摘要：植物甾醇(PS)具有不溶于水，難溶于油的特性，構(gòu)建水包油(O/W)型納米乳液是目前提升其生物利用度、感官品質(zhì)的常見方法，然而其乳化作用對(duì)O/W型納米乳液的穩(wěn)定機(jī)制尚未得到關(guān)注。本研究構(gòu)建了荷載不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的植物甾醇(0.1%，0.5%，0.9%)的納米乳液(PSN)，系統(tǒng)探究了PS濃度對(duì)油-水界面張力，以及乳液的微觀結(jié)構(gòu)、粒徑、ζ-電位、儲(chǔ)藏穩(wěn)定性、氧化穩(wěn)定性以及消化特性的影響。

材料與試劑

植物笛醇(β-谷笛醇含量92.5%，菜油笛醇含量6.3%，豆笛醇0.8%，菜籽笛醇0.1%），宜春大海龜生命科學(xué)有限公司；玉米油，益海嘉里糧油食品有限公司；磷脂（磷脂酰膽堿含量≥20%），美國(guó)Sigma-Aldrich公司；吐溫-80，上海麥克林生化科技股份有限公司；硫代巴比妥酸、1，1，3，3-四乙氧基丙烷，上海阿拉丁生化科技股份有限公司；人工胃液、人工小腸液，上海源葉生物科技有限公司；其它試劑均為分析純級(jí)。

試驗(yàn)方法

植物笛醇納米乳液的制備

將磷脂加入玉米油中，50℃攪拌30min，充分溶解后，加入不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)（1.0%，5.0%，9.0%）的PS，70℃攪拌30min得到油相，待用。將吐溫-80加人純水中，室溫?cái)嚢?0min，得到水相。將水相加熱至70℃，與油相9:1(m/m)混合，8000r/min剪切3min，得到粗乳液，然后于400Bar條件下均質(zhì)3次，每次3min，最終得到PSN。

納米乳液制備條件優(yōu)化

考察磷脂、吐溫-80濃度對(duì)納米乳液制備的影響。控制水相中吐溫-80質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.6%，測(cè)定磷脂在油相中質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為1.0%，3.0%，5.0%，7.0%，9.0%時(shí)，制備的納米乳液的粒徑、PDI、動(dòng)力學(xué)不穩(wěn)定性；控制油相中磷脂質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%，測(cè)定吐溫-80在水相中質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0.2%，0.4%，0.6%，0.8%，1.0%時(shí)，制備的納米乳液的粒徑、PDI、動(dòng)力學(xué)不穩(wěn)定性。1.3.3粒徑、電位、PDI的測(cè)定使用ZetasizerNano ZSP測(cè)定納米乳液的粒徑、電位、多分散系數(shù)(PDI)。將樣品溶液用超純水稀釋100倍，于室溫下測(cè)定顆粒平均粒徑、PDI及-電位。設(shè)定測(cè)量參數(shù)：樣品折射率為1.471；分散劑折射率為1.330。

界面張力的測(cè)定

界面張力的測(cè)定參考許楊楊等的方法并有所修改，將不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的PS(1.0%，5.0%，9.0%)溶解于玉米油中，使用超純水作為水相，研究PS濃度對(duì)油水間界面張力的影響。檢測(cè)系統(tǒng)為OCA20視頻光學(xué)接觸角測(cè)量?jī)x。

首先，將連接在毛細(xì)管上的不銹鋼針（外徑為1.65mm)插人盛有油相的玻璃槽內(nèi)。將針尖端放置在光源和相機(jī)(CCD)之間的光學(xué)平板上。然后用自動(dòng)進(jìn)樣單元將10μL的樣品推送至針尖上并形成完整的滴形。CCD攝像系統(tǒng)立即持續(xù)地采集液滴的外形輪廓變化，測(cè)試時(shí)維持油相溫度60℃，盡量避免外界振動(dòng)的干擾。據(jù)Young-Laplace方程算出界面張力（精確至0.01mN/m）。

植物笛醇含量對(duì)油水界面張力的影響

制備不同PS質(zhì)量分?jǐn)?shù)（1.0%，5.0%，9.0%）的油相，探究PS濃度對(duì)油-水界面張力的影響，如圖1所示。空白對(duì)照組中，油-水初始界面張力由20.14mN/m降至11.51mN/m;在質(zhì)量分?jǐn)?shù)1.0%~9.0%范圍內(nèi)，油-水界面張力隨著PS質(zhì)量分?jǐn)?shù)的提高而降低，9.0%PS對(duì)界面張力的降低最為明顯，其界面張力降為7.56mN/m（圖1a）。Rossi等研究表明由于β-谷笛醇化學(xué)結(jié)構(gòu)中具有疏水性稠環(huán)骨架和極性羥基，具有輕微的兩親性，能夠與油水界面的水相和油相相互作用，與本試驗(yàn)中留醇可降低油水界面張力的結(jié)果相互印證。圖1b為水滴在不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)PS油相中的形貌。PS的質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于1.0%時(shí)，液滴表面光滑，而質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5.0%時(shí)，液滴界面逐漸分布大量結(jié)晶，說明更多的PS分子傾向于移動(dòng)至界面處聚集結(jié)晶；隨著質(zhì)量分?jǐn)?shù)進(jìn)一步提高至9.0%，液滴表面覆滿針狀結(jié)晶，并且形態(tài)變得不規(guī)則。Engel等的研究表明界面處水相的存在會(huì)誘導(dǎo)PS結(jié)晶，由此推測(cè)在適當(dāng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)下，PS可部分聚集在乳液油水界面形成近似“Pickering"乳液的形式，進(jìn)而起到穩(wěn)定、防止液滴聚集的作用。Zychowski等的研究同樣發(fā)現(xiàn)，一定PS濃度下，乳液液滴表面可能會(huì)形成以PS為主的界面組成；而當(dāng)PS濃度過高時(shí)，過量的結(jié)晶可能會(huì)破壞液滴形態(tài)，進(jìn)而導(dǎo)致乳液的粒徑變大及穩(wěn)定性下降。

結(jié)果

PS可降低油-水界面張力，并可在界面處形成部分結(jié)晶，影響PSN的物化穩(wěn)定性;制得的PSN粒徑為165.3~247.2 nm，ζ-電位范圍為-24.3~-28.4 mV，隨著PS濃度的增加逐漸增大;4℃儲(chǔ)存28 d，0.1%PSN及0.5%PSN均可保持良好的穩(wěn)定性，然而在60℃儲(chǔ)存條件下，0.9%PSN表現(xiàn)出最優(yōu)的動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性。此外，加速氧化試驗(yàn)及消化試驗(yàn)的結(jié)果均顯示，較高濃度的PS可有效抑制乳液中的脂質(zhì)氧化以及游離脂肪酸的釋放(<31.41%)。本研究結(jié)果可為PS功能性食品或輔料的精準(zhǔn)開發(fā)提供較好的理論參考。

結(jié)論

本研究系統(tǒng)地探究了不同PS質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)納飽和濃度過飽和濃度米乳液物化性質(zhì)、穩(wěn)定性、消化特性的影響。結(jié)果表明，PS可改變油水界面的張力，并在界面處形成兩親的非結(jié)晶態(tài)及結(jié)晶態(tài)，共同影響乳液體系的穩(wěn)定機(jī)制，另外，結(jié)晶區(qū)域的“阻隔”作用，可抑制脂質(zhì)氧化反應(yīng)的發(fā)生及模擬胃腸液消化過程中游離脂肪酸的釋放。本研究為開發(fā)高生物利用度、穩(wěn)定性的PS功能性食品或輔料提供理論支持。