界面可调的脂肪结晶颗粒及其稳定的皮克林乳液的制备及表征

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皮克林乳液是由固体颗粒稳定的乳液,具有较强的絮凝稳定性,可以被用于输送营养素,是目前食品领域研究的热点。与二氧化硅等无机颗粒相比,食品级材料所制备的颗粒具有天然绿色、安全无毒的优势。另一方面,膳食脂肪是人体必需的营养素,因此本论文选取食品级膳食脂肪作为制备皮克林固体颗粒的基础材料。然而,目前国际上以膳食脂肪固体颗粒制备皮克林乳液的研究尚处于起步阶段,关于脂肪结晶颗粒(solid lipid particles,SLPs)的结构与其界面性质以及相关皮克林乳液的稳定性的内在机制尚不清楚。因此,本论文以全氢化豆油(Fully hydrogenated soybean oil,FHSO)作为膳食脂肪来源,改变加工条件(超声功率与时间)以及乳化剂种类(吐温40(T40))、酪蛋白酸钠(Na-Cas)及浓度(0-6 wt.%)制备具有不同结晶结构及界面性质的SLPs,并应用于构建皮克林乳液,在此基础上,解析SLPs的界面吸附组装行为,阐明SLPs结晶结构、界面性质与皮克林乳液稳定性之间的关系,为脂肪基皮克林乳液的制备及应用奠定一定的理论基础。主要研究内容及结果如下:1、不同超声处理条件制备的SLPs的结构性质及其乳液储藏稳定性研究改变超声处理条件(功率:300-450 W;时间:1-6 min)制备具有不同结构及形态的SLPs,并研究其对乳液储藏稳定性的影响规律。结果表明,添加T40的SLPs(T40-SLPs),经不同超声条件处理后,其粒径在259-480 nm,形态呈小板状伴随不规则的球状,晶型为α型和β型;T40-SLPs可以获得稳定的乳液,当其中不规则球状β型颗粒增多时,储藏14 d后乳液的乳析指数增大且失稳,表明SLPs的晶型和形态共同影响皮克林乳液的储藏稳定性。2、不同乳化剂种类及浓度条件制备的SLPs结构性质及其乳液稳定性研究改变乳化剂种类(T40、Na-Cas)及浓度(0.5-6 wt.%)制备具有不同结晶结构及界面性质的SLPs,探究配方参数对SLPs结构性质的影响;并应用这些SLPs制备皮克林乳液,表征乳液的性质、结构及储藏稳定性;在此基础上,进一步探讨SLPs结构性质与其乳液稳定性之间的关系。结果表明,对于T40-SLPs,其粒径在136-373 nm,T40浓度为0.5 wt.%时,形态呈小宽板状伴随球状,主要为α晶型伴随少量β晶型,随T40含量的增加,β型小板状颗粒增多,其亲水性增强;而对于Na-Cas-SLPs,其粒径在324-485 nm,形态呈球状,晶型为α型,随着NaCas浓度增加,其粒径减小,亲水性增强。当乳化剂浓度为0.5 wt.%时,T40-SLPs和Na-Cas-SLPs均不能制成稳定乳液,乳化剂浓度从1-6 wt.%时,两种SLPs均可以制成稳定的皮克林乳液,且随着乳化剂浓度增大,二者所形成的乳液粒径均逐渐减小,液滴界面膜和界面结晶层厚度增加。与T40-SLPs制成的乳液相比,Na-Cas-SLPs制成的乳液粒径较小、电位绝对值较大、界面膜和界面结晶层较薄,体系中存在未吸附的SLPs,4°C条件下储藏14 d的乳液稳定性较强。3、SLPs表面乳化剂吸附组装行为及在油-水界面的吸附行为研究考察了T40-SLPs与Na-Cas-SLPs的表面乳化剂吸附行为及其在油-水界面的吸附组装行为,解析了这两种SLPs改善皮克林乳液稳定性的机制。研究发现,随着乳化剂浓度(0.5-6 wt.%)增加,T40-SLPs和Na-Cas-SLPs表面的乳化剂吸附量均逐渐增加;其中,T40分子参与油相结晶,吸附量的增大使得吸附层逐渐致密,从而进一步引起T40-SLPs粒径、形态、晶型及表面润湿性的变化;而NaCas则通过分子间相互作用吸附于油滴表面,未参与油相结晶,吸附量的增大使得吸附层逐渐致密且变厚,从而引起相应SLPs粒径及表面润湿性的变化。T40-SLPs和Na-Cas-SLPs在油-水界面的吸附行为表明,它们均可以在油-水界面吸附形成界面膜,但T40添加量为1 wt.%的SLPs容易从油-水界面解吸,其余T40-SLPs及Na-Cas-SLPs在油-水界面吸附较强,与其乳液储藏稳定性相一致。4、不同颗粒浓度及油相比例下SLPs稳定的皮克林乳液的制备及性质研究考察了不同颗粒浓度及不同油相比例下T40-SLPs和Na-Cas-SLPs构建的脂肪结晶皮克林乳液稳定性、微观结构和流变性质的变化规律。结果表明,随着颗粒浓度增大(0.8-1.2 wt.%),T40-SLPs和Na-Cas-SLPs均可以制成稳定的皮克林乳液,乳液液滴界面膜和界面结晶层逐渐增厚,体系粘度逐渐增大;所有乳液均具有良好储藏稳定性。随着油相比例增加(10-30 wt.%),T40-SLPs和Na-CasSLPs也均可以制成稳定的皮克林乳液,乳液粒径显著增大,液滴的界面膜和界面结晶层逐渐变薄,体系粘度均逐渐减小;除油相比例为30 wt.%下T40-SLPs形成的乳液轻微絮凝外,其余不同油相比例(10-30 wt.%)下两种SLPs形成的乳液均具有良好的储藏稳定性。
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