王中江 常宗明 張 翠 尹 花* 尋崇榮

（1 啤酒生物發(fā)酵工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 山東青島266000 2 東北農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院 哈爾濱150030）

β-胡蘿卜素是一種天然色素，動、植物和微生物均可自然形成，其有紅、橙、黃3 種顏色，廣泛用于食品加工中；且β-胡蘿卜素具有維生素A 活性，可抑制心血管疾病、眼疾、癌癥及其它慢性疾病[1-2]，可用作保健品。β-胡蘿卜素疏水性強(qiáng)，溶解性低，限制了其生物利用率。此外，β-胡蘿卜素是一種多不飽和分子，在食品生產(chǎn)、運(yùn)輸和儲存過程中易被化學(xué)降解[3-5]，需要開發(fā)一種有效的β-胡蘿卜素傳遞系統(tǒng)，克服上述技術(shù)難題。

納米乳液是熱力學(xué)不穩(wěn)定的膠體分散體，至少兩種互不相溶的液體通過分散作用將其中的一種液體分散為小的球形液滴到其它液體中，直徑范圍在20～500 nm 內(nèi)[6-8]。油-水（O/W）納米乳劑的制備通常是將油相分散到含有乳化劑的水相中[6]。O/W 型納米乳液可將難溶性或脂溶性的食品生物活性物質(zhì)，如茶多酚和類胡蘿卜素等封裝起來，確保這些活性化合物能夠安全運(yùn)送到身體所需的部位[9]。由于納米乳液的粒徑小，比表面積大，因此能夠減少液滴的重力分離、絮凝和聚結(jié)的發(fā)生，從而具有較好的動力學(xué)穩(wěn)定性，可以控制功能性成分的釋放或吸收，改善產(chǎn)品的光學(xué)清晰度[6，10]。

大豆蛋白因特殊的表面性能，使其能夠吸附在油水界面上，形成致密的保護(hù)層，降低界面張力，故大豆蛋白可作為理想的乳化劑穩(wěn)定油滴于連續(xù)相水溶液中[11]。磷脂酰膽堿是一種兩性離子表面活性劑，其作為最有效的天然乳化劑，廣泛用來降低乳液的界面張力[12]。文獻(xiàn)[13]，[14]研究表明，向大豆蛋白添加磷脂酰膽堿可提高復(fù)合乳化劑的穩(wěn)定性。Comas 等[15]研究發(fā)現(xiàn)磷脂酰膽堿可提高天然或改性大豆分離蛋白的乳化穩(wěn)定性。本研究采用大豆蛋白與磷脂酰膽堿作為乳化劑制備納米乳液[16]。

制備納米乳劑的方法很多，在食品工業(yè)中主要用傳統(tǒng)的制備方法——膜均質(zhì)器來制備納米乳液[17-18]。目前主要采用高速攪拌、高壓均質(zhì)、自動乳化、超聲乳化及高壓微射流等方法制備納米乳液[19-23]。其中，超聲和高壓均質(zhì)制備方法工藝簡單，表面活性劑的需量小，生產(chǎn)成本低，污染小，制備的乳液粒徑小，分布窄，乳液穩(wěn)定[24-25]。超聲波的空化作用和高壓均質(zhì)的剪切作用促使體系內(nèi)溶劑的擴(kuò)散，加速功能成分的溶解，使乳液顆粒尺寸變小，表面積增加，這有利于納米乳液的制備[26]。鑒于此，本研究通過超聲及高壓均質(zhì)制備大豆蛋白-磷脂酰膽堿納米乳液，通過乳液特性、穩(wěn)定性、界面行為等方面的評價(jià)，比較兩種納米乳液制備方式的優(yōu)勢。

1 材料與方法

1.1 材料

大豆蛋白（蛋白含量89.21%），山東省高唐藍(lán)山集團(tuán)；大豆磷脂酰膽堿、β-胡蘿卜素，美國Sigma公司；葵花籽油，中糧集團(tuán)福臨門壓榨一級葵花籽油；實(shí)驗(yàn)所需基礎(chǔ)試劑均為分析純級，北京化學(xué)試劑公司。

1.2 儀器與設(shè)備

AL204 型分析天平，梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司；Scientz-IID 型超聲波細(xì)胞破碎儀，寧波新芝生物科技股份有限公司；LW-1600FC 紫外-可見分光光度計(jì)，上海菁華科技儀器有限公司；PHS-3C 雷磁pH 計(jì)，上海精科；Turbiscan Lab Expert 濃縮體系穩(wěn)定性分析儀，法國Formulaction 公司；Bohlin Gemini 2 型旋轉(zhuǎn)流變儀，英國Malvern 公司；Dionex Ultimate HPLC 系統(tǒng)，美國Thermo Fisher 公司；Zetasizer Nano-ZS90 光散射粒徑分析儀，英國Malvern 公司；S22-2 型恒溫磁力攪拌器，上海司樂儀器有限公司；Ultra-Turrax T25 高速分散器，德國IKA 公司；FPG12800E.N00實(shí)驗(yàn)型高壓均質(zhì)機(jī)，島津公司；HYP-Ⅱ八孔消化爐，上海纖檢儀器有限公司；LNK-871 型凱氏定氮快速自動蒸餾器，江蘇省宜興市科教儀器研究所；XW-80A 旋渦混合器，上海青浦滬西儀器廠。

