摘要：植物甾醇(PS)具有不溶于水，難溶于油的特性，構建水包油(O/W)型納米乳液是目前提升其生物利用度、感官品質的常見方法，然而其乳化作用對O/W型納米乳液的穩定機制尚未得到關注。本研究構建了荷載不同質量分數的植物甾醇(0.1%，0.5%，0.9%)的納米乳液(PSN)，系統探究了PS濃度對油-水界面張力，以(yi)及乳液的(de)微觀(guan)結構(gou)、粒徑、ζ-電位、儲藏穩定(ding)性(xing)、氧化穩定(ding)性(xing)以(yi)及消化特性(xing)的(de)影響(xiang)。

材料與試劑

植物(wu)笛(di)醇(β-谷笛(di)醇含量(liang)92.5%，菜油(you)笛(di)醇含量(liang)6.3%，豆笛(di)醇0.8%，菜籽(zi)笛(di)醇0.1%），宜春大(da)海(hai)(hai)龜生(sheng)命科(ke)學有(you)限(xian)(xian)公(gong)司(si)；玉米(mi)油(you)，益海(hai)(hai)嘉里糧油(you)食品有(you)限(xian)(xian)公(gong)司(si)；磷(lin)脂（磷(lin)脂酰(xian)膽堿含量(liang)≥20%），美國Sigma-Aldrich公(gong)司(si)；吐溫-80，上(shang)(shang)海(hai)(hai)麥克林生(sheng)化(hua)(hua)科(ke)技股份有(you)限(xian)(xian)公(gong)司(si)；硫(liu)代巴比妥酸(suan)、1，1，3，3-四乙氧(yang)基丙烷，上(shang)(shang)海(hai)(hai)阿拉丁生(sheng)化(hua)(hua)科(ke)技股份有(you)限(xian)(xian)公(gong)司(si)；人工(gong)胃液、人工(gong)小腸液，上(shang)(shang)海(hai)(hai)源葉生(sheng)物(wu)科(ke)技有(you)限(xian)(xian)公(gong)司(si)；其它試劑(ji)均為(wei)分析純級。

試驗方法

植物笛醇納(na)米乳液的制(zhi)備(bei)

將磷脂加入玉米油中，50℃攪(jiao)拌(ban)30min，充分(fen)溶解后，加入不同質量分(fen)數（1.0%，5.0%，9.0%）的(de)PS，70℃攪(jiao)拌(ban)30min得(de)到(dao)油相，待用(yong)。將吐溫-80加人純水中，室溫攪(jiao)拌(ban)30min，得(de)到(dao)水相。將水相加熱至70℃，與(yu)油相9:1(m/m)混合，8000r/min剪切3min，得(de)到(dao)粗(cu)乳(ru)液，然后于(yu)400Bar條件下(xia)均質3次(ci)，每(mei)次(ci)3min，最終得(de)到(dao)PSN。

納米(mi)乳液制備條件優化

考察磷(lin)脂(zhi)、吐(tu)溫(wen)(wen)(wen)-80濃度對(dui)納(na)米乳(ru)(ru)液(ye)制(zhi)備的(de)影響。控制(zhi)水相(xiang)中吐(tu)溫(wen)(wen)(wen)-80質(zhi)量分(fen)數為(wei)0.6%，測定(ding)(ding)(ding)(ding)(ding)磷(lin)脂(zhi)在油(you)相(xiang)中質(zhi)量分(fen)數分(fen)別為(wei)1.0%，3.0%，5.0%，7.0%，9.0%時，制(zhi)備的(de)納(na)米乳(ru)(ru)液(ye)的(de)粒(li)(li)(li)徑(jing)、PDI、動力學(xue)不穩定(ding)(ding)(ding)(ding)(ding)性；控制(zhi)油(you)相(xiang)中磷(lin)脂(zhi)質(zhi)量分(fen)數為(wei)5%，測定(ding)(ding)(ding)(ding)(ding)吐(tu)溫(wen)(wen)(wen)-80在水相(xiang)中質(zhi)量分(fen)數分(fen)別為(wei)0.2%，0.4%，0.6%，0.8%，1.0%時，制(zhi)備的(de)納(na)米乳(ru)(ru)液(ye)的(de)粒(li)(li)(li)徑(jing)、PDI、動力學(xue)不穩定(ding)(ding)(ding)(ding)(ding)性。1.3.3粒(li)(li)(li)徑(jing)、電(dian)位(wei)、PDI的(de)測定(ding)(ding)(ding)(ding)(ding)使用(yong)ZetasizerNano ZSP測定(ding)(ding)(ding)(ding)(ding)納(na)米乳(ru)(ru)液(ye)的(de)粒(li)(li)(li)徑(jing)、電(dian)位(wei)、多分(fen)散系數(PDI)。將(jiang)樣品溶(rong)液(ye)用(yong)超純水稀釋100倍(bei)，于室(shi)溫(wen)(wen)(wen)下測定(ding)(ding)(ding)(ding)(ding)顆粒(li)(li)(li)平均粒(li)(li)(li)徑(jing)、PDI及-電(dian)位(wei)。設(she)定(ding)(ding)(ding)(ding)(ding)測量參數：樣品折(zhe)射(she)率(lv)為(wei)1.471；分(fen)散劑折(zhe)射(she)率(lv)為(wei)1.330。

