再生甲壳素稳定Pickering乳液的制备及其拓展应用

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Pickering 乳液是指固体颗粒作为乳化剂制备的乳液。相较于传统乳液,Pickering 乳液具有稳定性强、抗奥氏熟化等优良特性,可广泛应用于化妆品、医药、食品等诸多领域。天然高分子因其具有来源广泛、无毒性、良好的生物相容性及生物降解性等性能而备受关注。利用这些高分子来设计和制备新型粒子,进而用于制备稳定的 Pickering 乳液和相关功能食品,是目前食品材料领域备受关注的一个研究方向。本课题以天然高分子甲壳素为主线,通过溶解再生的方法,制备得到分散性良好的再生甲壳素悬浮液,进一步制备水包油(O/W)型 Pickering 乳液,并且研究了乳液稳定的机理、影响因素及消化性能。进一步利用该 Pickering 乳液为模板,制备了油凝胶材料。本研究的创新点为:1)再生甲壳素制备方法简单,且产率高;再生甲壳素乳化能力强,在乳液体系中,再生甲壳素与油相比例低至 1/1000;2)再生甲壳素稳定的乳液体外消化显示出明显的延迟消化行为,拓宽了食品输送体系 Pickering 乳液的乳化剂选择范围,为生产健康减肥产品提供了一种理念指导;3)以再生甲壳素稳定的Pickering 乳液为模板,制备油凝胶功能材料,为再生甲壳素稳定Pickering乳液在食品中的应用提供了一种新思路。
  本课题的主要内容和结果如下:
  1. 以从虾壳中提取的粗甲壳素为原料,通过多次的酸洗和碱洗,制备得到纯的甲壳素。将纯化后的甲壳素低温溶解在磷酸中,然后在去离子水中析出,再经多次离心除杂处理,最后经均质处理得到再生甲壳素悬浮液。通过静置观察,再生甲壳素悬浮液显示出了极强的稳定性,最低浓度 0.06%的再生甲壳素悬浮液能够至少放置 90天,其稳定性不会受到破坏。进一步,利用再生甲壳素作为乳化剂,制备相应的 O/W 型 Pickering 乳液。所形成的乳液显现出良好的稳定性,浓度超过 1.0%再生甲壳素稳定的 Pickering在放置 90天后仍能保持稳定,没有任何油水分离等不稳定现象发生。同时,再生甲壳素稳定的 Pickering 乳液在不同的 pH、不同盐浓度条件下都能保持稳定。
  2. 采用体外消化模型,即模拟人体消化的口腔、胃部、小肠三个阶段的生理环境,研究以再生甲壳素稳定的 Pickering 乳液作为输送体系时的消化特性。上述方法已经广泛应用于表征基于油脂类输送体系的体外消化能力,该方法通过监测体系 pH 值,使其维持在一个设定值,并记录稳定此设定值所需要加入的标准浓度碱液量,从而定量计算进行体外消化时游离脂肪酸的释放量,用于衡量油脂消化率。相较于常见的酪蛋白钠稳定的 Pickering 乳液体系,再生甲壳素稳定的乳液体外消化实验显示出更低的游离脂肪酸释放量 (FFA)和更慢的油脂消化速率,体现出其明显的延迟消化行为,为生产健康减肥产品提供依据。
  3. 以再生甲壳素稳定的 Pickering乳液为模板,通过冷冻干燥、剪切处理制备获得油凝胶材料。为了改善油凝胶的稳定性,通过测试油凝胶的流变性能分别研究了再生甲壳素浓度和油相质量分数对油凝胶的稳定性的影响。最终优化制备油凝胶的再生甲壳素悬浮液浓度范围为0.6%-1.4%,油相质量分数均超过96.9%。上述研究提供了一种基于再生甲壳素稳定的 Pickering 乳液模板法用于油脂固化应用。
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