不同乳化劑對油酸和亞油酸乳狀液穩(wěn)定性的影響

普遍認(rèn)為過量地攝取飽和脂肪酸是導(dǎo)致心血管疾病的重要原因,增加膳食中的油酸等不飽和脂肪酸的攝入,代替膳食中的飽和脂肪酸,可改善攝入者的胰島素敏感性,降低糖尿病風(fēng)險,并增強對炎癥反應(yīng)和肝臟損害的保護作用。有報道用亞油酸替代膳食中的飽和脂肪酸能減少血脂異常和抗胰島素抵抗患者低密度脂蛋白顆粒的產(chǎn)生和數(shù)量。目前針對不飽和脂肪酸穩(wěn)態(tài)化技術(shù)主要包括粉末油脂和乳狀液。穩(wěn)定性是影響乳狀液的最重要因素。乳狀液的穩(wěn)定性是指其抵抗各種物理化學(xué)性質(zhì)隨著時間變化的能力。在儲藏過程中不可避免會導(dǎo)致乳狀液失穩(wěn)，因此,提高乳狀液的穩(wěn)定性對于食品工業(yè)生產(chǎn)中有著極其重要的意義。

可通過多糖、蛋白質(zhì)和表面活性劑等多種不同類型的乳化劑提高其穩(wěn)定性,這些不同的乳化劑具有不同的分子特征,通過降低相間的界面張力,增加空間位阻和液滴間的靜電斥力,來達到穩(wěn)定乳狀液的效果。本文以粒徑和穩(wěn)定性為考察指標(biāo),利用激光粒度儀、快速穩(wěn)定性分析儀研究不同種類和添加量的食品乳化劑(阿拉伯膠、酪蛋白酸鈉、吐溫20)對不飽和脂肪酸(油酸和亞油酸)乳狀液的制備及其穩(wěn)定性的影響。    

1. 測試原理

 Fig1 Test Principle

使用近紅外光源（或多光源系統(tǒng)）不斷照射整個樣品，在樣品離心加速分離的同時，與光源平行的檢測器隨時間連續(xù)監(jiān)測并反應(yīng)樣品的透光率變化，從而形成樣品在分離過程的空間和時間透光率圖譜。通過配套的分析軟件，既可定性分析樣品詳細的失穩(wěn)過程，又可對樣品間的不穩(wěn)定性指數(shù)，界面分層，顆粒遷移速度，粒度和分布等進行定量分析和比較。

2. 樣品和測試條件

2.1 樣品制備：阿拉伯膠按1.0%、2.0%、3.0%、4.0%、5.0%(w/v)的比例溶解于去離子水中;酪蛋白酸鈉按1.0%、2.0%、3.0%、40%、5.0%(w/v)的比例溶解于磷酸鹽緩沖液A中(0.6mol/L氯化鈉、50mmol/L磷酸氫二鈉/磷酸二氫鈉,pH6.25);吐溫20按1.0%、2.0%、3.0%、4.0%、5.0%(w/v)的比例溶解于去離子水中,滾軸混合器混合12h,使乳化劑充分水合。乳化劑溶液中加入一定的質(zhì)量濃度為10%(w/w)的油酸、亞油酸。用高速均質(zhì)機在12000r/min條件下乳化均質(zhì)30s,均質(zhì)4次,得到預(yù)乳狀液。用功率為300W,超聲時間4s,間隔時間2s,處理預(yù)乳狀液2min得乳狀液。

2.2 粒度儀：測試不同乳化劑濃度下的油酸、亞油酸乳狀液粒徑，并將最佳乳化劑添加量的油酸、亞油酸乳狀液在25℃儲存14天，每天測試各乳狀液的粒度，記錄粒度的變化。    

2.3 穩(wěn)定性分析儀測試條件：LUMiFuge®，NIR光源，25℃，3000rpm，40min

3. 測試結(jié)果

3.1 不同乳化劑濃度對油酸、亞油酸乳狀液粒徑的影響：

由圖1和圖2可知三種不同的乳化劑分別在4%(w/v)阿拉伯膠、2%(w/)酪蛋白酸鈉、1%(w/)吐溫20時不飽和脂肪酸的乳狀液粒徑最小。吐溫20制備的乳狀液粒徑與其他兩種乳化劑相比較小,范圍在0.2-0.3μm之間,其中,1%(w/v)的吐溫20的不飽和脂肪酸乳粒徑最小，因為吐溫20是小分子表面活性劑,具有更高的表面活性,因此更傾向于競爭性吸附,非離子表面活性劑在乳化過程中形成更小的液滴來增加表面積,以此來形成更為穩(wěn)定的乳狀液。

3.2 不同乳化劑對油酸、亞油酸乳狀液的儲藏穩(wěn)定性的影響：

圖3-不同乳化劑制備的亞油酸乳狀液的儲藏時間對粒徑的影響    

圖4-不同乳化劑制備的亞油酸乳狀液的儲藏時間對粒徑的影響

由圖3、圖4可知,1%(w/v)吐溫20乳化的油酸、亞油酸乳狀液在0-14d的儲藏時間內(nèi),粒徑隨著時間的增加變化幅度較小,而其他兩種乳化劑乳化的不飽和脂肪酸乳狀液隨著時間的增加,粒徑變化幅度較大。

3.3 不同乳化劑對油酸乳狀液、亞油酸乳狀液澄清指數(shù)的影響

圖5不同乳化劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)對油酸乳狀液澄清指數(shù)的影響    

圖6不同乳化劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)對亞油酸乳狀液澄清指數(shù)的影響

LUMiFuge®所得澄清指數(shù)的數(shù)值高低代表著乳狀液的穩(wěn)定性,澄清指數(shù)越高,代表乳狀液越不穩(wěn)定;澄清指數(shù)越低,則乳狀液越穩(wěn)定。由圖5、圖6可知隨著乳化劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)的提高,阿拉伯膠乳化的油酸和亞油酸乳狀液的澄清指數(shù)均呈先降低后升高的趨勢,其中4%(w/v)的阿拉伯膠乳化的油酸乳狀液的澄清指數(shù)為同組低,說明在該質(zhì)量濃度下,油酸乳狀液穩(wěn)定。由酪蛋白酸鈉穩(wěn)定的油酸與亞油酸乳狀液的澄清指數(shù)均呈先降低后升高的趨勢,其中2%(w/v)酪蛋白酸鈉不飽和脂肪酸乳狀液的澄清指數(shù)低，吐溫20制備的油酸、亞油酸乳狀液隨著質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加,澄清指數(shù)均呈升髙趨勢,在質(zhì)量濃度1%時澄清指數(shù)低。表面活性劑在界面吸附時一般為單分子層,當(dāng)表面吸附達到飽和時,發(fā)生自聚集行為形成膠團,這是造成小分子表面活性劑作乳化劑的乳狀液體系濃度增加,穩(wěn)定性卻下降的原因之一。

4. 小結(jié)

綜上,快速穩(wěn)定性分析儀的澄清指數(shù)表征的結(jié)果顯示,在不飽和脂肪酸乳狀液優(yōu)化中,4%(w/v)的阿拉伯膠、2%(w/v)的酪蛋白酸鈉、1%(w/v)的吐溫20的澄清指數(shù)最小,該結(jié)果與粒徑的結(jié)果相一致。快速穩(wěn)定性分析儀具有操作簡單，原濃度無需稀釋，測量通道多等各項優(yōu)點，實為一種高效快捷的表征工具。