界面張力的測定

界面張(zhang)力的測(ce)定參考許(xu)楊楊等(deng)的方(fang)法(fa)并(bing)有所修改，將不(bu)同質量(liang)分(fen)數的PS(1.0%，5.0%，9.0%)溶解于(yu)玉米油(you)中，使(shi)用(yong)超純水作為(wei)水相(xiang)，研究(jiu)PS濃度對油(you)水間(jian)界面張(zhang)力的影響。檢測(ce)系(xi)統為(wei)OCA20視頻(pin)光學接觸角(jiao)測(ce)量(liang)儀。

首先，將(jiang)連(lian)接在毛細管(guan)上的(de)不銹鋼(gang)針（外(wai)(wai)徑為1.65mm)插(cha)人盛有油相的(de)玻璃(li)槽內。將(jiang)針尖端放置在光(guang)源和(he)相機(CCD)之間的(de)光(guang)學平(ping)板上。然后用自動進樣(yang)單(dan)元(yuan)將(jiang)10μL的(de)樣(yang)品推(tui)送至針尖上并形成(cheng)完整(zheng)的(de)滴形。CCD攝像系統(tong)立即(ji)持續地采集液(ye)滴的(de)外(wai)(wai)形輪廓變化(hua)，測(ce)試(shi)時維持油相溫度60℃，盡量(liang)避免外(wai)(wai)界(jie)振動的(de)干擾。據Young-Laplace方程算(suan)出界(jie)面張(zhang)力（精確(que)至0.01mN/m）。

植物笛醇(chun)含量(liang)對油水(shui)界面張力的影(ying)響

制備不同(tong)PS質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)(liang)分(fen)(fen)數(shu)(shu)（1.0%，5.0%，9.0%）的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)油(you)(you)相(xiang)，探究PS濃(nong)(nong)度(du)對(dui)油(you)(you)-水(shui)(shui)界(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)張力(li)(li)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)影響，如圖1所示(shi)。空白對(dui)照(zhao)組中(zhong)，油(you)(you)-水(shui)(shui)初(chu)始界(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)張力(li)(li)由(you)20.14mN/m降(jiang)(jiang)至11.51mN/m;在質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)(liang)分(fen)(fen)數(shu)(shu)1.0%~9.0%范圍(wei)內(nei)，油(you)(you)-水(shui)(shui)界(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)張力(li)(li)隨著PS質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)(liang)分(fen)(fen)數(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)提高(gao)而降(jiang)(jiang)低，9.0%PS對(dui)界(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)張力(li)(li)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)降(jiang)(jiang)低最為(wei)明(ming)顯，其界(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)張力(li)(li)降(jiang)(jiang)為(wei)7.56mN/m（圖1a）。Rossi等研(yan)究表明(ming)由(you)于(yu)β-谷笛醇(chun)(chun)化學結構(gou)中(zhong)具有(you)疏(shu)水(shui)(shui)性稠環(huan)骨架和極性羥基(ji)，具有(you)輕微的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)兩親性，能夠與油(you)(you)水(shui)(shui)界(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)水(shui)(shui)相(xiang)和油(you)(you)相(xiang)相(xiang)互(hu)作(zuo)用，與本(ben)試驗中(zhong)留醇(chun)(chun)可(ke)降(jiang)(jiang)低油(you)(you)水(shui)(shui)界(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)張力(li)(li)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)結果相(xiang)互(hu)印(yin)證。圖1b為(wei)水(shui)(shui)滴(di)在不同(tong)質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)(liang)分(fen)(fen)數(shu)(shu)PS油(you)(you)相(xiang)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)形(xing)(xing)貌。PS的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)(liang)分(fen)(fen)數(shu)(shu)低于(yu)1.0%時(shi)(shi)，液(ye)(ye)(ye)滴(di)表面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)光滑，而質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)(liang)分(fen)(fen)數(shu)(shu)為(wei)5.0%時(shi)(shi)，液(ye)(ye)(ye)滴(di)界(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)逐漸分(fen)(fen)布大量(liang)(liang)(liang)結晶(jing)，說(shuo)明(ming)更多(duo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)PS分(fen)(fen)子傾(qing)向(xiang)于(yu)移動至界(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)處聚(ju)集結晶(jing)；隨著質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)(liang)分(fen)(fen)數(shu)(shu)進(jin)一(yi)(yi)步提高(gao)至9.0%，液(ye)(ye)(ye)滴(di)表面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)覆滿(man)針狀(zhuang)結晶(jing)，并且(qie)形(xing)(xing)態變得不規則。Engel等的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)研(yan)究表明(ming)界(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)處水(shui)(shui)相(xiang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)存在會(hui)誘導PS結晶(jing)，由(you)此推測在適當質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)(liang)分(fen)(fen)數(shu)(shu)下，PS可(ke)部分(fen)(fen)聚(ju)集在乳(ru)(ru)液(ye)(ye)(ye)油(you)(you)水(shui)(shui)界(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)形(xing)(xing)成近(jin)似“Pickering"乳(ru)(ru)液(ye)(ye)(ye)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)形(xing)(xing)式，進(jin)而起到穩定(ding)、防(fang)止液(ye)(ye)(ye)滴(di)聚(ju)集的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)作(zuo)用。Zychowski等的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)研(yan)究同(tong)樣發現(xian)，一(yi)(yi)定(ding)PS濃(nong)(nong)度(du)下，乳(ru)(ru)液(ye)(ye)(ye)液(ye)(ye)(ye)滴(di)表面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)可(ke)能會(hui)形(xing)(xing)成以PS為(wei)主的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)界(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)組成；而當PS濃(nong)(nong)度(du)過(guo)高(gao)時(shi)(shi)，過(guo)量(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)結晶(jing)可(ke)能會(hui)破壞液(ye)(ye)(ye)滴(di)形(xing)(xing)態，進(jin)而導致乳(ru)(ru)液(ye)(ye)(ye)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)粒徑變大及穩定(ding)性下降(jiang)(jiang)。

