两亲性蛋黄蛋白肽的自组装及其在食品胶体中的应用研究

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食品级胶体颗粒在制备和稳定乳液、泡沫等界面主导型多相食品体系方面显示出巨大的优势和应用前景。目前,食品工业致力于发现和设计天然、高效的食物蛋白(肽)基颗粒来操控界面组装进而调控食品胶体的功能特性。但是,至今依然缺乏有效的天然食品级胶体颗粒来操控界面进而调控食品的功能特性。本研究以工业提取蛋黄磷脂和蛋黄油剩余的副产物-脱脂蛋黄粉为原料,利用胰蛋白酶将其酶解得到两亲性蛋黄蛋白肽(EYP),EYP通过疏水相互作用自组装成的胶束状纳米颗粒(EYPNs)具有较强的界面活性(油-水/气-水),可以用于制备纳米Pickering乳液、Pickering泡沫、纳米颗粒及凝胶微球等食品胶体体系。本文的主要结论如下:(1)研究和评估了EYPNs作为纳米包埋载体用于提高疏水活性物质的水溶性及生物可及性的能力。首先研究了两亲性EYP自组装形成EYPNs的胶束化机制并表征其纳米颗粒结构。然后采用p H响应法构建了荷载疏水性活性物质姜黄素的EYPNs输送载体来提高其生物可及性。结果显示,EYP主要依靠疏水作用自组装成胶束状纳米颗粒EYPNs,呈平均粒径约为25 nm的球形结构,荧光探针法测定的临界胶束化聚集浓度约为0.1 mg/m L。调节p H 12.0使EYPNs解离并混入疏水性活性模型物质姜黄素(Cur),缓慢回调p H至中性,解离的EYPNs又重新自组装并通过疏水作用将Cur包埋于其内部,形成稳定的EYPNs-Cur复合纳米颗粒。相对于游离Cur,其溶解度提高近3341倍,即使经过长达一个月的不避光储藏,Cur几乎没有发生降解。在体外模拟消化液中,复合纳米颗粒中Cur保有量是游离Cur的近两倍。这表明EYPNs可作为疏水活性物质的纳米级稳态输送载体并提高其生物可及性。(2)研究了EYPNs的气-水界面吸附特性和界面结构,并制备出稳定的食品级Pickering泡沫。首先研究了p H对EYPNs形貌及其气-水界面特性的影响,然后以EYPNs作为唯一发泡剂研究其泡沫特性。结果表明,随着p H的降低,EYPNs带电量降低并且其形貌由纳米胶束颗粒逐渐转变成大尺度的聚集体。气-水界面张力随着p H的降低而降低,盐离子对EYPNs的气-水界面活性没有明显影响。接触角随着p H的降低而升高,但在数值上均小于90°。当p H处于6.0-9.0范围时,EYPNs在泡沫通道以及气-水界面处均有分布。随着p H降至4.0-2.0,EYPNs纳米颗粒间库伦斥力下降导致颗粒发生聚集,这些聚集体主要集中在气-水界面及泡沫液膜内,显著提升了泡沫的稳定性。这表明EYPNs纳米颗粒具有良好的泡沫形成能力和泡沫稳定性,并表现出一定的pH依赖性,在p H 3.0时制备的Pickering泡沫性能较好。(3)研究了EYPNs的油-水界面组装及界面结构,并首次制备出稳定的、粒径小于200 nm的食品级纳米Pickering乳液。结果显示,作为天然肽基纳米颗粒,EYPNs在稳定油-水界面方面具有多种优势,包括较小的粒径、中等程度的润湿性、较高的界面活性以及吸附在油-水界面后的结构可变形性。基于此,EYPNs可作为油-水界面稳定剂,成功制备出平均粒径小于200 nm且PDI小于0.2的稳定且单分散的纳米Pickering乳液。通过调节微射流参数和油相比例可实现对纳米乳滴尺度的有效调控,同时油相类型及极性的改变不影响纳米乳液的形成和稳定。当油相为可食用的植物油时,制备出的纳米Pickering乳液整体上为食品级属性。稳定性结果表明,纳米Pickering乳液可有效抵制Ostwald熟化,显示出长期的存储稳定性,并且可作为稳定的前体模板制备结构化油粉。这种优异的稳定性主要归因于结构完整的EYPNs纳米颗粒在乳滴表面形成了紧密且不可逆的界面吸附层。本研究首次发现天然食源性的两亲性蛋黄蛋白肽及其自组装行为可用于设计和构建一类新型的纳米Pickering乳化剂,制备出的稳定且性能可控的食品级纳米Pickering乳剂在食品、药品和化妆品等领域具有巨大的可持续应用潜力。(4)采用单滴分散凝胶法,将EYPNs稳定的纳米Pickering海藻油乳液与海藻酸钠-钙离子凝胶体系复合,制备出荷载海藻油纳米乳液的功能性微珠。结果显示,制备出的复合功能微珠尺寸均匀,海藻油荷载量和氧化稳定性均较高。通过调节海藻酸钠浓度可以操控复合体系的流变特性,纳米乳液的包埋率和复合凝胶微珠的厚度、硬度、球形因子、表面粗糙度及其稳定性。复合凝胶微珠的固形物含量与海藻酸钠浓度呈反比,这主要是由于低浓度海藻酸钠复合体系在形成凝胶微珠过程中,水分和纳米乳液的流失远大于交联的钙离子。海藻酸钠和EYPNs均具有一定的抗油脂氧化作用,同时复合凝胶微珠网络抑制油-水界面处的物质交换并阻碍纳米乳液与外界空气的接触,进而降低了海藻油氧化速率。
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