磷脂酰胆碱纳米乳液高压均质工艺研究!

目前，纳米乳液制备技术已经逐渐成熟，纳米 乳液具有抗聚沉、制备利用稳定、运载营养素吸收 快速、毒副作用低等诸多特性，具有广阔的市场前 景及发展潜力。 纳米乳液的制备方法主要可分 为高能制备法和低能制备法。 低能制备法，主要分 为乳液转变点法、相转变点法及自乳化法，具有无 需机械能输入、成本耗能较低等特点。 利用低能法 制备过程中需通过额外添加适量表面活性剂或助 表面活性剂以增强纳米乳液的稳定性。 高能制备 法主要是通过微射流、高压均质、超声波等高能化 设备为乳液粒子输入机械能， 使乳液在高机械条 件下破碎形成纳米级乳滴，其均一稳定。 近年来， 高能法纳米乳液多以高压微射流、 高压均质机及 超声仪等设备制备。 高压均质是纳米乳液的高效 制造技术， 用其制备的纳米乳液具有产品均一稳 定性强，制备效率高，催化剂及添加剂依赖需求度 低等优点，并可提高产品流变特性，品质安全，可 改善感官品质等。

1 材料与方法

1.1 试验材料

大豆蛋白（蛋白含量 89.21%），购自山东省高 唐蓝山集团；大豆磷脂酰胆碱，上海楷洋生物技术 有限公司；β-胡萝卜素，美国 Sigma 公司；葵花籽 油，中粮集团福临门压榨一级葵花籽油；试验所需 基础试剂均为分析纯。

1.2 试验仪器

Ultra-Turrax T25 高速分散器， 德国 IKA 公 司；Zetasizer Nano-ZS90 光散射粒径分析仪，英国 Malvern 公司；S22-2 型恒温磁力搅拌器， 上海司 乐仪器有限公司；AL204 型分析天平， 梅特勒-托 利多仪器（上海）有限公司；PHS-3C 雷磁 pH 计， 上海精科；LW-1600FC 紫外可见分光光度计，上海菁华科技仪器有限公司； Turbiscan Lab Expert 浓缩体系稳定性分析仪， 法 国 Formulaction 公 司；D-6L 超高压均质机， 美国 PhD 科技有 限 公 司。

1.3 试验方法

1.3.1 大豆蛋白-磷脂酰胆碱纳米乳液高压均质乳化工艺

首先将一定质量的大豆蛋白与一定比 例的卵磷脂溶解于 98.5 g 磷酸盐缓冲液中作为水 相， 另取 β-胡萝卜素 0.01 g 溶于 5 g 葵花籽油中 作为油相，并采用磁力搅拌器充分搅拌，直至 β胡萝卜素完全溶解。 将油相与蛋白质水相溶液混 合均一， 用高速分散器在 20 000 r/min 下分散 5 min，获得粗乳液。 取适量粗乳液置于烧杯中，在高 压均质机内进行纳米乳液制备， 最终得到大豆蛋 白-磷脂酰胆碱纳米乳液。

1.3.2 大豆蛋白-磷脂酰胆碱纳米乳液高压均质

乳化制备工艺响应面优化 以大豆蛋白-磷脂酰 胆碱纳米乳液的平均粒径、PDI 及乳化产率为考 察指标，通过单因素试验考察大豆蛋白含量、磷脂 酰胆碱含量、 高压均质压力及均质次数对 3 个指 标的影响规律。 进一步利用 Design-Expert 软件对 试验进行响应面分析设计优化试验结果， 选取大 豆蛋白含量 A（%）、磷脂酰胆碱含量 B（%）、高压 均质压力 C（MPa）及均质次数 D（次）4 个因素为 自变量， 以粒径 R1 （nm）、PDI R2 及乳化产率 R3 （%）为响应值，设置三因素三水平进行试验，如表 1 所示。

2 结果与讨论

控制磷 脂酰胆碱添加量 2 mg/mL， 均质压力 120 MPa，均 值次数 4 次，调控大豆蛋白添加量分别为 0.5%， 1.0%，1.5%，2.0%，2.5%，3.0%，考察大豆蛋白含量 对纳米乳液粒径、ζ 电位、PDI、浊度及乳化产率的 影响规律。随着蛋白添加量的增加，纳米乳 液平 均 粒 径 及 PDI 值呈先降低后增高的变化趋 势，这可能是由于当蛋白质量浓度为 5 mg/mL 时， 乳液液滴的平均粒径最大， 分析认为此时乳液中 的蛋白质量浓度过低，即使全部吸附在油-水界面 仍未能达到饱和， 溶液中的小液滴因而发生聚合 现象，形成粒径较大的液滴。 随着大豆蛋白添加量 增加，更多大豆蛋白覆盖于油水界面处、降低界面 张力，当蛋白质量浓度为 15 mg/mL 时蛋白在液滴 表面形成紧密的界面膜， 乳液液滴粒径相对较小 且其分布较为集中，此时乳液处于相对均一、稳定 的状态。 而过多添加大豆蛋白促进了界面蛋白聚 集行为，限制了大豆蛋白在界面处的舒张展开，表 现出乳滴的粒径部分增大， 此情况在浊度随蛋白 添加量增加而增大上有所体现。 研究亦证实，过量 蛋白在高压均质时发生聚集或者结合形成亚胶束 和聚集体。磷脂酰胆碱作为一种高营养的天然乳化剂与 大豆蛋白结合形成复合物， 磷脂的疏水脂肪酸基 团朝向空气，亲水的甘油磷酸酯基朝向水面排列， 降低水油间的界面张力， 从而有利于形成均一稳 定的乳化液。 随着磷脂酰胆碱添加量的增大，大 豆蛋白-磷脂酰胆碱纳米乳液呈现逐渐降低的变 化趋势，PDI 值呈现先降低后增大的变化趋势，这 种现象表明纳米乳液制备过程中磷脂酰胆碱与大 豆蛋白交互作用可使界面乳化层更为致密， 已有 研究表明适量大豆分离蛋白与磷脂酰胆碱之间通 过疏水作用力结合，磷脂酰胆碱尾部的疏水基团 与大豆分离蛋白疏水区域更好地包裹油滴， 磷脂 酰胆碱头部的亲水基团与大豆分离蛋白亲水区域更好地延展到水相中， 形成有利于乳液稳定的双 亲结构，降低水相与油相间的界面张力。 而更高的 磷脂酰胆碱添加量并未进一步降低纳米乳液的平 均粒径， 这是由于蛋白和磷脂酰胆碱的结合达到 饱和状态， 更多的磷脂酰胆碱无法结合大豆蛋白 形成紧致的复合乳化界面层， 过多加入的磷脂酰 胆碱会单独形成部分小粒径纳米乳滴， 扩大了纳 米乳液的粒径分布范围，表现为 PDI 值的增大。

3 结论

本研究以大豆蛋白为原料， 依托高压均质处 理技术制备纳米乳液，对大豆蛋白-磷脂纳米乳液 制备工艺进行了优化试验， 通过研究确定了大豆 蛋白-磷脂纳米乳液均质制备的最优工艺参数为： 大豆蛋白添加量 1.5%， 大豆磷脂酰胆碱添加量 0.22%，高压均质压力 100 MPa，此条件下大豆蛋 白-磷脂酰胆碱纳米乳液平均粒径 217.43 nm，TSI 为 3.02，乳化产率为 93.35%。