Pickering乳液是由细小固体颗粒稳定的乳液,因此与传统乳液相比,具有乳化剂用量少、稳定性高、安全性高、不易受外界环境影响等优点。天然多糖颗粒因其具有可持续性、安全性好、原料来源低廉等优势被广泛应用于Pickering乳液的研究。
姜黄素是从姜黄植物的根茎中提取的一种多酚化合物。目前,已经有大量的研究表明姜黄素具有许多生物活性,包括抗菌、抗炎和抗氧化功能。 银耳(
Tremella fuciformis)又称雪耳,是一种药食同源真菌,具有丰富的营养价值和药用价值。 银耳多糖是一种由甘露糖、葡萄糖、木糖、半乳糖等单糖组成的酸性杂多糖,具有抗炎、抗衰老、抗氧化等多种生理功能。 此外银耳多糖还具有一定的乳化稳定作用,可以代替部分乳化剂应用于食品加工中。
基于此,福建省农业科学院农产品加工研究所的邓伟、吴俐、李怡彬*等从银耳子实体中提取银耳多糖,将其作为乳化剂应用于稳定姜黄素Pickering乳液,从Zeta电位和粒径两个角度,结合接触角及流变学特性研究银耳多糖添加量对姜黄素Pickering乳液的影响,并考察其贮藏稳定性、温度稳定性及抗菌性能。以期为将银耳多糖用于保护和递送姜黄素提供一定的理论基础。
1银耳多糖添加量对Pickering乳液粒径和Zeta电位的影响
如图1 所示,随着银耳多糖溶液体积分数的增加,Pickering乳液的粒径从(8.631±0.057)μm减小到(6.031±0.056)μm,Pickering乳液的Zeta电位从(-51.60±1.51)mV增加到(-65.16±0.59)mV,其中含体积分数85%银耳多糖溶液的Pickering乳液粒径最小、Zeta电位最高。这说明银耳多糖颗粒带负电荷,且电势随着体积分数的增加而增大。银耳多糖颗粒带有负电荷可能是因为其含有大量的羟基,因此银耳多糖的含量越多,其电势越强。同时乳液的粒径随着银耳多糖含量的增加而减少,这可能是在一定范围内,银耳多糖溶液体积分数的增加使得更多的银耳多糖颗粒覆盖在液滴表面,并在液滴周围形成更加稳定的立体三维网格结构,有效防止液滴聚集,进一步增强其稳定性,粒径因此随之减小。
2银耳多糖添加量对Pickering乳液流变学性能的影响
如图2A所示,当角频率大于0.2 rad/s时,所有添加了银耳多糖Pickering乳液的
G’均大于
G”,说明此时Pickering乳状液滴的可逆变形程度大于不可逆变形程度,乳液呈现固态弹性特征,具备一定的弱凝胶性质 。所有添加量组的
G’和
G”都随着角频率的增加而增加。这可能是因为银耳多糖具有一般多糖都具备的线性化学结构,其在形成Pickering乳液的过程中由于氢键相互作用变为交联缠绕结构,这有助于提高其模量值 。且在整个频率范围内,添加体积分数65%银耳多糖溶液的Pickering乳液
G’和
G”都比其他组高,说明其具有更好的黏弹性。如图2B所示,所有乳液的黏度均随着剪切速率的增大逐渐减小,为非牛顿流体中的假塑性流体。这与乳液在较高的剪切速率下网格结构受到破坏,并且依照剪切方向发生结构重组相关;同时随着银耳多糖添加量增大,乳液的黏度逐渐减小,这可能是因为乳液粒径在减小的过程中,油滴之间的流动阻力减小,乳液黏度也逐渐减小。
3银耳多糖添加量对Pickering乳液接触角的影响
如图3所示,当银耳多糖溶液体积分数为85%、80%、75%、70%、65%时,Pickering乳液接触角分别为(79.65±0.21)°、(82.30±0.42)°、(83.50±0.28)°、(84.30±0.42)°、(89.05±1.76)°。所有乳液的接触角均小于90°,说明所有乳液均为水包油型乳液,而且随着银耳多糖比例的增加,Pickering乳液接触角呈现下降的趋势,出现这种现象的原因可能是多糖链的存在提高了Pickering乳液的疏水性。
4银耳多糖添加量对Pickering乳液外观和贮藏稳定性的影响
乳液贮藏稳定性是评估乳液稳定性的重要指标。由图4可以看出,不同添加量银耳多糖均能很好地稳定Pickering乳液。在第1天时所有体积分数的银耳多糖溶液均能有效稳定Pickering乳液(图4A),而第21天时它们依然是稳定的乳液,外观几乎没有变化,没有出现明显的相分离(图4B)。这表明银耳多糖的乳化效果良好,制备得到的乳液具有优异的贮藏稳定性,同时也证明了本实验制备得到的银耳多糖具有作为乳化剂的优良潜力,这与之前的研究结果 类似。
如图5A所示,经过21 d贮藏后,含体积分数85%银耳多糖溶液的Pickering乳液对姜黄素显示出最好的保护作用(保留率>80%),而姜黄素油溶液的保留率低于40%,说明银耳多糖较好地提高了姜黄素的保留率。这可能是因为银耳多糖添加量的增加使得更多的银耳多糖颗粒覆盖在液滴表面,并在液滴周围形成更为致密的三维网格结构,这些特性有利于防止氧气和一些自然光与内部姜黄素接触,增加了姜黄素的保留率 。由图5B可知,在贮藏过程中,所有乳液的粒径均处于缓慢增加的状态,这可能是因为银耳多糖形成了较为稳定的界面层,从而限制了液滴聚集和分子运动。
5温度对Pickering乳液稳定性的影响
