CN113068835A - 一种包埋β-胡萝卜素的纳米乳液及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于食品加工技术领域，涉及一种包埋β‑胡萝卜素的纳米乳液及其制备方法。本发明产品制备的主要步骤为：将β‑胡萝卜素以浓度为1mg/mL溶于食用油中，磁力搅拌后，4℃静置12h，使其充分溶解，记为油相。将乳清分离蛋白/葡聚糖缀合物粉末以浓度为20mg/mL溶解于蒸馏水中，磁力搅拌后，在4℃静置12h，使其充分溶解，记为水相。将水相和油相按照3:1混合，并经高速剪切、超声波细胞破碎后制得优化包埋β‑胡萝卜素的纳米乳液。本发明制备的纳米乳液具有包埋率高、稳定性好的优点；除了β‑胡萝卜素，该产品还能利用于其他类似β‑胡萝卜素的光敏油溶性物质的包埋，可以广泛运用于营养功能性食品的开发及食品包装领域。
Description
技术领域
本发明属于食品加工技术领域，涉及一种包埋β-胡萝卜素的纳米乳液及其制备方法。通过乳清分离蛋白和葡聚糖之间的糖基化反应生成的乳清分离蛋白/葡聚糖缀合物作为表面活性剂，与作为油相的食用油配合，包埋β-胡萝卜素，最后制备出一种具有高包埋率、高稳定性的纳米乳液。
背景技术
β-胡萝卜素是类胡萝卜是一种食用油溶性色素，是维生素A的主要来源外，其具有抗氧化的作用。由于β-胡萝卜素独特的共轭双键结构，其抗氧化性主要表现在清除自由基的能力，并保护机体不被破坏，但是同时也容易异构化与氧化。因此，常应用包埋技术到β-胡萝卜素的保护中。
糖基化反应是指通过蛋白质和糖之间的相互作用形成蛋白质-糖缀合物的过程，是用于改善蛋白质功能特性的常用方法之一。蛋白质和糖分子通过共价相互作用或许多非共价相互作用(H键、空间排阻静电相互作用和疏水相互作用)连接在一起。蛋白质-糖缀合物可以使蛋白质和糖的功能特性产生协同效应，常作为脂溶性营养物质载体广泛应用于食品行业中，用以提高脂溶性营养物质的贮藏和消化稳定性，从而改善食品体系的质地、稳定性和质量。
糖基化反应受到许多因素的影响，包括蛋白质和糖的比例、pH值、反应温度和反应时间等。其中，蛋白质和糖的比例可以改变糖基化反应程度。碱性pH值可以增加蛋白质α-氨基的给电子能力，导致糖基化程度提高。反应温度和反应时间增加也会影响糖基化反应程度。
发明内容
本发明的目的一在于提供一种包埋β-胡萝卜素的纳米乳液，通过采用乳清分离蛋白和葡聚糖发生糖基化反应生成的乳清分离蛋白/葡聚糖缀合物作为表面活性剂，与油相食用油配合，包埋β-胡萝卜素，制成纳米乳液，其具有高包埋率、稳定性好的优点。
为实现上述目的一，本发明提供了如下技术方案：
包埋β-胡萝卜素的纳米乳液组成主要包括食用油、蛋白质、糖类、水、β-胡萝卜素等。有许多植物蛋白和动物蛋白都会被用作反应底物进行糖基化反应，但是在食品中被研究最多的是使用乳蛋白作为反应底物。目前已经有许多种类的乳蛋白成分被作为底物进行研究，包括乳清浓缩蛋白、乳清分离蛋白、乳清蛋白、酪蛋白酸钠和酪蛋白的水解产物等。
在糖基化反应中，我们希望使用的蛋白质底物在反应条件下是可溶的，并且以一种有利于蛋白质的氨基与糖的羰基结合的构象存在。因此，选择高蛋白含量的乳清分离蛋白用作糖基化反应的蛋白质底物。
进一步优选为，所述食用油的种类为大豆油、玉米油、椰子油中的一种。
进一步优选为，所述糖类种类为葡聚糖。
通过采用上述方案，葡聚糖糖基化蛋白质后所形成的乳清分离蛋白/葡聚糖缀合物的表观粘度和乳化特性较好，制备所得的乳液稳定性高。
本发明的目的二在于提供一种包埋β-胡萝卜素的纳米乳液的制备方法，采用该方法制备的纳米乳液具有β胡萝卜素高包埋率的优点。
