摘要：綠色、穩定具有生物安全性的包埋遞送體系是目前食品領域的研究熱點之一。脂肪結晶皮克林乳液因具有易調控顆粒的界面性質、制備方式簡單和可控的消化速率等特點在近年來引起了研究者們的關注,但是目前的研究集中在體系的構建上,該乳液的結晶結構與其體外消化和活性物質的釋放之間的內在關系尚不清楚。因此,本論文構建了一系列組成相同但是結晶結構不同的脂肪晶體顆粒(Solid Lipid Particles,SLPs)及脂肪結晶皮克林乳液,并在此基礎上探究SLPs的結晶結構與界面性質、顆粒在界面上的組裝和排列行為、皮克林乳液的穩定性以及其體外消化和活性物質釋放之間的內在規律,為脂肪結晶皮克林乳液生物活性物質遞送體系的構建及應用提供更多的理論指導和數據支撐。

主要研究內容及結果如下:

1、不同結晶結構的SLPs的構建和界面性質研究

選擇全氫化大豆油為脂質,不同濃度(2 wt.%和4 wt.%)吐溫40(T40)以及酪蛋白鈉(SC)為乳化劑,通過改變處理溫度(4°C和25°C)制備了一系列組成相同但結晶結構不同的SLPs(2T-4、2T-25、4T-4、4T-25、2SC-4、2SC-25、4SC-4和4SC-25),并探究結晶結構與SLPs的界面性質之間的關系。結果表明,不同處理溫度制備的SLPs的結晶結構及其界面性質有所差異。其中,對于2T-4和4T-4體系而言,SLPs的晶型為α型和β型,其形態為規則的球狀與板條狀,處理溫度增高后,SLPs(2T-25和4T-25)轉變為β型晶體的不規則棒狀。對于2SC-4和4SC-4體系而言,SLPs的晶型為α型,形態為規則球狀,處理溫度增高后,SLPs(2SC-25和4SC-25)中出現了少量的β型晶體,形態為球狀伴隨少量不規則的多邊形。處理溫度的增高,以上SLPs的接觸角和粒徑(4T體系除外)都增大,界面張力值則減小。可見,SLPs中β型晶體含量增多促使了使SLPs的粒徑和疏水性的增大,而α型晶體含量增多會促使SLPs的粒徑和疏水性減小。

2、脂肪結晶皮克林乳液的儲藏穩定性研究

將具有不同結晶結構的SLPs與玉米油混合后超聲制備得到脂肪結晶皮克林乳液,并對其28天儲藏穩定性進行研究。結果表明,所有SLPs均可成功制備出穩定的脂肪結晶皮克林乳液,但是不同體系的乳液的儲藏穩定性有所不同。其中,2SC-4、2SC-25、4SC-4和4SC-25所穩定的乳液在儲藏期內平均粒徑變化不大,具有良好的儲藏穩定性,且儲藏穩定性好于2T-4、2T-25、4T-4、4T-25所穩定的乳液。對于2T-25和4T-25體系而言,其所制備的乳液在儲藏7天后的平均粒徑有所下降,隨后粒徑基本不變;而2T-4和4T-4所穩定的乳液在儲藏7天后平均粒徑顯著下降,隨后粒徑基本不變。

3、不同結晶結構的SLPs界面自組裝行為研究

采用耗散石英晶體微量天平(Dissipative quartz crystal microbalance,QCM-D)技術考察不同結晶結構的SLPs在油-水界面的吸附組裝行為及其對界面膜力學性能的影響規律。SLPs在界面上堆積地越疏松、SLPs形態上的差異越大,所形成的界面膜的越厚。并且,SLPs在界面上的堆積程度受到SLPs的粒徑、親水性以及顆粒之間的相互作用之間的共同影響。其中,對于2T體系的SLPs而言,大尺寸的不規則的β型SLPs(2T-25)傾向于在界面上疏松地堆積從而形成更厚的界面膜。對于4T體系的SLPs而言,大尺寸的不規則的β型SLPs(4T-25)雖然在界面上堆積的更加疏松,但是4T-4體系中含量相近的α的球狀顆粒和β的板條狀顆粒之間的形態差異過大,因而所形成的界面膜更軟和更厚。對于2SC體系的SLPs而言,大顆粒(2SC-25)之間的相互作用更強,在界面上堆積地更緊密,所形成的界面膜更薄并且具有一定的剛性結構。對于4SC體系的SLPs而言,顆粒接觸角接近70°親水性較強,當沖水洗脫時親水性更強的顆粒(4SC-25)容易從界面解吸,在界面上的堆積比較疏松,所形成的界面膜更軟更厚。

4、脂肪結晶皮克林乳液的體外消化和釋放行為研究

以姜黃素為模型,研究了不同結晶結構的SLPs形成的脂肪結晶皮克林乳液的體外消化和姜黃素的釋放規律。結果表明,T40-SLPs形成的乳液在胃中較為穩定,而SCSLPs形成的乳液在胃消化后粒徑顯著增大并且出現破乳現象。在小腸消化中,T40-SLPs乳液中β型板條狀和α型球狀或者β型棒狀堆積所形成的界面容易被破壞,從而使得脂肪酸以及姜黃素釋放量均高于SC-SLPs體系乳液的。

隨著SLPs處理溫度的增高,2TSLPs體系的乳液在小腸中消化的脂肪酸釋放速率和釋放量均減小,姜黃素的生物可及性也減小,但其釋放量卻增大,而4T-SLPs乳液脂肪酸的釋放量和釋放速率、姜黃素的生物可及性及釋放量均無顯著性變化。隨著SLPs處理溫度的增高,2SC-SLPs脂肪酸的釋放量和釋放速率、姜黃素的生物可及性及釋放量均增大,而4SC-SLPs乳液脂肪酸的釋放量和釋放速率、姜黃素的生物可及性及釋放量均減小。