一种裂片石莼多糖‑吐温20复配β‑胡萝卜素乳液的制备方法与流程

本发明涉及医药、食品、保健食品加工应用技术领域，涉及一种裂片石莼多糖-吐温20复配β-胡萝卜素乳液的制备方法。

(二)

背景技术：

随着经济的不断发展及人类生活水平的提高，人类对健康的关注也越来越高，期望通过更加简单的方式获取到更多日常所需的各种营养物质，满足人体的日常需求以及对疾病的预防，功能性食品应运而生并获得巨大的关注。β-胡萝卜素作为一种天然的色素、抗氧化剂以及高效的维生素A前体，可以作为一种安全的添加剂应用到食品领域中，但β-胡萝卜素的溶解性差、不稳定及易氧化分解等特性，限制了其在食品中的应用。为克服此问题，常将β-胡萝卜素设计在稳定的水包油乳液等食品传递体系中，进而将其融入到复杂的食品产品中，这利于保护胡萝卜素的生理活性并提高其吸收利用率。

近年来，食品级乳液广泛应用于食品功能成分和营养素的包埋与传递，是一种简单有效的包埋运输体系乳液。现在将食品功能因子制成乳液的方法很多，但这些方法都有某些缺陷。如专利CN100571684C制备的β-胡萝卜乳液粒径小，但是使用了正己烷等有机溶剂，限制了其在食品体系的应用；专利CN1079212C，将类胡萝卜素和保护性胶体的含水悬浮液加热到180℃-250℃使该类胡萝卜素熔化，然后通过高压均质得到乳液，而β-胡萝卜素高温易分解极不稳定，会造成β-胡萝卜素的损失。

乳化剂是乳状液赖以稳定的关键，常用乳化剂有蛋白质、多糖、表面活性剂等。吐温20(TW20)是非离子表面活性剂，作为乳化剂高浓度电解质和pH值的改变对其乳化能力影响很小，是一大类优良的油/水型乳化剂。利用吐温20作为乳化剂有助于乳液的形成，乳液粒径小，但分散相液滴表面形成的界面膜机械强度低，抗液滴聚结能力差，储藏周期短。而多糖可以改善乳状液连续相的流变特性，或形成空间网络结构，阻止相分离及重力引起的乳状液分层。裂片石莼是我国海藻类中极为丰富的资源，裂片石莼多糖是高分子酸性多糖，溶解度高，具有良好的热稳定性和酸稳定性，具备较好的乳化性质。而与阿拉伯胶高浓度低粘度性质不同的是，裂片石莼多糖溶液在低浓度就会有很高粘度,可以削弱油滴分子之间由于分子布朗运动而造成的自动聚合，与吐温20复配后提高了乳液的机械性能。但裂片石莼多糖在中等浓度用量下，液滴絮凝增加粒子有效体积的作用(促进乳析)大于提高连续相粘度的作用(抑制乳析)，从而引起体系乳析不稳定。因此本发明所述的制备方法选用裂片石莼多糖与吐温20复合物作为乳化剂，可得到很好的乳化效果。

(三)

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种以裂片石莼多糖和吐温20复合物为乳化剂制备O/W型β-胡萝卜素乳液的方法，该方法操作简便，成本低，且采用该方法制备的β-胡萝卜素乳液生物利用率高、稳定性好、生物安全性高。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案是：

一种裂片石莼多糖-吐温20复配β-胡萝卜素乳液的制备方法，包括如下步骤：

(1)取裂片石莼多糖和吐温20按照质量比3:2分散在水中，得到质量浓度为3％-4％的裂片石莼多糖-吐温20复配溶液，即水相；

(2)将β-胡萝卜素溶于食用植物油中得到油相，其中β-胡萝卜素的质量百分含量为0.3-0.5％，溶解过程中保持温度在60℃以下，以避免温度对β-胡萝卜素稳定性产生不利影响；

(3)将所述步骤(2)所得油相与步骤(1)所得水相按照质量比1：10～20混合进行剪切乳化，再进行高压均质，整个均质过程均在冰水浴下进行，防止油脂氧化，得到β-胡萝卜素乳液。

