評(píng)價(jià)微流控壓力對(duì)水包油乳液中維生素A物理穩(wěn)定性的影響
2022-09-23
維生素A是人類生長(zhǎng)所必需的營(yíng)養(yǎng)素，在視覺等多種生物功能中具有關(guān)鍵作用。所以在一些食品里面會(huì)加入維生素A來(lái)保證人體日常所需的需求。但是維生素A難溶于水，同時(shí)在光和氧的存在下以及溫度較高時(shí)又常常不穩(wěn)定。一般常用微膠囊化的方法(將親脂性生物活性化合物包封在油芯中)來(lái)提高像維-A這些親脂性生物活性化合物分散性、傳遞能力和穩(wěn)定性。
近年來(lái)，特別是在食品和制藥領(lǐng)域，類似的水包油體系受到了高度重視。制備水包油乳液可采用多種方法，這些方法可改變結(jié)構(gòu)或組成，以提高膠囊輸送系統(tǒng)的物理和化學(xué)穩(wěn)定性，例如：抗氧化劑添加、粒度和Zeta電位控制。關(guān)于乳液在維生素中的應(yīng)用，許多研究得出結(jié)論，乳液包封可以提高維生素A的生物利用度。Tanglao等人使用乳清蛋白將維生素A封裝在原始椰子O/W乳液中。結(jié)果表明，封裝可提高維生素A的穩(wěn)定性。
乳液可以使用各種類型的設(shè)備和方法制備，包括微流控器、膠體磨和超高壓均化(UHPH)。在傳統(tǒng)的UHPH方法中，流體在非常短的距離內(nèi)加速到非常高的速度。這會(huì)破壞油滴并產(chǎn)生更小尺寸的顆粒。在該方法中，可以通過(guò)壓力和通道數(shù)量的增加來(lái)減少乳液顆粒尺寸，并增加抗乳狀液和沉淀的穩(wěn)定性。另一方面，通過(guò)均質(zhì)得到較小的顆粒尺寸分布后可以降低液滴之間的吸引力從而增加了乳液抗絮凝和/或聚結(jié)的穩(wěn)定性。此外，一些蛋白質(zhì)的乳化性能可以通過(guò)UHPH通過(guò)改善更剛性界面層的形成而提高。
這篇文章主要引用意大利的Shahin Banasaz團(tuán)隊(duì)在European Food Research and Technology期刊上的文章，其主要用了新的微流控器均質(zhì)技術(shù)，并通過(guò)用Formulaction公司的Turbiscan穩(wěn)定性分析儀來(lái)尋找的均質(zhì)壓力并利用了Microtrac公司的粒度儀以及Microtrac公司的zeta電位分析儀來(lái)驗(yàn)證。
實(shí)驗(yàn)部分：
樣品：玉米油、乳清分離蛋、維生素A和磷酸鹽緩沖液(10mM，pH=7)用于制備所有溶液和乳液。制備好乳液后，在40℃下儲(chǔ)存和測(cè)試，該儲(chǔ)存溫度用于加速維生素A的降解。
測(cè)試穩(wěn)定性
使用多重光散射儀(穩(wěn)定性分析儀)Turbiscan®Tower型號(hào)(Formulaction，法國(guó))進(jìn)行多次光散射測(cè)量，測(cè)試乳液的膠體穩(wěn)定性。并使用其TSI(Turbiscan stability index)評(píng)估乳液的總體穩(wěn)定性，該指數(shù)給出了關(guān)于所獲得乳液的一般行為的信息。結(jié)果如下：
圖1在不同的微流控壓力下制備的乳液測(cè)到的TurbirScan穩(wěn)定性指數(shù)(TSI)a 10MPa；b 50mpa；c 100 MPa，d200 MPa微流化壓力
100MPa下的乳液TSI分別從0.04增加到7.4, 200MPa的乳液TSI從0.4增加到5.9。這些乳液對(duì)于相分離更穩(wěn)定，并且在儲(chǔ)存時(shí)間內(nèi)顯示出更好的物理穩(wěn)定性。同時(shí)通過(guò)在40°C下儲(chǔ)存期間的粒度測(cè)量證實(shí)了多重光散射儀的結(jié)果。制備后，在不同壓力下獲得的所有乳液樣品的粒徑均低于2μM。在儲(chǔ)存的周，在100MPa和200MPa下制備的乳液的粒徑變化不顯著，在10和50MPa下制備的乳液隨著時(shí)間的推移粒徑分布出現(xiàn)顯著變化。在10 MPa下制備的樣品的粒徑從制備當(dāng)天測(cè)得的1.9μm顯著增加到第4周的150μm。
結(jié)果證實(shí)了Atarés等人和Hebishy等人的工作，通過(guò)更高壓均質(zhì)機(jī)獲得更小的液滴尺寸，可以穩(wěn)定乳液，防止乳脂化和脂質(zhì)氧化。由于粒徑減小，產(chǎn)生更高的界面面積，直接與油相接觸的乳清蛋白量增大，從而防止乳液液滴的緊密和長(zhǎng)時(shí)間接觸，乳液的物理穩(wěn)定性更高。
結(jié)論：
本研究結(jié)果表明，在40°C下4周的加速儲(chǔ)存試驗(yàn)中，不同水平的微流體壓力對(duì)封裝在水包油乳液中的維生素A的物理和化學(xué)穩(wěn)定性參數(shù)有顯著影響。通過(guò)光散射技術(shù)進(jìn)行的分析表明，施加壓力對(duì)所制備乳液的液滴尺寸分布、Zeta電位和膠體穩(wěn)定性的影響顯著。通過(guò)將壓力從10增加到100MPa，樣品穩(wěn)定性增加顯著。然而，微流化壓力進(jìn)一步增加至200MPa并不會(huì)明顯的對(duì)維生素a損失或膠體穩(wěn)定性產(chǎn)生積極影響。關(guān)于物理穩(wěn)定性，在100和200MPa下制備的乳液觀察到類似的趨勢(shì)。總之，在100MPa條件下制備的乳液在保質(zhì)期研究中獲得了的物理穩(wěn)定性和維生素A保留率。
借助Turbiscan，一種更快的評(píng)價(jià)方法已經(jīng)被開發(fā)出來(lái)
Turbiscan不是在24小時(shí)后測(cè)量，而是測(cè)量原始變化速率，不需要樣品制備，所以使用Turbiscan可以讓配方師在30分鐘內(nèi)確定樣品的穩(wěn)定性和再分散性。
Turbiscan是一種強(qiáng)大的工具，可用于任何乳劑或分散體，在制藥工業(yè)中有多種應(yīng)用，可用于配方開發(fā)過(guò)程、常規(guī)測(cè)試或質(zhì)量控制中。我們的客戶可以全面和快速表征他們的配方穩(wěn)定性。Turbiscan的一次測(cè)量可以在30秒內(nèi)完成，使用Turbiscan測(cè)量穩(wěn)定性和進(jìn)行貨架期研究比簡(jiǎn)單的視覺分析快200倍。
沉淀現(xiàn)象的Turbiscan數(shù)據(jù)圖
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