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牡蛎低分子肽LOPs双重乳液制备、界面性质检测及消化吸收特性研究(三)
来源:食品科学技术学报 浏览 34 次 发布时间:2025-07-04
2结果与分析
2.1 LOPs的界面性质分析
2.1.1 LOPs的润湿性分析
在食品工业中,湿润性好的成分可能更容易溶解或分散,从而改善食品的质地、口感或加工性能。LOPs(固相)、水(液相)和空气(气相)三相之间形成的接触角θ可用于表示LOPs对水分的亲和能力。当θ小于90°时,固体颗粒优先被水湿润,θ越小,其在水中的湿润性及分散性越强;θ大于90°时,固体颗粒的亲油性更强;θ在90°左右,固体颗粒具有两亲性,有利于其在界面的吸附与排列。LOPs的固液气三相接触角图片见图3,LOPs压片后与超纯水和空气3次接触形成的接触角均为锐角,经OSA100型全自动界面黏弹性测量仪测得接触角的平均值为(30.40±3.17)°。随着时间的延长,最终水滴完全润湿了LOPs压片,实验表明LOPs具有较好的亲水性。
图3 LOPs的固液气三相接触角
2.1.2 LOPs的界面张力分析
蛋白质在油水界面的吸附过程分3个阶段:扩散、吸附、界面处展开与重排,进而形成蛋白质吸附层。这是因为蛋白质具有两亲性,疏水侧朝向油相,亲水性侧朝向水相,其能够吸附在油水界面,降低体系自由能和界面张力。同蛋白质一样,经酶解获得的LOPs同样具有两亲性,其中疏水性氨基酸占氨基酸总量的33.49%,亲水性氨基酸占氨基酸总量的57.69%,LOPs的分子质量分布在400~2 300 Da,属于小分子肽。一般认为小肽在油水界面具有较快的扩散速率,从而表现出更好的表面活性;也有研究认为,较大分子质量的肽会优先吸附到界面上。
不同质量分数的LOPs在油相中的液滴形态及界面张力变化见图4。由图4(a)可以判断LOPs在纯化大豆油中存在扩散过程,且随着LOPs质量分数的增大,液滴的透光性渐无。这可能是因为低质量分数的LOPs之间存在亲水性氨基酸的互斥作用,从而使得LOPs倾向于扩散至油水界面处,而随着LOPs质量分数的继续增加,LOPs持续扩散至界面处直至体系达到饱和状态而失去透光性。由图4(b)可知,无论LOPs的质量分数多大,其在短时间内作用于油水间的界面张力无明显下降,说明短时间内LOPs并没有快速吸附到油水界面,LOPs并没有降低油水间界面张力的能力。
这可能是由于LOPs表现出强亲水性,其中的疏水性氨基酸对大豆油中的酸根离子作用力较小,不足以牵引LOPs分子吸附于界面层,而随着LOPs浓度的增加,其水溶液在大豆油中的界面张力值越来越小,说明其与大豆油之间的相互作用能降低,更倾向于形成稳定的乳液。这可能是因为质量分数越大的LOPs分子间作用力越强,并在界面处形成形状不规则的肽簇,其中暴露在外的疏水性氨基酸的比例增大。因此,实验结果表明,LOPs不具有降低纯化大豆油-水间界面张力的能力(乳化能力)。因此,LOPs双重乳液的构建过程中需在中间相(大豆油)添加一定量的乳化剂(PGPR)以形成稳定的W1/O乳液。PGPR是一种油溶性表面活性剂,可引起相间油层的结构变化,可促进油相中微小水滴的自发形成。
图(a)中液滴下面数字为LOPs的质量分数。
图4 LOPs水溶液在大豆油中的液滴形态及界面张力变化
2.2 LOPs双重乳液体外模拟消化特性分析
2.2.1粒径分析
在双乳液递送系统中,乳液粒径与分布情况常被用于研究其稳定特性。乳液内相液滴大小是影响系统稳定性的关键因素,内相液滴尺寸应适当,数量多,分布均匀以获得稳定的体系,若液滴尺寸过小,则可能使得液滴之间的碰撞概率增加而破坏乳液的稳定性。PDI是衡量颗粒分散均匀性的关键参数,平均粒径和PDI可反应体系的稳定程度。LOPs双重乳液经模拟消化后的平均粒径、PDI和粒径分布见图5。由图5可知,模拟消化前双重乳液的平均粒径为(725.5±25.4)nm(PDI=0.419±0.027),颗粒粒径为1 720 nm的占比最高,达到11.8%。
经模拟口腔消化后,乳液的平均粒径增大为(791.6±20.9)nm(PDI=0.494±0.058),颗粒粒径为1 990 nm的占比最高,达到15.0%。这可能是模拟唾液中的α-淀粉酶附着在界面膜表面导致乳液的表观粒径略微增大,也可能是由于环境中的OH-附着在界面,与模拟消化液中的盐离子产生了中和作用,导致乳液的负电荷量减少,使得液滴间的静电排斥力减弱而导致液滴聚集。经模拟胃液消化后,乳液的平均粒径显著增大为(944.6±21.8)nm(PDI=0.418±0.076),此时,颗粒粒径为1 990 nm的占比仍最高,达到16.2%。以吐温80为外水相乳化剂制备的LOPs双重乳液对胃环境中强酸性、胃蛋白酶、胆盐和脂肪消化酶有较好的抵抗性,其中吐温80的聚氧乙烯链形成网络,为胆汁盐和脂肪酶的吸附提供了空间障碍,吐温80得以延缓脂质的消化。