进一步，所述食用植物油选自大豆油、玉米胚芽油和葵花籽油中的至少一种。

进一步，β-胡萝卜素的质量百分含量为0.5％。

进一步，剪切乳化的速度为10000-26000r/min，优选为26000r/min，时间为3-5min，优选为3min。

进一步，高压均质压力为50-75MPa，优选为75MPa，循环次数为1-3次，优选为3次。

本发明优选所述制备方法按照如下步骤进行：

(1)取裂片石莼多糖和吐温20按照质量比3:2分散在水中，得到质量浓度为3％-4％的裂片石莼多糖-吐温20复配溶液，即水相；

(2)将β-胡萝卜素溶于食用植物油中得到油相，其中β-胡萝卜素的质量百分含量为0.3-0.5％，溶解过程中保持温度在60℃以下；

(3)将所述步骤(2)所得油相与步骤(1)所得水相按照质量比1：10～20混合进行剪切乳化，剪切乳化的速度为10000-26000r/min，时间为3-5min，再进行高压均质，高压均质压力为50-75MPa，循环次数为1-3次，整个均质过程均在冰水浴下进行，得到β-胡萝卜素乳液。

本发明的有益效果主要体现在：

(1)本发明的特点是采用裂片石莼多糖-吐温20复合物作为β-胡萝卜素乳液的乳化剂，所制得的乳液稳定性高(图2中，裂片石莼多糖-吐温20复配β-胡萝卜素乳液，加速试验后其平均粒径D[3，2]为1.38μm，明显小于同浓度裂片石莼多糖β-胡萝卜素乳液的2.04μm)。这是因为吐温20分子结构紧凑，空间位阻作用小，容易在油水界面形成致密的乳化剂层，从而迅速降低界面张力，促进小颗粒的形成；而裂片石莼多糖是多羟基天然大分子，具有一定的分子极性，与油滴表面能够以范德华力的形式相互结合，在微滴表面形成良好的亲水胶体膜，防止油滴之间的聚合，从而增加体系的乳化能力和稳定性。

(2)吐温20中的月桂酸具有一定溶解β-胡萝卜素的能力从而能降低外界的影响效果，提高β-胡萝卜素保留率(表1中，4℃和25℃贮存30天后，两种乳液的β-胡萝卜素保留率差别不是特别大；但55℃贮存30天后，裂片石莼多糖-吐温20复配β-胡萝卜素乳液β-胡萝卜素保留率为72％，而裂片石莼多糖β-胡萝卜素乳液仅为55％)。

(3)本发明的整个工艺过程中，采用了较低的温度，能有效提高食品中β-胡萝卜素的生物利用效果(图3中，裂片石莼多糖-吐温20复配β-胡萝卜素乳液生物利用率为48.7％，裂片石莼多糖β-胡萝卜素乳液为37.8％，而溶有和乳液中相同比例的β-胡萝卜素的油相生物利用率仅为4.44％)，帮助人体对β-胡萝卜素的吸收，解决了β-胡萝卜素难以被人体吸收的问题。

(4)本发明所用到的乳化剂来源丰富，可生物降解，安全性；乳液制备方法简单，操作方便，适用于工业化生产。

(四)附图说明

图1是本发明的裂片石莼多糖-吐温20复配β-胡萝卜素乳液的制备工艺流程图。

图2是本发明的裂片石莼多糖-吐温20复配β-胡萝卜素乳液与裂片石莼多糖β-胡萝卜素乳液稳定性对比(60℃放置3d、5d、7d)。

图3是本发明的裂片石莼多糖-吐温20复配β-胡萝卜素乳液与裂片石莼多糖β-胡萝卜素乳液的β-胡萝卜素利用率对比(溶有和乳液中相同比例的β-胡萝卜素的油相作为空白对照)。

