β-胡萝卜素是一种脂溶性的类胡萝卜素,具有很强的着色力,作为食品添加剂起色素和营养强化剂的作用。此外,β-胡萝卜素还具有多种生理功能,它是最主要的维生素A原,具有抗氧化性能、预防癌症、抑制溃疡、提高人体免疫力等多种生理功能。然而,β-胡萝卜素水溶性差、化学性质不稳定、生物利用率低等性质,在食品加工和存储过程中容易受各种环境因素(高温、光照、pH、离子强度、空气)的影响而化学降解,这严重限制了其在食品领域的应用。本论文利用玉米醇溶蛋白(zein)的两亲性,可以自组装形成具有包埋、运载功能的纳米粒子;羧甲基壳聚糖因其自带电负性可以与带正电离子自发形成纳米粒子;以及茶多酚的抗氧化性和交联作用,应用反溶剂沉淀技术,基于zein/β-胡萝卜素纳米粒子分散体系,构建蛋白-多糖二元复合物和蛋白-多糖-多酚三元复合物,实现多重复合核壳结构的纳米粒子对β-胡萝卜素的包覆作用,制备透明度高、均一性好、稳定性强、生物利用率高的水溶性β-胡萝卜素纳米粒子分散体系。考察多种因素对分散体系制备的影响,应用单因素和响应面分析法优化出最佳工艺条件,并系统的研究比较了三种分散体系的抗氧化特性、粒子微观结构和纳米粒子中各物质的相互作用力,以及冻干颗粒的重分散性和溶解性,并模拟了体外消化的缓释机制和胃肠稳定性,同时进一步探讨了外界环境因素对三种分散体系稳定性的影响。主要结论如下:1、反溶剂沉淀技术制备的纳米粒子分散体系严格受到操作条件(反溶剂的加入速度、搅拌速度、乙醇浓度、溶剂-反溶剂的体积比、搅拌温度)的影响,反溶剂的加入速度越快,纳米粒子的粒度分布越均匀,搅拌速度在800-2000rpm范围内对分散体系的影响不是很大,随着乙醇浓度的增大,分散体系的各指标呈先变好后变坏的变化趋势。溶剂-反溶剂的体积比对分散体系中纳米粒子过饱和度的大小,对纳米粒子的生成具有重要的影响,当体积比为2:3时,体系最均匀、最澄清透明、纳米粒子粒径最小。理论上,温度越高,β-胡萝卜素的溶解度越高,但由于温度过高,β-胡萝卜素会发生异构化,zein会变性,因此搅拌温度设定为50℃。对单因素试验的结果进行极差分析,筛选出3组主要影响因素,以粒径大小为响应值,进行响应面试验设计,确定其最佳工艺条件:乙醇浓度88.16%,溶剂-反溶剂比为0.68,搅拌温度为48.44℃,在此工艺下制得的纳米粒子的粒径最小为75.23 nm。结合实际操作,最终确定修正后的工艺为乙醇浓度90%,溶剂-反溶剂的体积比为2:3,搅拌温度为50℃,制得的纳米粒子粒径大小为76.42nm。与按响应面法设计的最佳工艺制备纳米粒子分散体系的纳米粒子粒径的理论值相差不大,说明采用响应面法优化的提取条件可靠。2、按照第二章筛选出的最佳工艺,以平均粒径、zeta电位、包埋率为指标,考察zein与β-胡萝卜素的比例、CMCS和TP的浓度对分散体系的影响。当β-胡萝卜素与zein的比例为1:5,CMCS的浓度为0.25 mg/mL,TP浓度为0.1 mg/mL时,制得的分散体系粒径最小,分散性最好,β-胡萝卜素的包埋率最高。通过电子扫描电镜,观察到粒子部分粘连,表明交联作用不仅发生在分子内,也可能发生于分子间。纳米粒子表面光滑,粒径大小与通过粒度仪测得的相一致。通过差示扫描量热法发现β-胡萝卜素以不定型状态存在,而不是晶体结构,证明β-胡萝卜素被包埋进去。通过傅里叶红外变换光谱,得出氢键、疏水作用力、共价键和静电作用力是形成纳米粒子的主要作用力。Zein-CMCS-TP/β-胡萝卜素的缓释机制呈一级动力学曲线,缓释效果最好,在5 h的培养时间后,仅释放45%;且模拟胃肠稳定性最好,粒径变化最小。抗氧化性能也较好,自由基清除率达到65%左右。冻干后粒子产率达到了 92.7%,重分散体系粒径相对较小,溶解速率最快。说明蛋白-多糖-多酚三元结合对于纳米粒子分散体系的制备具有很好的效果,可以作为稳定剂使体系更加稳定,功能性物质的生物利用率得到显著提高。3、采用相同壁材,构建三种纳米粒子分散体系,研究探讨外界环境对三种分散体系的稳定性影响,随着温度的升高和存储时间的增加,zein/β-胡萝卜素分散体系受到的影响最大,体系颜色降解越来越多,粒径越来越大,体系发生聚集沉淀。其次,zein-CMCS/β-胡萝卜素分散体系稳定性受温度影响较小,体系保持一定的稳定性。Zein-CMCS-TP/β-胡萝卜素分散体系的稳定性最好,在高温下,颜色降解的最少。由一级动力学模型可知:在20℃下,zein-CMCS-TP/β-胡萝卜素分散体系的半衰期时间最长,约为38.5天。随着离子强度的增强,体系的色泽均变浑浊,发生聚集沉淀;在酸性条件下,三种分散体系均不稳定,色泽快速降解,在中性及碱性条件下纳米粒子能够相对稳定的存在。同样,光照也加快了 β-胡萝卜素的降解,造成了分散体系颜色的损失;光照后,粒径有所增大。三种分散体系在外界环境的影响下,zein-CMCS-TP/β-胡萝卜素分散体系的稳定性最佳。因此,zein-CMCS-TP复合物可作为有效的稳定剂稳定包埋有功能活性物质的分散体系。