖被包覆在大麦醇溶蛋白的表面。此外,大部分HCPs聚集并相互连接,这可能是壳聚糖在大麦醇溶蛋白纳米颗粒表面吸附造成桥接效应。

使用1%(w/v)的HCPs2:1和不同的油相体积分数(ϕ=40%,50%,60%)制备Pickering乳液。新鲜乳液均未出现任何相分离的迹象(图3A)。随着油相体积分数的增大,液滴尺寸逐渐增大。14天后,油相体积分数为40%的乳液底部出现乳析层。而油相体积分数为50%和60%的乳状液不存在相分离,这与液滴大小的结果一致(图3C)。上述情况表明,油分的增加提高了HCPs2:1稳定Pickering乳剂的贮存稳定性。

用CLSM对HCPs2:1稳定的Picker乳剂的界面结构进行表征。从荧光叠加图来看,复杂的胶体粒子(红色)在油滴的边界(绿色)形成了密集的堆积层,说明HCPs2:1稳定的Pickering乳液属于水包油型。此外,随着油分数的增加,乳状液液滴变大,这与液滴尺寸的结果一致。值得一提的是,当油相体积分数为40%时,被胶体颗粒包裹的乳状液液滴有聚集的倾向。这可能是由于未与壳聚糖结合的大麦醇溶蛋白疏水氨基酸之间的疏水相互作用引起的。同时,液滴的流动性可能会加速聚集。

图1.不同质量比下大麦醇溶蛋白、壳聚糖、HCPs的三相接触角(θ o/w

图2.大麦醇溶蛋白(A)和HCPs2:1(B)的SEM图像


图3.HCPs2:1稳定的不同油相体积分数(ϕ = 40%,50%和60%)的Pickering乳液的外观照片(A,B)和

液滴尺寸(C)。A、B分别是制备后0和14天拍照

图4.含油40%(A)、50%(B)和60%(C)的HCPs2:1稳定Pickering乳液的CLSM图像

结论

本研究采用反溶剂沉淀法成功制备了HCPs。HCPs2:1具有良好的润湿性。油相体积分数为50%和60%的Pickering乳液在储存14天后表现出更好的重力稳定性。因此,50%和60%的油体积分数更适合获得稳定的Pickering乳液,因为其具有更好的物理性质和储存稳定性。本研究为大麦醇溶蛋白在食品工业中的应用提供了一种新颖实用的方法。


原文链接:

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0260877420303654

供稿人:

葛艳争





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发表日期:

2021-06-29

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