微乳用于食品中可以解决某些营养物质难溶、不易吸收、易氧化等缺点,掩盖不良的气味,并防止食品在加工与保藏过程中发生质量劣变,还可以对活性成分进行可控释放。将黄酮类化合物用微乳包埋以后可以有效解决刺五加叶黄酮化合物的溶解性低、稳定性差等问题,有效提高其生物利用度。
东北农业大学、乳品科学教育部重点实验室的于鑫欣、赵多佳、张英华*等人通过选择食品级的表面活性剂、助表面活性剂以及食用油制备食品级O/W型刺五加叶黄酮微乳,以期减少表面活性剂和助表面活性剂的添加比例,增加安全性并提高黄酮化合物的化学稳定性,保护其生物活性。刺五加叶黄酮微乳制剂的开发在食品、保健品和药品领域中具有重要的现实意义。
食品级微乳形成的影响因素
本研究的目的是制备乳化剂含量低、质量指标良好的微乳,故选择与乳化剂含量、粒径和微乳稳定性关系密切的微乳区面积作为主要的评价指标。
油相的选择
在25 ℃和Km=2条件下,以乙醇为助表面活性剂和Tween-80为表面活性剂分别与不同油相制备微乳。刺五加叶黄酮化合物在各油相中的溶解度顺序为:肉豆蔻酸异丙酯>油酸乙酯>油酸>丁酸乙酯>橄榄油>大豆油,综合考虑刺五加叶黄酮在各油相中的饱和溶解度,选用肉豆蔻酸异丙酯为油相。
助表面活性剂的选择
在25 ℃和Km=2条件下,固定Tween-80为表面活性剂、丁酸乙酯为油相,用伪三元相图从乙醇、丙三醇、1,2-丙二醇、聚乙二醇、正丁醇、异丙醇中筛选出形成微乳区域面积最大的助表面活性剂。结果显示,乙醇形成的微乳区域面积最大,其次是异丙醇和1,2-丙二醇,甘油由于黏度最大,易形成凝胶和液晶,导致形成微乳区域面积最小。所以选择乙醇为最佳的助表面活性剂。
表面活性剂的选择
在25 ℃和Km=2条件下,以肉豆蔻酸异丙酯为油相和乙醇为助表面活性剂分别与不同的表面活性剂制备微乳。Tween-80/乙醇/肉豆蔻酸异丙酯形成的微乳区域面积最大,效果最佳,微乳可无限稀释。所以选择微乳区域面积较大的Tween-80作表面活性剂。
表面活性剂/助表面活性剂Km的选择
在25 ℃条件下,以乙醇为助表面活性剂、肉豆蔻酸异丙酯为油相、Tween-80为表面活性剂,分别以不同的Km制备微乳。结果显示,在一定范围内随着Km的增加,微乳区域面积也增加,当Km为2时微乳区域面积达到最大,随后Km过大易形成液晶和凝胶,导致微乳区面积减小。
刺五加叶黄酮提取物的添加对微乳区域的影响
在25 ℃、Km=2条件下,以乙醇为助表面活性剂、Tween-80为表面活性剂、肉豆蔻酸异丙酯为油相,在此条件下制备微乳。
空白微乳和刺五加叶黄酮微乳的区域面积变化不明显,所以,刺五加叶黄酮的加入对微乳区域面积几乎没有影响。在Tween-80体系中,刺五加叶黄酮类化合物的加入对微乳区域略有影响但很小,不会影响微乳形成的区域范围。
微乳理化性质的测定和稳定性考察
微乳的理化性质
室温下,空白微乳A、B外观呈透明、淡黄色,黏度小、流动性好的液体。刺五加叶黄酮微乳A’、B’的外观呈黄绿色、透明、黏度小、流动性高的液体。测定微乳类型的结果表明所制备的微乳为O/W型。
微乳的形态
透射电子显微镜下,空白微乳A及刺五加叶黄酮微乳B的液滴呈球形,粒径比较均一(下图)。
微乳的粒径
空白微乳与黄酮微乳的粒径均在10~100 nm范围之间,符合微乳的要求,粒径分布情况均为正态分布。
微乳的黏度