結果

PS可降低油-水(shui)界面張力，并(bing)可在(zai)界面處(chu)形(xing)成部分結(jie)晶(jing)，影(ying)響(xiang)PSN的(de)(de)物(wu)化(hua)(hua)穩定性(xing)(xing)(xing);制(zhi)得的(de)(de)PSN粒(li)徑為165.3~247.2 nm，ζ-電(dian)位范圍(wei)為-24.3~-28.4 mV，隨(sui)著(zhu)PS濃度的(de)(de)增加逐漸(jian)增大(da);4℃儲存28 d，0.1%PSN及(ji)0.5%PSN均可保(bao)持良好(hao)(hao)的(de)(de)穩定性(xing)(xing)(xing)，然(ran)而在(zai)60℃儲存條件下，0.9%PSN表現出最優的(de)(de)動力學穩定性(xing)(xing)(xing)。此外，加速氧(yang)化(hua)(hua)試驗(yan)及(ji)消化(hua)(hua)試驗(yan)的(de)(de)結(jie)果(guo)均顯(xian)示，較(jiao)高(gao)濃度的(de)(de)PS可有(you)效抑制(zhi)乳(ru)液中的(de)(de)脂質氧(yang)化(hua)(hua)以(yi)及(ji)游離脂肪酸的(de)(de)釋放(<31.41%)。本研究結(jie)果(guo)可為PS功能性(xing)(xing)(xing)食品(pin)或輔料的(de)(de)精準開發提(ti)供(gong)較(jiao)好(hao)(hao)的(de)(de)理(li)論(lun)參考。

結論

本(ben)(ben)研究系統地探究了不同(tong)PS質(zhi)(zhi)量分數(shu)對納飽和濃(nong)度(du)(du)過(guo)飽和濃(nong)度(du)(du)米乳液(ye)物化(hua)性(xing)(xing)質(zhi)(zhi)、穩定(ding)(ding)性(xing)(xing)、消(xiao)化(hua)特性(xing)(xing)的(de)影響(xiang)。結(jie)果表明，PS可(ke)改變油水界面的(de)張(zhang)力，并在(zai)界面處形(xing)成兩(liang)親的(de)非結(jie)晶態(tai)及結(jie)晶態(tai)，共同(tong)影響(xiang)乳液(ye)體系的(de)穩定(ding)(ding)機制，另外，結(jie)晶區域的(de)“阻隔”作用(yong)，可(ke)抑(yi)制脂(zhi)質(zhi)(zhi)氧化(hua)反應的(de)發(fa)生(sheng)及模(mo)擬(ni)胃腸液(ye)消(xiao)化(hua)過(guo)程中(zhong)游離脂(zhi)肪酸的(de)釋(shi)放。本(ben)(ben)研究為開發(fa)高生(sheng)物利用(yong)度(du)(du)、穩定(ding)(ding)性(xing)(xing)的(de)PS功能性(xing)(xing)食品或輔料(liao)提供(gong)理論支持。