Pickering乳状液中脂质消化及对姜黄素递送调控机制的研究

本研究以大米淀粉为原料,采用辛烯基琥珀酸酐(Octenyl succinic anhydride,OSA)对淀粉进行疏水化改性,得到大米酯化淀粉。以大米酯化淀粉为颗粒乳化剂,分别以4种不同类型的油(椰子油、玉米油、葵花籽油和橄榄油)作为油相,制备了水包油(Oil in water,O/W)型Pickering乳状液。采用激光粒度分析仪、激光共聚焦显微镜(Confocal laser scanning microscope,CLSM)和流变仪等仪器,研究了配方参数(油相种类、淀粉浓度、油相体积分数)对Pickering乳状液乳化稳定性的影响规律。此外,建立体外模拟口-胃-肠三段式消化模型,并探讨了不同油类型和淀粉浓度等对淀粉基乳状液胃肠道消化特性的影响规律。在此基础上,选择姜黄素作为油溶性生物活性物质,建立姜黄素Pickering乳状液运载体系。评价姜黄素Pickering乳状液的物理稳定性及对姜黄素递送调控机制的研究。主要研究内容及结果如下:(1)以大米淀粉为原料,对其进行OSA疏水化改性,得到大米酯化淀粉,通过傅里叶变换红外光谱仪、扫描电子显微镜和快速黏度分析仪等分析手段,对大米酯化淀粉的理化性质进行研究,通过气相色谱仪等对4种原料油脂的理化性质进行表征。以大米酯化淀粉为颗粒乳化剂,以4种不同类型油作为油相,构筑Pickering乳状液体系,从乳状液的粒径分布、微观结构以及流变学特性等方面来研究不同油对乳状液稳定性能的影响。结果表明:天然大米淀粉经过OSA改性处理后,淀粉颗粒表面有明显的孔洞,淀粉分子的羟基被OSA的羰基所取代,但形态结构仍保持颗粒状,可作为颗粒乳化剂制备Pickering乳状液。淀粉粒径范围从2.77~8.66μm增加到3.53~9.95μm。酯化改性显著提高了天然淀粉的峰值黏度,并且降低了糊化温度。4种油的脂肪酸组成结果表明,4种油的饱和度从高到低为:椰子油(91.41%)>橄榄油(16.58%)>玉米油(14.63%)>葵花籽油(10.85%)。Pickering乳状液物理稳定性结果表明,大米酯化淀粉作为颗粒乳化剂,4种油均可以形成稳定的乳状液。随着贮存时间的延长,Pathogens infection不同乳状液的乳化指数均降低,液滴粒径均增大。其中乳化稳定Trichostatin A溶解度性最高的是玉米油乳状液,其80 d后乳化指数最高(91.73%),其次是橄榄油乳状液(83.53%),椰子油和葵花籽油乳状液的乳化指数之间无明显差异。储存15 d后,玉米油制成的乳状液的液滴尺寸最小,椰子油乳状液的液滴尺寸最大(p<0.05)。剪切流变结果表明,不同油相的乳状液黏度均随剪切速率的增加先迅速下降,而后逐渐趋于平稳。添加椰子油的乳状液黏度最低,添加玉米油的乳状液黏度最高。所有乳状液的储能模量(G′)均高于损耗模量(G"),损耗角正切值(Tanδ)均小于1,表明乳状液具有凝胶流变学行为。CLSM结果表明:在乳状液油水界面上,淀粉颗粒紧密包裹着油滴,有效阻挡了油滴之间的聚集,提高了乳状液的稳定性。相较于椰子油和葵花籽油乳状液,添加了玉米油和橄榄油的乳状液液滴尺寸较小且均一,这两者的物理稳定性也更高(p<0.05)。(2)以大米酯化淀粉为颗粒乳化剂,以不同脂肪酸组成的4种油为油相,制备了不同淀粉浓度和不同油水体积分数的O/W型Pickering乳状液。通过粒径分布、CLSM和冷冻扫描电镜(Cryo-scanning electron microscope,Cyro-SEM)等评价了配方参数对乳液物理稳定性的影响,并建立体外口-胃-肠三段式消化模型,探讨了不同油类型和淀粉浓度等对淀粉基乳状液胃肠道消化特性的影响规律。