为实现上述目的二，本发明提供了如下技术方案：
一种包埋β-胡萝卜素的纳米乳液的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备包埋β-胡萝卜素的有机油相：
将β-胡萝卜素以浓度为1mg/mL溶于食用油中，磁力搅拌至完全溶解，4℃静置12h，使其充分溶解，记为油相。
(2)制备含有乳化剂的水相：
将乳清分离蛋白/葡聚糖缀合物粉末以浓度为20mg/mL溶解于蒸馏水中，磁力搅拌至完全溶解，在4℃静置12h，使其充分溶解，记为水相。
(3)制备包埋β-胡萝卜素的纳米乳液：
将水相和油相按照3:1混合，并经高速剪切、超声波细胞破碎后制得包埋β-胡萝卜素的纳米乳液。全部制备过程在避光条件下进行，以防止β-胡萝卜素分解。
进一步，步骤(1)中，所使用的食用油可以是大豆油、玉米油、椰子油中的一种。
进一步，步骤(1)中，所述的搅拌，可以是在25℃、1200转/分钟条件下搅拌2小时。
进一步，步骤(2)中，所述的搅拌，可以是在25℃、1200转/分钟条件下搅拌2小时。
进一步，步骤(2)中，所述的乳清分离蛋白/葡聚糖缀合物粉末的具体方法是：按照乳清分离蛋白与葡聚糖质量比为3:1配制浓度为60mg/mL的溶液，使用0.5mol/L的NaOH将其pH值调至8，1200转/分钟条件下磁力搅拌30min后，70℃分别反应3h。然后迅速冷却，终止反应，通过真空冷冻干燥进行干燥，制得乳清分离蛋白/葡聚糖缀合物粉末。
进一步，步骤(3)中，所述的高速剪切，使用的是IKA T18高速剪切分散器，转速为12000转/分钟，时间为3min，；所述的超声波细胞破碎，使用的是超声波细胞破碎仪，条件为在冰浴环境中，振幅为40％，总时间为5min，单次超声时间为10s，停止时间为5s。
在步骤(1)到(3)，所用原材料均为食品级，制备的成品乳液可用于食品行业。
结合上述的所有技术方案，与现有技术相比，本发明所具备的优点及积极效果为：
本发明成功将β-胡萝卜素包埋在液滴内部制备得到纳米乳液，提高了β-胡萝卜素的包埋率与稳定性。
本发明制备的纳米乳液均采用食品级原料，具有高安全、易生产、低成本的优点；除了β-胡萝卜素，该产品还能利用于其他类似β-胡萝卜素的光敏油溶性物质的包埋，具有包埋率高、稳定性好的优点，可以广泛运用于营养功能性食品的开发及食品包装领域。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实例1：
取20mgβ-胡萝卜素溶于20mL大豆油中，25℃、1200转/分钟条件下搅拌2小时，使得β-胡萝卜素完全溶解。在4℃下静置12h，使其充分溶解，记为油相。
取0.9g乳清分离蛋白与0.3g葡聚糖溶于20mL水中，配置成为60mg/mL的溶液，使用0.5mol/L的NaOH将其pH值调至8，25℃、1200转/分钟条件下磁力搅拌30min后，70℃分别反应3h。然后迅速冷却，终止反应，通过真空冷冻干燥进行干燥，制得乳清分离蛋白/葡聚糖缀合物粉末。
取2g乳清分离蛋白/葡聚糖缀合物粉末溶于100mL蒸馏水中，配置成为20mg/mL的溶液，25℃、1200转/分钟条件下磁力搅拌2h后，在4℃静置12h，使其充分溶解，记为水相。
取27mL水相与3mL油相按照3:1混合，并经IKA T18高速剪切分散器以转速12000转/分钟，进行3min高速剪切、然后使用超声波细胞破碎仪在冰浴中超声5min(振幅40％，超声10s，停止5s)。全部制备过程在避光条件下进行，以防止β-胡萝卜素分解。制得包埋β-胡萝卜素的纳米乳液。
