【摘 要】
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食品级Pickering乳液的开发是当前食品行业研究的新方向,Pickering高内相乳液(HIPEs)是Pickering乳液的重要组成部分,具有作为固体脂肪替代品和食品营养物质载体的潜在应用价值。寻找可食性的颗粒稳定剂一直是食品级Pickering乳液研究的热点。环糊精(cyclodextrin,CD)具有构建Pickering乳液的能力,但相关研究较少。本研究以环糊精为主要研究对象,系统研究
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食品级Pickering乳液的开发是当前食品行业研究的新方向,Pickering高内相乳液(HIPEs)是Pickering乳液的重要组成部分,具有作为固体脂肪替代品和食品营养物质载体的潜在应用价值。寻找可食性的颗粒稳定剂一直是食品级Pickering乳液研究的热点。环糊精(cyclodextrin,CD)具有构建Pickering乳液的能力,但相关研究较少。本研究以环糊精为主要研究对象,系统研究了CD结构,CD浓度、油相性质、油相体积分数等因素对O/W型Pickering乳液形成和特性的影响,在此基础上首次成功构建了β-CD稳定的O/W型Pickering高内相乳液(HIPEs),并对HIPEs进行微观结构、力学特性和稳定性分析。最后以β-CD和甜菜果胶(SBP)混合物为乳化剂制备了食品级Pickering HIPEs,研究了其形成机制。本研究的结果不仅可丰富Pickering乳液理论,还可推动新型食品级Pickering HIPEs的绿色和高效制备。本论文主要研究内容和相关结论如下:(1)考察了CD结构、CD浓度、油相性质、油相体积分数等因素对O/W型Pickering乳液形成的影响,系统比较了α-、β-及γ-CD稳定的中链脂肪酸甘油三酯(medium-chain triglyceride,MCT)基Pickering乳液的微观结构、微流变性质及稳定性,结合分子对接方法,模拟CD/MCT包合物的形成,揭示了造成CD乳化能力差异的原因。结果表明α-CD和β-CD有较好的乳化稳定性,其乳化稳定性随油相体积分数和CD浓度的增加而增强,油相类型对乳化稳定性也有显著影响;α-CD和β-CD均能显著降低油/水界面张力,且效果接近;α-CD与MCT分子间结合作用强,易于形成两亲性超分子,因而其在低浓度(0.5%)时乳化稳定性优于β-CD,β-CD在油水界面的驻留性虽略逊于α-CD,但在高浓度(1.5%、2.5%)时其不仅可在油/水界面发挥乳化作用,还可通过水相中的沉淀聚集,阻碍油滴间的碰撞和凝聚,表现出更好的乳化稳定性。(2)以β-环糊精(β-CD)作为颗粒乳化剂,葵花籽油为油相,构建O/W型的HIPEs。研究发现在油相体积分数(φ)为75%(v/v),β-CD浓度(c)为0.5-2.5%(w/v)时可以形成O/W型Pickering HIPEs。微观结构分析表明,β-CD不仅在界面处发挥了乳化作用,还通过其在水相中的3D空间网络结构阻止油滴聚结。随着β-CD浓度的增加,HIPEs的液滴尺寸减小,其力学性能则逐渐增强,这与HIPEs的离心稳定性一致。叶黄素抗紫外线照射的光稳定性,亦可通过HIPEs的负载得到增强,但不同β-CD浓度的HIPEs对叶黄素的保护作用接近。(3)考察了以β-环糊精(β-CD)和甜菜果胶(SBP)混合物为乳化剂构建食品级Pickering HIPEs的可行性,分析了混合物组成和加入量对HIPEs形成,微观结构,力学性质和稳定性的影响,并表征了所得β-CD/SBP杂合颗粒的理化性质,以期揭示该体系的稳定机制。结果表明β-CD和SBP混合物可在室温高速剪切下一步诱导油相体积为75%的HIPEs形成,混合物的加入量及其组成对HIPEs形成和性质有显著影响。当混合物加入量≥1.0%,β-CD/SBP质量比为2:2或3:1时,所得HIPEs的油滴较小,凝胶强度更高,离心稳定性和对叶黄素的保护效果更佳。波谱分析表明高速剪切的过程中SBP可与β-CD以非共价键结合,在β-CD颗粒表面形成复合物,实现β-CD颗粒的表层修饰。与β-CD颗粒相比,β-CD/SBP杂化颗粒具有更高的Zeta-电位绝对值,这较好的解释了HIPEs结构和性质研究结果。
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