关键词:
维生素E
纳米封装
喷雾干燥
分子量
OSA改性淀粉
纳米乳液
低能量乳化
稳定性
甘油三酯
降解动力学
纳米技术
摘要:
维生素E要成功被应用于商用面临了很多挑战:水溶性低,化学稳定性差和生物利用率不稳定。这些挑战有些可用能分散于食品和饮料的载体来解决。纳米乳(粒径20-200 nm)是十分有潜力的VE载体,但它们在应用中也面对很多物理化学方面的影响:pH,高盐浓度,热处理和光照。另外食品工业中更倾向于使用常用的易于接受的食品级物质(风味油脂,甘油三酯类,蛋白质和多糖)来制备纳米乳。本文着重于用来源于食品的生物大分子(辛烯基琥珀酸改性淀粉)作为材料设计并成功包埋了维生素E。本文同时采用了高能和低能乳化法来包埋VE。本文还研究了VE的降解反应动力学,纳米乳的热和储藏稳定性,喷雾干燥制备纳米胶囊和体外生物可利用率。首先,为了研究VE纳米乳的制备和稳定性,用高能乳化法(高压均质法)未设计VE递送系统。我们考察了界面张力,维生素E的粘度,分子量分布和表面活性剂种类(包括改性淀粉和吐温80)对稳定乳液粒径的影响。我们还发现高分散密度(ρ)和旋转半径(Rz)的改性淀粉能形成紧实而大尺寸的胶束,这同样导致了高临界胶束浓度(CMC)。结论表明几种表面活性剂都降低了界面张力。用高维生素E载量(80%油相,w/w)和低乳化剂浓度(2.5%,w/w)制备出了低于350 nm粒径的乳液,这得益于表面活性剂的分子分布和界面特性以及均质机的高能乳化力。OSA淀粉纳米乳暴露在在高温短时(30,55,80℃;30分钟)条件下对液滴聚集表现稳定。结果表明改性淀粉可以应用于在常温下稳定维生素E纳米乳。为了进一步研究VE的物理化学稳定性和热降解,我们还用低能乳化法(相转变法)制备了不同油相(短链,中链和长链脂肪酸酯)和吐温80的纳米乳。尽管三种油相制备的纳米乳均表现出了对热冲击(30-90℃,30分钟),离子强度(0-500mM),pH(2墙.5)和长期储藏(60天,光照/黑暗,4,25,40℃)的稳定性,在热处理长期储藏的样品中仍发现了显著的VE降解。维生素E的长期储藏分解符合Weibull模型,热分解遵循一级动力学:中链脂肪酸酯样品在90℃以上具有最高的分解速率(k=0.1526×10-3/min)和低半衰期(5.22分钟)。乳液聚集或团聚与失去电子屏蔽与离子键有关。4℃储藏纳米乳比在40℃更稳定。短链脂肪酸酯纳米乳在高温(>25℃C)条件下物理不稳定,而长链脂肪酸酯纳米乳在各种研究条件下均有长保留率。而在黑暗中VE的保留率均得到了延长。尽管使用高能法制备的纳米乳粒径稍微大于使用低能法制备,这两种纳米乳在在初试条件相同时的物理稳定性并没有明显的差异。另一方面,使用OSA改性淀粉不能使用低能法制备纳米乳。为了克服这些水溶液为主体的载体的局限性,我们还使用喷雾干燥技术制备了使用改性淀粉作为乳化剂及壁材的纳米胶囊。理论上OSA改性淀粉的几种物理化学性质对其乳化能力,维生素E纳米胶囊的保留率及储存稳定性有影响。高OSA取代度,低分子量和低界面张力能改善乳化特性。而氧和水蒸气的渗透影响了成膜性。维生素E的降解图比较符合Weibull模型。用改性淀粉A和改性淀粉B的维生素E纳米胶囊在60天,4-35℃条件下具有大约50%的保留率。改性淀粉C制备的纳米胶囊的保留率和半衰期(35天)降低了,这可能是由于成膜能力差导致了自动氧化的发生。这些结果表明低分子量的OSA改性淀粉能有效的稳定可应用于药物和饮料的纳米胶囊。改性淀粉的一些物化性质影响了VE纳米胶囊的保留率和储藏稳定性,则有必要研究其对VE的生物可利用度的影响。我们还建立了口腔-胃-小肠体外模拟法对物理化学性质,体外消化和改性淀粉分子特性对维生素E的生物利用率的影响进行了研究。本文还进一步发现了改性淀粉B制备的小粒径乳液能在消化过程中能产生更多的游离脂肪酸,而改性淀粉C因为含有较高程度的抗性淀粉(19.14%)则对消化酶具有更强的抵抗力。低分子量和分散密度的改性淀粉通过在油相周围形成少分叉和低密度结构而易于被消化道中的胆盐和磷脂所置换,从而促进了维生素E的胶束化作用。体外游离脂肪酸的释放和生物利用率实验的一系列结果与它们在抗性淀粉中的降低相符合。本文还发现体外消化中决定营养素释放程度(若使用改性淀粉作稳定剂)的主要因素是快速消化淀粉(RDS),慢速消化淀粉(SDS)及抗性淀粉(RS)的含量。