实例2：
取20mgβ-胡萝卜素溶于20mL大豆油中，25℃、1200转/分钟条件下搅拌2小时，使得β-胡萝卜素完全溶解。在4℃下静置12h，使其充分溶解，记为油相。
取0.9g乳清分离蛋白与0.3g葡聚糖溶于20mL水中，配置成为60mg/mL的溶液，使用0.5mol/L的NaOH将其pH值调至8，25℃、1200转/分钟条件下磁力搅拌30min后，70℃分别反应2h。然后迅速冷却，终止反应，通过真空冷冻干燥进行干燥，制得乳清分离蛋白/葡聚糖缀合物粉末。
取2g乳清分离蛋白/葡聚糖缀合物粉末溶于100mL蒸馏水中，配置成为20mg/mL的溶液，25℃、1200转/分钟条件下磁力搅拌2h后，在4℃静置12h，使其充分溶解，记为水相。
取27mL水相与3mL油相按照3:1混合，并经IKA T18高速剪切分散器以转速12000转/分钟，进行3min高速剪切、然后使用超声波细胞破碎仪在冰浴中超声5min(振幅40％，超声10s，停止5s)。全部制备过程在避光条件下进行，以防止β-胡萝卜素分解。制得包埋β-胡萝卜素的纳米乳液。
实例3：
取20mgβ-胡萝卜素溶于20mL大豆油中，25℃、1200转/分钟条件下搅拌2小时，使得β-胡萝卜素完全溶解。在4℃下静置12h，使其充分溶解，记为油相。
取0.9g乳清分离蛋白与0.3g葡聚糖溶于20mL水中，配置成为60mg/mL的溶液，使用0.5mol/L的NaOH将其pH值调至8.5，25℃、1200转/分钟条件下磁力搅拌30min后，80℃分别反应3h。然后迅速冷却，终止反应，通过真空冷冻干燥进行干燥，制得乳清分离蛋白/葡聚糖缀合物粉末。
取2g乳清分离蛋白/葡聚糖缀合物粉末溶于100mL蒸馏水中，配置成为20mg/mL的溶液，25℃、1200转/分钟条件下磁力搅拌2h后，在4℃静置12h，使其充分溶解，记为水相。
取27mL水相与3mL油相按照3:1混合，并经IKA T18高速剪切分散器以转速12000转/分钟，进行3min高速剪切、然后使用超声波细胞破碎仪在冰浴中超声5min(振幅40％，超声10s，停止5s)。全部制备过程在避光条件下进行，以防止β-胡萝卜素分解。制得包埋β-胡萝卜素的纳米乳液。
实例4：
取20mgβ-胡萝卜素溶于20mL大豆油中，25℃、1200转/分钟条件下搅拌2小时，使得β-胡萝卜素完全溶解。在4℃下静置12h，使其充分溶解，记为油相。
取0.9g乳清分离蛋白与0.3g葡聚糖溶于20mL水中，配置成为60mg/mL的溶液，使用0.5mol/L的NaOH将其pH值调至9，25℃、1200转/分钟条件下磁力搅拌30min后，90℃分别反应4h。然后迅速冷却，终止反应，通过真空冷冻干燥进行干燥，制得乳清分离蛋白/葡聚糖缀合物粉末。
取2g乳清分离蛋白/葡聚糖缀合物粉末溶于100mL蒸馏水中，配置成为20mg/mL的溶液，25℃、1200转/分钟条件下磁力搅拌2h后，在4℃静置12h，使其充分溶解，记为水相。
取27mL水相与3mL油相按照3:1混合，并经IKA T18高速剪切分散器以转速12000转/分钟，进行3min高速剪切、然后使用超声波细胞破碎仪在冰浴中超声5min(振幅40％，超声10s，停止5s)。全部制备过程在避光条件下进行，以防止β-胡萝卜素分解。制得包埋β-胡萝卜素的纳米乳液。
实例5：
取20mgβ-胡萝卜素溶于20mL大豆油中，25℃、1200转/分钟条件下搅拌2小时，使得β-胡萝卜素完全溶解。在4℃下静置12h，使其充分溶解，记为油相。