(五)具体实施方式

下面以具体实施例对本发明的技术方案做进一步说明，但本发明的保护范围不限于此：

本发明实施例中，吐温20、大豆油、β-胡萝卜素均购于阿拉丁(aladdin)试剂公司；裂片石莼多糖采用热水浸提法自提，裂片石莼取自浙江温州平阳县南麓列岛。

实施例1

(1)裂片石莼多糖提取：将一定量裂片石莼洗净，控水，置于烘箱内60℃烘干，剪碎。加95％乙醇溶液浸没脱脂，静置过夜。将脱脂后的裂片石莼取出晒干，按1：10料液比加入蒸馏水，95℃水浴3h，重复提取3次。热水提取结束后冷却静置，冷冻离心。取上清液旋转蒸发浓缩至一定体积。加入95％乙醇溶液至最终乙醇体积分数为80％，静置过夜，8000r/min低温离心，取沉淀，加入少量蒸馏水溶解，旋转蒸发将残留酒精完全蒸发，并浓缩至一定体积，用Sevage法脱蛋白，重复操作5次，旋转蒸发至有机试剂完全蒸发。冷冻干燥得裂片石莼多糖。

(2)β-胡萝卜素乳液制备：配置裂片石莼多糖-吐温20复配乳化剂，浓度为3％，取裂片石莼多糖和吐温20按照质量比3:2分散在水中,搅拌20min,静置4h,得到水相；再将β-胡萝卜素溶于大豆油中得到油相，浓度为0.5％。在高速剪切机的搅拌下，按照油相和水相质量为1：20的比例，缓缓将油相添加到水相中，26000r/min剪切3min，形成粗乳状液。粗乳状液通过高压均质机75MPa进一步均质，循环3次，得到裂片石莼多糖-吐温20复配β-胡萝卜素乳液。

实施例2

(1)裂片石莼多糖提取：将一定量裂片石莼洗净，控水，置于烘箱内60℃烘干，剪碎。加95％乙醇溶液浸没脱脂，静置过夜。将脱脂后的裂片石莼取出晒干，按1：10料液比加入蒸馏水，95℃水浴3h，重复提取3次。热水提取结束后冷却静置，冷冻离心。取上清液旋转蒸发浓缩至一定体积。加入95％乙醇溶液至最终乙醇体积分数为80％，静置过夜，8000r/min低温离心，取沉淀，加入少量蒸馏水溶解，旋转蒸发将残留酒精完全蒸发，并浓缩至一定体积，用Sevage法脱蛋白，重复操作5次，旋转蒸发至有机试剂完全蒸发。冷冻干燥得裂片石莼多糖。

(2)β-胡萝卜素乳液制备：配置裂片石莼多糖-吐温20复配乳化剂，浓度为4％，取裂片石莼多糖和吐温20按照质量比3:2分散在水中,搅拌20min,静置4h,得到水相；再将β-胡萝卜素溶于大豆油中得到油相，浓度为0.3％。在高速剪切机的搅拌下，按照油相和水相质量为1：10的比例，缓缓将油相添加到水相中，10000r/min剪切5min，形成粗乳状液。粗乳状液通过高压均质机50MPa进一步均质，循环3次，得到裂片石莼多糖-吐温20复配β-胡萝卜素乳液。

对比例1

使用单一裂片石莼多糖作为乳化剂，使水相中乳化剂浓度为3％，其他制备步骤同实施例1，得到裂片石莼多糖β-胡萝卜素乳液。

对比例2

使用单一吐温20作为乳化剂，使水相中乳化剂浓度为3％，其他制备步骤同实施例1，得到吐温20β-胡萝卜素乳液。

性能检测：

乳液稳定性测定：将上述制备的裂片石莼多糖β-胡萝卜素乳液、吐温20β-胡萝卜素乳液和裂片石莼多糖-吐温20复配β-胡萝卜素乳液置于60℃下贮存3d、5d、7d进行加速试验，测定其粒径变化并分别在4℃、25℃、55℃下贮存30d后测定β-胡萝卜素保留率。结果见图2和表1。

表1

β-胡萝卜素生物利用率测定：针对上述乳液，模拟体外胃肠液消化，将经过模拟肠消化2h后的样品转移至离心管中，并在4℃下进行超速离心，离心力为10000g，时间为40min。离心后的样品一般被分成三层，最上层是未消化的油相形成的cream层；载有营养素的透明胶束层在中间一层；未消化的胆盐、蛋白质、淀粉以及游离脂肪酸所形成的致密不溶物则被离心沉淀至最下层。测定胶束层中β-胡萝卜素的含量，通过公式1计算得到乳液经消化后的生物利用率。在此实验中，采用溶有和乳液中相同比例的β-胡萝卜素的油相作为空白对照。结果见图3。