淀粉基颗粒乳化剂对Pickering乳状液稳定机理的研究

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本研究以大米、糯玉米、小麦和马铃薯淀粉为原料,制备辛烯基琥珀酸酐(OSA)疏水化修饰的淀粉微粒。以不同品种疏水化淀粉微粒为乳化剂,构筑水包油型Pickering乳状液,采用光学显微镜、激光粒度仪、流变仪等分析手段,比较不同品种淀粉微粒对乳状液稳定性的影响。选出一种乳化性较好的疏水化淀粉微粒,研究不同温度对水包油型乳状液稳定性的影响规律,并探讨了疏水化淀粉微粒与小分子表面活性剂联合使用时Pickering乳状液的物理稳定性和氧化稳定性。该研究旨在开发新型功能性淀粉基颗粒乳化剂,为其在食品工业和相关行业中的应用提供理论依据,主要研究内容及结论如下:(1)首先以大米、糯玉米、小麦、马铃薯淀粉为原料,制备辛烯基琥珀酸酐疏水化修饰的淀粉微粒。以疏水化淀粉微粒为颗粒乳化剂,葵花油/水体系为研究模型,构筑水包油型Pickering乳状液,并采用光学显微镜观察乳状液的微观结构,流变仪测定界面膜的流变学特性,研究不同品种疏水化淀粉微粒对乳状液稳定性的规律。结果表明:大米淀粉乳相体积最大,液滴粒径分布均一,稳定效果最好;马铃薯淀粉乳相体积最小,且有油析出,稳定效果最差。乳状液贮存前14d液滴粒径增大,后期趋于稳定;淀粉微粒吸附于油/水界面,包裹着油滴,通过空间位阻,静电作用以及形成水凝胶结构降低液滴在乳液体系中的迁移速率,从而阻止体系絮凝。大米淀粉稳定的乳状液液滴粒径最小,马铃薯淀粉稳定的乳状液粒径最大且不均一。乳状液静态剪切流变实验表明:随着剪切速率的增加,乳状液黏度下降,具有剪切稀释行为,流体指数(n)小于1,淀粉颗粒稳定的乳状液为典型的假塑性流体,且大米淀粉的黏度最大,马铃薯淀粉黏度最小;动态黏弹性分析表明,马铃薯淀粉的弹性模量(G′)最高,损耗角正切(Tanδ)最大,可能是因为马铃薯淀粉颗粒粒径较大;疏水化淀粉微粒稳定的水包油乳状液具有典型的凝胶流变学行为,乳状液体系液滴间相互作用力越强,在一定的外力作用下,抵抗形变能力越强。(2)综合考虑不同品种疏水化淀粉微粒粒度,乳状液液滴粒径,乳相体积,微观结构等因素,选取疏水化修饰后的大米淀粉为颗粒乳化剂,研究不同温度(25℃、30℃、40℃、50℃和60℃)对乳状液稳定性的影响。结果表明:50℃和60℃乳相体积较大,稳定效果较好。25℃、30℃和40℃贮存乳液,从0.5h到5h乳相体积逐渐减少;25℃、30℃、40℃和50℃乳液淀粉颗粒包裹着油滴,60℃贮存的乳液从微观结构看淀粉颗粒不完整,部分淀粉微粒出现糊化现象,淀粉经过疏水化改性后糊化温度降低;从0.5h~5.0h液滴粒径先增大,后趋于稳定。(3)在前面研究基础上,以疏水化修饰的大米淀粉为颗粒乳化剂,研究大米淀粉微粒与小分子表面活性剂联合使用时Pickering乳状液的物理稳定性和氧化稳定性。分别用2%疏水化淀粉、2%SDS、2%CTAB、2%Tween 20、1%疏水化淀粉+1%SDS、1%疏水化淀粉+1%CTAB、1%疏水化淀粉+1%Tween 20,构筑乳状液;采用激光粒度仪和光学显微镜观察乳液中油滴的粒径范围及淀粉微粒在油水界面的分布规律;采用Rancimat油脂氧化稳定性测定仪分析乳状液的诱导时间,初步探讨乳状液中脂质的氧化稳定性。结果表明,1%疏水化淀粉+1%SDS乳相体积为17.1mL,1%疏水化淀粉+1%CTAB乳相体积为15.8mL,乳相体积差异明显。然而与仅有淀粉微粒的乳液相比,具有淀粉微粒-表面活性剂的乳液的液滴粒径显著减小(P<0.05),2%疏水化淀粉乳状液平均粒径是118~128μm,1%疏水化淀粉+1%SDS乳状液平均粒径是0.9~9.9μm。乳液的微观结构表明,小分子表面活性剂和淀粉微粒包裹着油滴。Rancimat结果表明,由淀粉颗粒和表面活性剂稳定的乳液的诱导时间比仅由小分子表面活性剂稳定的乳状液的诱导时间延长,1%疏水化淀粉+1%SDS乳状液诱导时间最长,为13.83h。以上结果表明淀粉基颗粒乳化剂与小分子表面活性剂联合乳化,可用于增强O/W乳液的稳定性和降低脂质的氧化速率。
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