对含体积分数85%银耳多糖溶液的Pickering乳液进行热稳定性测试,加热前后乳液液滴的粒径和姜黄素的保留率如表1所示。在37 ℃和65 ℃热处理30 min后,乳液的粒径有所增加,这可能因为在加热过程中乳液液滴运动加剧,乳液液滴之间发生了一些碰撞,进而使得液滴发生了一定的融合,从而使其粒径有所增加 。此外,Pickering乳液的姜黄素保留率也受到了一定影响,在37 ℃和65 ℃条件下仍具有较高的姜黄素保留率(>80%),说明银耳多糖可以使姜黄素Pickering乳液具有良好的热稳定性,有效缓解其在环境中的降解行为,这可以拓宽姜黄素在食品中应用范围。如图6所示,Pickering乳液在不同温度条件下依然保持稳定状态,外观几乎没有变化。而由于高温作用使乳液热运动加快,部分乳液开始出现了聚集现象 ,在37 ℃和65 ℃条件下,乳液出现了聚集、合并以及粒径变大的现象,其中在65 ℃更为明显。
6Pickering乳液的抑菌性能评价
如表2所示,经24 h培育后空白处理组的OD600nm迅速变大,说明空白对照组中存在大量的细菌,而与空白对照组相比,所有组均显示出良好的抑菌性,而用Pickering乳液处理的大肠杆菌悬浮液OD600nm几乎没有增加,说明Pickering乳液有效抑制了细菌的生长。目前研究发现姜黄素的抑菌机制主要是使细菌细胞膜去极化,同时破坏细菌的细胞膜结构,干扰细菌的正常代谢活动,以达到抑菌效果。以上结果说明该Pickering乳液可以在菌液中释放封装的姜黄素以达到抑菌的目的。
结 论
本研究以银耳多糖为乳化剂构建姜黄素Pickering乳液,并评价其乳液稳定性、流变学特性及抗菌特性。不同比例的银耳多糖都能形成较为稳定的乳液,且随着银耳多糖添加量的增加,形成的Pickering乳液具有更小的液滴尺寸、更高的Zeta电位,其中含体积分数85%银耳多糖溶液的Pickering乳液粒径为(6.031±0.056)μm,Zeta电位为(-65.16±0.59)mV。在流变学特性方面,该Pickering乳液呈现弱凝胶特性,表现出剪切变稀的特性。而在贮存稳定性方面,该乳液具有较好的稳定性,经过21 d贮藏后,仍具有80%以上的姜黄素保留率,而在经过65 ℃热处理后,也仍能保持80%以上的姜黄素保留率。在抑菌方面,相比空白乳液,该乳液对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌显示出良好的抗菌效果。综上,银耳多糖可作为一种构建具有抗菌活性Pickering乳液的高效食品乳化剂。
作者简介
通信作者:
李怡彬, 男,博士,研究员,福建省高层次人才( C 类),长期从事农产品加工与营养健康食品 研究 ,在银耳、芙蓉李等食用菌和果蔬品质评价与过程控制、营养健康食品制造、精深加工与综合利用取得系列创新成果 。 现任福建省特色农产品加工科技经济融合服务平台负责人, 兼任福建省食品加工与贮藏工程学会常务理事、福建省食用菌学会常务理事、福建省食品科技学会理事、农业农村部亚热带特色果蔬菌加工重点实验室(部省共建)学 术 委 员 会委员、福建省农业科学院学术委员会委员 、 福建 省食用菌产业标准技术委员会委员、福建 农林大学硕士生导师。 主持 承担 国家重点研发计划课题、 公益性行业(农业)科研专项、 福建省科技计划项目 等 省部级项目 48 项,获福建省科学技术奖二等奖 、中国热带作物学会科技进步奖一等奖、神农中华农业科技奖三等奖 等科技成果奖 15 项 ; 获授权国家发明专利 41 件、国际专利 2 件、软著 10 件,其中 14 件专利实施权已转让 ; 制定 国家标准 1 项 ;以第一作者 ( 通信作者 ) 发表学术论文 2 4 篇 ,其中 SCI 收录 16 篇 ;鉴定评审省部级科技成果 5 项,科技成果转让企业 10 余家 。
本文《银耳多糖/姜黄素复合颗粒稳定Pickering乳液构建及抑菌性能》来源于《食品科学》2023年45卷第13期75-81页,作者:邓伟,吴俐,郑志鹏,易可欣,李怡彬*。DOI: 10.7506 / spkx1002-6630-20231031-259. 点击下方 阅读原文 即 可查看文章相关信息。
实习编辑:栾文莉;责任编辑:张睿梅。点击下方阅读原文即可查看全文。图片来源于文章原文及摄图网
为深入探讨未来食品在大食物观框架下的创新发展机遇与挑战,促进产学研用各界的交流合作,由北京食品科学研究院、中国肉类食品综合研究中心及中国食品杂志社《食品科学》杂志、《Food Science and Human Wellness》杂志、《Journal of Future Foods》杂志主办,西华大学食品与生物工程学院、四川旅游学院烹饪与食品科学工程学院、西南民族大学药学与食品学院、四川轻化工大学生物工程学院、成都大学食品与生物工程学院、成都医学院检验医学院、四川省农业科学院农产品加工研究所、中国农业科学院都市农业研究所、四川大学农产品加工研究院、西昌学院农业科学学院、宿州学院生物与食品工程学院、大连民族大学生命科学学院、北京联合大学保健食品功能检测中心共同主办的“第二届大食物观·未来食品科技创新国际研讨会”即将于2025年5月24-25日在中国 四川 成都召开。
长按或微信扫码进行注册
会议招商招展
联系人:杨红;电话:010-83152138;手机:13522179918(微信同号)
特别声明:以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布,本平台仅提供信息存储服务。
Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.