摘要：绿色、稳定具有生物安全性的包埋递送体系是目前食品领域的研究热点之一。脂肪结晶皮克林乳液因具有易调控颗粒的界面性质、制备方式简单和可控的消化速率等特点在近年来引起了研究者们的关注,但是目前的研究集中在体系的构建上,该乳液的结晶结构与其体外消化和活性物质的释放之间的内在关系尚不清楚。因此,本论文构建了一系列组成相同但是结晶结构不同的脂肪晶体颗粒(Solid Lipid Particles,SLPs)及脂肪结晶皮克林乳液,并在此基础上探究SLPs的结晶结构与界面性质、颗粒在界面上的组装和排列行为、皮克林乳液的稳定性以及其体外消化和活性物质释放之间的内在规律,为脂肪结晶皮克林乳液生物活性物质递送体系的构建及应用提供更多的理论指导和数据支撑。

主要研究内容及结果如下:

1、不同结晶结构的SLPs的构建和界面性质研究

选择全氢化大豆油为脂质,不同浓度(2 wt.%和4 wt.%)吐温40(T40)以及酪蛋白钠(SC)为乳化剂,通过改变处理温度(4°C和25°C)制备了一系列组成相同但结晶结构不同的SLPs(2T-4、2T-25、4T-4、4T-25、2SC-4、2SC-25、4SC-4和4SC-25),并探究结晶结构与SLPs的界面性质之间的关系。结果表明,不同处理温度制备的SLPs的结晶结构及其界面性质有所差异。其中,对于2T-4和4T-4体系而言,SLPs的晶型为α型和β型,其形态为规则的球状与板条状,处理温度增高后,SLPs(2T-25和4T-25)转变为β型晶体的不规则棒状。对于2SC-4和4SC-4体系而言,SLPs的晶型为α型,形态为规则球状,处理温度增高后,SLPs(2SC-25和4SC-25)中出现了少量的β型晶体,形态为球状伴随少量不规则的多边形。处理温度的增高,以上SLPs的接触角和粒径(4T体系除外)都增大,界面张力值则减小。可见,SLPs中β型晶体含量增多促使了使SLPs的粒径和疏水性的增大,而α型晶体含量增多会促使SLPs的粒径和疏水性减小。

2、脂肪结晶皮克林乳液的储藏稳定性研究

将具有不同结晶结构的SLPs与玉米油混合后超声制备得到脂肪结晶皮克林乳液,并对其28天储藏稳定性进行研究。结果表明,所有SLPs均可成功制备出稳定的脂肪结晶皮克林乳液,但是不同体系的乳液的储藏稳定性有所不同。其中,2SC-4、2SC-25、4SC-4和4SC-25所稳定的乳液在储藏期内平均粒径变化不大,具有良好的储藏稳定性,且储藏稳定性好于2T-4、2T-25、4T-4、4T-25所稳定的乳液。对于2T-25和4T-25体系而言,其所制备的乳液在储藏7天后的平均粒径有所下降,随后粒径基本不变;而2T-4和4T-4所稳定的乳液在储藏7天后平均粒径显著下降,随后粒径基本不变。

3、不同结晶结构的SLPs界面自组装行为研究

采用耗散石英晶体微量天平(Dissipative quartz crystal microbalance,QCM-D)技术考察不同结晶结构的SLPs在油-水界面的吸附组装行为及其对界面膜力学性能的影响规律。SLPs在界面上堆积地越疏松、SLPs形态上的差异越大,所形成的界面膜的越厚。并且,SLPs在界面上的堆积程度受到SLPs的粒径、亲水性以及颗粒之间的相互作用之间的共同影响。其中,对于2T体系的SLPs而言,大尺寸的不规则的β型SLPs(2T-25)倾向于在界面上疏松地堆积从而形成更厚的界面膜。对于4T体系的SLPs而言,大尺寸的不规则的β型SLPs(4T-25)虽然在界面上堆积的更加疏松,但是4T-4体系中含量相近的α的球状颗粒和β的板条状颗粒之间的形态差异过大,因而所形成的界面膜更软和更厚。对于2SC体系的SLPs而言,大颗粒(2SC-25)之间的相互作用更强,在界面上堆积地更紧密,所形成的界面膜更薄并且具有一定的刚性结构。对于4SC体系的SLPs而言,颗粒接触角接近70°亲水性较强,当冲水洗脱时亲水性更强的颗粒(4SC-25)容易从界面解吸,在界面上的堆积比较疏松,所形成的界面膜更软更厚。

4、脂肪结晶皮克林乳液的体外消化和释放行为研究

以姜黄素为模型,研究了不同结晶结构的SLPs形成的脂肪结晶皮克林乳液的体外消化和姜黄素的释放规律。结果表明,T40-SLPs形成的乳液在胃中较为稳定,而SCSLPs形成的乳液在胃消化后粒径显著增大并且出现破乳现象。在小肠消化中,T40-SLPs乳液中β型板条状和α型球状或者β型棒状堆积所形成的界面容易被破坏,从而使得脂肪酸以及姜黄素释放量均高于SC-SLPs体系乳液的。

随着SLPs处理温度的增高,2TSLPs体系的乳液在小肠中消化的脂肪酸释放速率和释放量均减小,姜黄素的生物可及性也减小,但其释放量却增大,而4T-SLPs乳液脂肪酸的释放量和释放速率、姜黄素的生物可及性及释放量均无显著性变化。随着SLPs处理温度的增高,2SC-SLPs脂肪酸的释放量和释放速率、姜黄素的生物可及性及释放量均增大,而4SC-SLPs乳液脂肪酸的释放量和释放速率、姜黄素的生物可及性及释放量均减小。