经测定空白微乳A、B的平均黏度分别为(4.17±0.08)mm2/s和(2.64±0.05)mm2/s,刺五加叶黄酮微乳A’、B’的平均黏度分别为(4.18±0.05)mm2/s和(2.63±0.03)mm2/s,实验结果表明所制备的微乳黏度较小,流动性指标良好。
微乳的稳定性
空白微乳和刺五加叶黄酮微乳分别经4 000 r/min离心30 min、10 000 r/min离心20 min后,仍保持原有状态,透明且不分层。
将配制好的空白微乳和刺五加叶黄酮微乳分别放置在4、25 ℃和37 ℃下,分别在5、10、20、40、60、90 d观察其外观,结果微乳均为透明、不分层、状态稳定。最佳配方制备的微乳在中、低温下均稳定,可以长时间贮存,可作为食品与药品的载体。
刺五加叶黄酮微乳抗氧化、抑菌能力分析
制备刺五加叶黄酮微乳A’,对其进行抗氧化实验并以相同质量浓度的刺五加叶黄酮提取物作空白对照。
抗氧化能力分析结果
结果显示,不同质量浓度的刺五加叶黄酮类化合物及刺五加叶黄酮微乳都有较好的清除O2—·、·OH、DPPH自由基能力,并随着刺五加叶黄酮类化合物质量浓度的增加而不断增强。相同质量浓度的刺五加叶黄酮的抗氧化性不及黄酮微乳,表明微乳对刺五加叶黄酮提取物有一定的保护作用,能提高其抗氧化能力。微乳作为活性物质的载体能够保护活性物质不被破坏,与本实验中黄酮微乳清除O2—·、·OH、DPPH自由基的能力均优于黄酮溶液的结果相同。
抑菌圈实验结果
结果表明,刺五加叶黄酮及其微乳对供试菌均有较显着的抑制作用,并且随着刺五加叶黄酮提取物质量浓度的增加,其抑菌效果明显提高。据结果可直观地看出,刺五加叶黄酮微乳对供试菌的抑制作用均优于刺五加叶黄酮对照,并且,随着质量浓度的升高,抑菌圈直径增大,当制备的黄酮微乳质量浓度为8 g/L时,对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、沙门氏菌及荧光假单胞菌的抑菌圈直径分别为20.36、19.41、18.03、15.63 mm。并且各质量浓度刺五加叶黄酮微乳对供试菌的抑制作用差异显着。
讨 论
微乳的微乳区域受多方面因素的影响,必须综合考察油相、表面活性剂、助表面活性剂、Km的作用。
本实验选择的非离子表面活性剂毒性比较低,较适合在食品中应用。Tween-80效果最好,微乳区域面积最大。合适的表面活性剂/助表面活性剂比例有利于微乳的形成。当Km=2时形成的微乳区面积最大。当Km<l时,微乳体系稳定性下降,容易分层和混浊。Km>1时,随着Km的增加,微乳区域面积先增大再缩小。在保证微乳液稳定性及使用性能的前提下,应尽可能减少表面活性剂的用量。
本实验同样对微乳的理化性质和稳定性进行考察,透射电子显微镜下观察空白微乳及黄酮微乳的颗粒呈球形,粒径比较均一,平均粒径在10~100 nm之间,平均黏度为(2.58±0.07)mm2/s,符合微乳要求,适于应用。稳定性的实验结果表明,所得到的微乳体系在常温下可以存放3 个月,体系未发生性状的变化。高、低温稳定性分析结果表明,在食品正常使用和保存温度范围内,空白微乳与黄酮微乳体系均可以很好地保持原有性状。
刺五加叶黄酮提取物对·OH、O2-·及DPPH自由基均有较好的清除作用,而当用微乳作为刺五加叶黄酮化合物的载体时,其抗氧化能力进一步增强。抑菌圈实验结果表明刺五加叶黄酮微乳对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、沙门氏菌以及荧光假单胞菌均有较好的抑制作用,并且其作用效果优于刺五加叶黄酮空白对照。