结果表明:淀粉浓度在0.5%~4.0%范围内时,淀粉浓度越高,液滴尺寸越小,乳状液越稳定;当油相体积分数在25%~70%范围之间不断增大,乳状液的液滴粒径有所增加,乳化指数不断增加。CLSM结果显示,除含有椰子油(1.0%淀粉浓度)的样品外,所有油滴均匀分布在乳状液中,且淀粉颗粒紧密包围着油滴,阻止它们聚集。此外,连续相分散的淀粉颗粒增加了体系的黏度,增强了乳液稳定性。Cyro-SEM结果表明:在较低的淀粉浓度下,淀粉颗粒仍然紧密地吸附在液滴表面,但液滴尺寸较大,而且液滴之间没有粒子桥联;当淀粉浓度提高到2.0%时,油滴之间可以观察到粒子桥和网络状结构,液滴尺寸随淀粉浓度的增加而减小。此外,淀粉颗粒嵌入到油水界面。乳状液经过口腔消化,发生絮凝和聚集,液滴尺寸有所增加;经过胃部消化,液滴周围包裹的淀粉颗粒有所减少,但仍保持乳状液的结构。经过小肠消化,乳状液的结构被彻底破坏,大部分的油脂也被水解,油滴尺寸明显减小。说明淀粉基Pickering乳状液体系在强酸的胃消化条件下具有良好的稳定性。对不同油相的淀粉基乳状液进行了模拟体外口-胃-肠消化的研究。结果表明:游离脂肪酸(Free fatty acids,FFA)释放率大小顺序为:椰子油(25.71%)>橄榄油(12.64%)>玉米油(11.16%)>葵花籽油(8.99%)。在相同乳化条件下,不同油的乳液脂质消化率的差异主要是由于饱和度的不同:椰子油(91.41%)>橄榄油(16.58%)>玉米油(14.63%)>葵花籽油(10.85%)以及初始液滴大小不同。淀粉颗粒浓度从0.5%增加到4.0%,四种油脂的FFA%显著增加(p<0.05),表明淀粉浓度的增加对FFA的释放有积极的影响。油体积分数在25%~70%范围内,FFA%随油体积分数的增加而减小,因此油体积分数与FFA%呈负相关。(3)以大米酯化淀粉为食品级颗粒乳化剂,以椰子油、玉米油、葵花籽油、橄榄油为油相,选择姜黄素为油溶性物质,建立姜黄素Pickering乳状液运载体系。通过测定姜黄素保留率、生物利用率等来评价姜黄素Pickering乳状液的物理稳定性,并对姜黄素递送调控机制进行研究。结果表明:以大米酯化淀粉为乳化剂,4种油相的乳状液包埋姜黄素时都具备良好的物理稳定性。25℃下贮存1个月后,橄榄油和玉米油制备的乳状液物理稳定性最佳,添加葵花籽油和椰子油的乳状液稳定性次之。KPT-330试剂30 d内4种油相的Pickering乳状液中姜黄素的保留率均不断下降。整体来看,玉米油乳状液中姜黄素的保留率最高,橄榄油乳状液次之。而在贮藏后期,葵花籽油和椰子油乳状液的姜黄素保留率显著降低(p<0.05)。姜黄素的紫外光照稳定性结果表明:随着紫外光照射时间的增加,乳状液中姜黄素的含量均呈现降低趋势。经过108 h的紫外照射,添加玉米油的乳液中姜黄素的保留率相对最高,橄榄油和葵花籽油乳状液次之,而椰子油乳状液姜黄素降解最为显著,其对姜黄素的保护作用也最差。在模拟小肠消化阶段,4种乳液油脂中的FFA在前30 min内快速释放,在30~120 min范围内释放速率逐渐变缓。4种不同油脂的Pickering乳状液的FFA%趋势为:椰子油(30.74%)>葵花籽油(15.06%)>玉米油(12.67%)>橄榄油(12.38%)。不同油相乳液中姜黄素的生物利用率大小为:葵花籽油(78.01%)>椰子油(64.56%)>玉米油(54.58%)>橄榄油(52.51%)。除椰子油外,乳状液中FFA%与姜黄素生物利用率呈正相关关系。且对于同一种油来说,随着淀粉浓度的增加,乳状液液滴的初始粒径不断减小,乳状液中姜黄素生物利用率显著提高(p<0.05)。