评价微流控压力对水包油乳液中维生素A物理稳定性的影响
2022-09-23
维生素A是人类生长所必需的营养素，在视觉等多种生物功能中具有关键作用。所以在一些食品里面会加入维生素A来保证人体日常所需的需求。但是维生素A难溶于水，同时在光和氧的存在下以及温度较高时又常常不稳定。一般常用微胶囊化的方法(将亲脂性生物活性化合物包封在油芯中)来提高像维-A这些亲脂性生物活性化合物分散性、传递能力和稳定性。
近年来，特别是在食品和制药领域，类似的水包油体系受到了高度重视。制备水包油乳液可采用多种方法，这些方法可改变结构或组成，以提高胶囊输送系统的物理和化学稳定性，例如：抗氧化剂添加、粒度和Zeta电位控制。关于乳液在维生素中的应用，许多研究得出结论，乳液包封可以提高维生素A的生物利用度。Tanglao等人使用乳清蛋白将维生素A封装在原始椰子O/W乳液中。结果表明，封装可提高维生素A的稳定性。
乳液可以使用各种类型的设备和方法制备，包括微流控器、胶体磨和超高压均化(UHPH)。在传统的UHPH方法中，流体在非常短的距离内加速到非常高的速度。这会破坏油滴并产生更小尺寸的颗粒。在该方法中，可以通过压力和通道数量的增加来减少乳液颗粒尺寸，并增加抗乳状液和沉淀的稳定性。另一方面，通过均质得到较小的颗粒尺寸分布后可以降低液滴之间的吸引力从而增加了乳液抗絮凝和/或聚结的稳定性。此外，一些蛋白质的乳化性能可以通过UHPH通过改善更刚性界面层的形成而提高。
这篇文章主要引用意大利的Shahin Banasaz团队在European Food Research and Technology期刊上的文章，其主要用了新的微流控器均质技术，并通过用Formulaction公司的Turbiscan稳定性分析仪来寻找的均质压力并利用了Microtrac公司的粒度仪以及Microtrac公司的zeta电位分析仪来验证。
实验部分：
样品：玉米油、乳清分离蛋、维生素A和磷酸盐缓冲液(10mM，pH=7)用于制备所有溶液和乳液。制备好乳液后，在40℃下储存和测试，该储存温度用于加速维生素A的降解。
测试稳定性
使用多重光散射仪(稳定性分析仪)Turbiscan®Tower型号(Formulaction，法国)进行多次光散射测量，测试乳液的胶体稳定性。并使用其TSI(Turbiscan stability index)评估乳液的总体稳定性，该指数给出了关于所获得乳液的一般行为的信息。结果如下：
图1在不同的微流控压力下制备的乳液测到的TurbirScan稳定性指数(TSI)a 10MPa；b 50mpa；c 100 MPa，d200 MPa微流化压力
100MPa下的乳液TSI分别从0.04增加到7.4, 200MPa的乳液TSI从0.4增加到5.9。这些乳液对于相分离更稳定，并且在储存时间内显示出更好的物理稳定性。同时通过在40°C下储存期间的粒度测量证实了多重光散射仪的结果。制备后，在不同压力下获得的所有乳液样品的粒径均低于2μM。在储存的周，在100MPa和200MPa下制备的乳液的粒径变化不显著，在10和50MPa下制备的乳液随着时间的推移粒径分布出现显著变化。在10 MPa下制备的样品的粒径从制备当天测得的1.9μm显著增加到第4周的150μm。
结果证实了Atarés等人和Hebishy等人的工作，通过更高压均质机获得更小的液滴尺寸，可以稳定乳液，防止乳脂化和脂质氧化。由于粒径减小，产生更高的界面面积，直接与油相接触的乳清蛋白量增大，从而防止乳液液滴的紧密和长时间接触，乳液的物理稳定性更高。
结论：
本研究结果表明，在40°C下4周的加速储存试验中，不同水平的微流体压力对封装在水包油乳液中的维生素A的物理和化学稳定性参数有显著影响。通过光散射技术进行的分析表明，施加压力对所制备乳液的液滴尺寸分布、Zeta电位和胶体稳定性的影响显著。通过将压力从10增加到100MPa，样品稳定性增加显著。然而，微流化压力进一步增加至200MPa并不会明显的对维生素a损失或胶体稳定性产生积极影响。关于物理稳定性，在100和200MPa下制备的乳液观察到类似的趋势。总之，在100MPa条件下制备的乳液在保质期研究中获得了的物理稳定性和维生素A保留率。
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沉淀现象的Turbiscan数据图
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