取0.8g乳清分离蛋白与0.4g葡聚糖溶于20mL水中，配置成为60mg/mL的溶液，使用0.5mol/L的NaOH将其pH值调至8，25℃、1200转/分钟条件下磁力搅拌30min后，80℃分别反应4h。然后迅速冷却，终止反应，通过真空冷冻干燥进行干燥，制得乳清分离蛋白/葡聚糖缀合物粉末。
取2g乳清分离蛋白/葡聚糖缀合物粉末溶于100mL蒸馏水中，配置成为20mg/mL的溶液，25℃、1200转/分钟条件下磁力搅拌2h后，在4℃静置12h，使其充分溶解，记为水相。
取27mL水相与3mL油相按照3:1混合，并经IKA T18高速剪切分散器以转速12000转/分钟，进行3min高速剪切、然后使用超声波细胞破碎仪在冰浴中超声5min(振幅40％，超声10s，停止5s)。全部制备过程在避光条件下进行，以防止β-胡萝卜素分解。制得包埋β-胡萝卜素的纳米乳液。
实施例1-10中，相应的乳清分离蛋白/葡聚糖缀合物的制备条件如表1所示。
表1：
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所做得任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种包埋β-胡萝卜素的纳米乳液的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)制备包埋β-胡萝卜素的有机油相：
将β-胡萝卜素以浓度为1mg/mL溶于食用油中，磁力搅拌至完全溶解，4℃静置12h，使其充分溶解，记为油相；
(2)制备含有乳化剂的水相：
将乳清分离蛋白/葡聚糖缀合物粉末以浓度为20mg/mL溶解于蒸馏水中，磁力搅拌至完全溶解，在4℃静置12h，使其充分溶解，记为水相；
(3)制备包埋β-胡萝卜素的纳米乳液：
将水相和油相按照3:1混合，并经高速剪切、超声波细胞破碎后制得包埋β-胡萝卜素的纳米乳液；全部制备过程在避光条件下进行，以防止β-胡萝卜素分解；制得包埋β-胡萝卜素的纳米乳液。
2.根据权利要求1所述的一种包埋β-胡萝卜素的纳米乳液的制备方法，其特征在于：(1)所使用的食用油可以是大豆油、玉米油、椰子油中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种包埋β-胡萝卜素的纳米乳液的制备方法，其特征在于：(1)、(2)所述的搅拌，可以是在25℃、1200转/分钟条件下搅拌2小时。
4.根据权利要求1所述的一种包埋β-胡萝卜素的纳米乳液的制备方法，其特征在于：(2)所述的乳清分离蛋白/葡聚糖缀合物粉末的具体方法是：按照乳清分离蛋白与葡聚糖质量比为3:1配制浓度为60mg/mL的溶液，使用0.5mol/L的NaOH将其pH值调至8，1200转/分钟条件下磁力搅拌30min后，70℃分别反应3h；然后迅速冷却，终止反应，通过真空冷冻干燥进行干燥，制得乳清分离蛋白/葡聚糖缀合物粉末。
5.根据权利要求1所述的一种包埋β-胡萝卜素的纳米乳液的制备方法，其特征在于：(3)所述的高速剪切，使用的是IKA T18高速剪切分散器，转速为12000转/分钟，时间为3min；所述的超声波细胞破碎，使用的是超声波细胞破碎仪，条件为在冰浴环境中，振幅为40％，总时间为5min，单次超声时间为10s，停止时间为5s。
6.一种包埋β-胡萝卜素的纳米乳液，其特征在于：由权利要求1-5任意一种包埋β-胡萝卜素的纳米乳液的制备方法制得。
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