根据吐温80在油水界面的性质,荔枝视频资源在线观看初步判断LOPs双重乳液在胃消化中仍能保存良好的界面膜,进而认为外界环境的低渗作用促使水分通过油相中高浓度的PGPR乳化剂形成胶束转移至内水相,使得液滴膨胀。此外,胃液中强酸性使得液滴表面质子化,而电解质的静电屏蔽作用降低了液滴表面电位,导致液滴聚集在一起,这也可能是模拟胃消化后液滴粒径增大的原因之一。最后,经模拟肠道消化后,乳液的平均粒径显著降低为(772.8±21.4)nm(PDI=0.594±0.042),颗粒粒径为1 990 nm的占比最高,达到11.0%,低于模拟胃消化阶段5.2%,说明乳液可能出现破乳现象。
由图5(b)可知,乳液的粒径范围为4 000.0~6 000.0 nm和200.0~400.0 nm的粒径分布,均大于其他消化阶段在此粒径区间的粒径分布。这是因为,随着模拟消化时间的延长,第一阶段的吐温80对肠道消化液具有抵抗性,体系中液滴的聚集,使得粒径增大至5 600 nm,而后存在第二阶段为胆汁盐和脂肪酶突破吐温80的网络结构,液滴出现破乳现象,进而释放出W1/O型液滴,并使得乳液的平均粒径下降。液滴破乳,这可能是由于小分子乳化剂胆盐对W1/O型液滴中的PGPR乳化剂产生竞争作用,吸附在W1/O液滴界面处,使得胰蛋白酶能够进一步分解脂肪最终释放出的LOPs液滴。实验结果表明,在整个体外模拟消化过程中,LOPs双重乳液在口腔和胃肠道消化阶段可能出现聚集和膨胀现象而导致表观粒径逐渐增大,在肠道消化阶段可能出现破乳现象,使得表观粒径减小,说明以双重乳液结构体系输送的LOPs在胃部消化降解延缓,延续到小肠消化阶段产生破乳降解。
不同小写字母表示不同模拟消化阶段的乳液平均粒径存在显著差异(P<0.05)。
图5 LOPs的双重乳液经模拟消化后平均粒径、PDI和粒径分布
2.2.2 LOPs的包封率分析
包封率是生物活性物质封装递送研究中的指标之一,常通过测定内相标记物的流出率作为评价该系统的封装效率,以外相标记物的流出率评价系统封装稳定性的能力。本研究采用离心法测定内水相物质LOPs流出率,评价双重乳液体系在模拟消化阶段的封装效率。LOPs双重乳液经模拟消化后的包封率见图6。由图6可知,与消化前乳液相比,经模拟口腔消化后LOPs双重乳液的包封率并无显著降低(包封率最初为88.35%),说明此阶段不存在或存在较少内水相物质流出,淀粉酶对双重乳液的影响较小,此时,乳液界面膜结构良好。经过模拟胃消化后,乳液的包封率出现显著性下降,这可能是因为长时间的振荡作用下,存在内水相的LOPs透过界面膜溶出,但乳液仍保留有较高的包封率(76.80%),说明该双重乳液体系所形成的界面膜结构稳定,能抵抗强酸和胃蛋白酶的作用。最后经过模拟肠道消化后,乳液的包封率显著降低(30.01%)。说明经过模拟消化过程后,大液滴高度聚集导致界面结构遭到破坏,释放出内部的W1/O型液滴,继而油相被肠道中的胰酶解离成游离脂肪酸,释放出内部包埋的LOPs。
不同小写字母表示不同模拟消化阶段的包封率存在显著差异(P<0.05)。
图6 LOPs双重乳液经模拟消化后的包封率
2.2.3微观结构分析
图7是通过光学显微镜拍摄的模拟消化后各阶段乳液的形态。图7(a)显示,消化前乳液粒径大小适宜且分布密集,其中高亮处的乳液粒径较大,此时乳液具有良好的稳定性;图7(b)显示,经口腔模拟消化后的乳液分布较为稀疏,但仍存在W1/O/W2双重乳液结构;观察图7(c),经模拟胃消化后的乳液整体粒径较大且分布相较于图7(b)密集,同时观察到中小液滴高密度堆积成带,说明在强酸和胃蛋白酶存在下,双重乳液倾向于聚结在一起,这一结果增加了液滴间的聚集率,进而导致乳液粒径增大;图7(d)结果显示,经模拟肠道消化后的乳液失去原有的多相结构,高度聚结后的乳液破裂后释放出W1/O型液滴,又堆积形成大小、形状不一的大液滴,部分微粒粒径增大到5 600 nm,而油相经胆盐的乳化作用进一步会形成更小的油滴。实验结果表明,经模拟口腔、胃消化后的乳液仍具有良好的双重乳液结构,而乳液由于聚集作用,粒径逐渐增大,最终在模拟肠道消化阶段,双重乳液结构破坏,释放出的W1/O型乳液在胰酶的作用下分解并释放出LOPs。
图(b)中红圈表示小液滴堆积在大液滴旁边;图(c)中红圈表示小液滴高密度堆积成带;光学显微镜放大倍数为(目镜×物镜)10×100。
图7 LOPs的双重乳液经模拟消化后的显微照片