微晶纤维素对食品Pickering乳液的稳定与调控

来源 :华中农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:julykoko
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微晶纤维素(MCCs)是一种存在于自然界的,生物合成的纤维素聚合物,目前被广泛用于不同的研究应用中。在这项实验工作中有两个主要目标:制备可再分散的MCCs,并将其应用于Pickering乳液制备。通过查阅文献发现,由于干燥过程纤维素会发生不可逆团聚,故很难再分散在水中。因此本实验首先制备可再分散的MCCs,其次,将可再分散的MCCs作为稳定剂,应用于Pickering乳液的制备。为了完成这些工作,我们用其他多糖(如羧甲基纤维素钠,甲基纤维素,壳聚糖和海藻酸钠)修饰微晶纤维素表面。主要结论如下:第一个实验是用不同分子量的羧甲基纤维素钠修饰微晶纤维素表面,以获得能够稳定Pickering乳液且具有可再分散性的微晶纤维素粒子。本实验利用聚合吸附方法修饰微晶纤维素表面。未改性的微晶纤维素颗粒平均粒径为14.208±0.064μm,而修饰后颗粒平均粒径增加至19.576±0.26μm。由于羧甲基作用,红外光谱图中,-COO的吸收峰波长从1644移至1600 cm-1,这表明微晶纤维素分子成功接枝了羧甲基基团。流变测试表明改性的MCC表现出典型的剪切稀化行为。活性聚合物的分子量对MCC的理化性质和稳定性具有良好的影响,由羧甲基纤维素钠(CMCNa)制成的高分子复合材料比其他材料更稳定。此外,由于添加一价阳离子(Na+),干燥复合材料后,可产生Na+--MCC,这会限制氢键,并使干燥的MCC复合材料容易重新分散。因此,干燥后得到的MCC可以重新分散在水中,并可用作Pickering乳液的稳定剂。高分子量的羧甲基纤维素钠所制备的乳液在储存期,稳定性更好。此外,可再分散的MCC保留了未干燥状态的原始性能,也可用于其他食品相关行业。第二个实验目的是甲基化微晶纤维素,研究改性甲基化MCC(Mmcc)稳定乳液的能力,并了解它们在固体泡沫和油粉制备中的作用。在80℃下热交联MCC和MC 4小时,然后进行均质和冻干操作,制备Mmcc。FTIR光谱表明,MCC甲基化后-CH2吸收峰强度从1400 cm-1增加到1456 cm-1。MCC颗粒经过低、中、高分子量的甲基纤维素改性后,粒径从8.381±0.17μm分别增加到12.41±0.16、12.51±0.03和15.15±0.75μm。Mmcc及其制备的乳液表现出典型的剪切稀化行为。Pickering乳液在储存过程,表现更好的抗环境应力和抗聚结性。扫描电镜结果表明,固体泡沫微观结构成多孔,球形,多面体和紧密堆积状态。制备的油粉在水中可实现再水化,同时其再分散指数表明,湿油粉具有再分散性。实验结果,为设计用于稳定Pickering乳液,固体泡沫和油粉材料提供新思路,对实际应用具有重要参考价值。第三个实验是利用微晶纤维素(MCC)和壳聚糖(CHN)合成的棒状胶体颗粒,制备应用食品级固体泡沫稳定的Pickering乳液,并分析其抗菌活性。通过均质,并在70℃加热6h,随后以90%的振幅超声处理制备微晶纤维素-壳聚糖复合物。得到的复合胶体颗粒形态呈棒状,Zeta电位显著增加。FTIR光谱证实了聚合物之间的脱乙酰基和共价键。复合物和Pickering乳液均表现出典型的剪切稀化和类似凝胶的弹性行为。同时pH会影响Pickering乳液。ζ电位在酸性pH范围增加而在碱性pH范围下降。固体泡沫在储存期间表现出良好的机械性能和稳定性。复合物的水平应力随着MCHN分子量的增加而增加。不同分子量的壳聚糖复合物,在80%应变下,能承受的压力分别为32.86、26.27和17.66 KJ/m3,而相同条件下,对应壳聚糖承受的压力分别为17.70、6.13和5.46KJ/m3。由于胶体颗粒/油滴之间的强络合作用,冷冻干燥后固体泡沫可呈粉末状,其具有再分散性。此外,Pickering乳液对革兰氏阳性细菌具有较强的抗菌活性。与中高分子量壳聚糖乳液比较,低分子量壳聚糖制备的乳液抗菌性更好。在多相体系中,微晶纤维素-壳聚糖胶体颗粒完全替代表面活性剂,通过Pickering乳液制备食品级固体泡沫,可用于生产安全,干净,绿色的产品。第四个实验:评估海藻酸钠和MCC配合物对Pickering乳液稳定的作用,并通过凝胶化法制备微凝胶或凝胶珠,以包封肉桂醛(CA)。连续磁力搅拌下,2%海藻酸钠和2%微晶纤维素(v:v=1:1)混合,4℃超声19 min(振幅:63%,超声8s,间断2s),制备均一的复合材料。粒度,ζ电位和FTIR光谱实验证实聚合物之间的协同关系。复合材料和乳液均呈现典型的剪切稀化行为。将稳定的复合物冷冻干燥,经过再分散,在不同pH值下制备Pickering乳液,用以包埋肉桂醛。Pickering乳液在碱性环境更稳定。光学显微镜和扫描电镜表明,其具有球形或椭圆形对称性。合成的乳液,其体外药物释放受pH影响。结果表明,海藻酸盐和纤维素结合,可以提高肉桂醛的包封率改善其缓释性能。
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