1.3 復(fù)合乳化劑的β-胡蘿卜素納米乳液的構(gòu)建

1.3.1 超聲制備納米乳液 取1.48 g 大豆蛋白與0.2 g 磷脂酰膽堿混合溶解于98.5 mL pH 7.0 磷酸鹽緩沖液中作為水相，另取0.01 g β-胡蘿卜素溶于5 g 葵花籽油中作為油相，采用磁力攪拌器充分?jǐn)嚢?，直至?胡蘿卜素完全溶解。將油相與蛋白質(zhì)水相溶液混合均一，用高速分散器14 000 r/min分散5 min，獲得大豆蛋白-磷脂酰膽堿粗乳液。取30 mL 粗乳液于燒杯中，置超聲波細(xì)胞破碎儀中，液面浸沒變幅桿3 cm，在超聲功率500 W 條件下超聲9 min，工作時(shí)間和間歇時(shí)間均為5 s，以循環(huán)冷熱水控制超聲溫度，得到超聲大豆蛋白-磷脂酰膽堿納米乳液（U-SP-PC）進(jìn)行后續(xù)實(shí)驗(yàn)[27]。

1.3.2 高壓均質(zhì)制備納米乳液 另將1.5 g 大豆蛋白與0.22 g 磷脂酰膽堿溶解于98.5 g pH 7.0 磷酸鹽緩沖液中作為水相，取0.01 g β-胡蘿卜素溶于5 g 葵花籽油中作為油相，采用磁力攪拌器充分?jǐn)嚢?，直至?胡蘿卜素完全溶解。將油相與水相溶液混合均勻，用高速分散器20 000 r/min 分散5 min，得到高速分散乳液，用高壓均質(zhì)機(jī)將高速分散處理的粗乳液在100 MPa 的均質(zhì)壓力下處理4 次，得到高壓均質(zhì)大豆蛋白-磷脂酰膽堿納米乳液（H-SP-PC）進(jìn)行后續(xù)實(shí)驗(yàn)[28]。

1.4 納米乳液的粒徑分布、PDI 及ζ-電位

用Zetasizer Nano-ZS 90 光散射粒度分析儀分別測定上述大豆蛋白-磷脂酰膽堿乳液的粒徑分布規(guī)律及ζ-電位變化，β-胡蘿卜素油滴的折射率設(shè)置為1.45，水相溶液折射率設(shè)為1.33。為了降低多重光散射效應(yīng)，分析前用pH 7.5 的磷酸鹽緩沖液稀釋大豆蛋白-磷脂酰膽堿乳液1 000 倍，測粒徑及PDI，稀釋50 倍測ζ-電位。

1.5 納米乳液濁度測定

將大豆蛋白-磷脂酰膽堿納米乳液用磷酸鹽緩沖液溶液稀釋40 倍，以磷酸鹽緩沖液為空白對照，用紫外分光光度計(jì)測定600 nm 處的吸光度，濁度計(jì)算公式：

式中：A——稀釋乳液在600 nm 處的吸光度；V——稀釋倍數(shù)；I——光程差0.01 m。

1.6 納米乳液界面蛋白吸附量測定

界面蛋白含量測定參照劉麗婭[29]的方法。將新制備的納米乳液經(jīng)12 000 r/min 離心60 min，離心溫度為20 ℃。離心結(jié)束后，將離心管頂部的乳析層小心地轉(zhuǎn)移到濾紙上，濾去多余水分，然后用水復(fù)溶到初始體積。用注射器轉(zhuǎn)移離心管下層的清液，0.22 μm 的濾膜過濾。采用凱氏定氮法測定下清液中的蛋白含量（N×6.25）。通過下式計(jì)算界面蛋白含量。

式中：Γ——界面蛋自吸附量 （mg/m2）；Ctotal——最初乳狀液中總的蛋白含量（g/g）；Cserum——乳清層中的蛋白含量 （g/g）；A——液滴的比表面積（m2/g）。

1.7 納米乳液界面吸附蛋白亞基組成

采用SDS-聚丙烯酞胺凝膠電泳（SDS-PAGE）分析納米乳液界面處大豆蛋白的亞基組成。參照Laemmili[30]的方法，在BIORAD 垂直電泳附件模具中制膠。將300 μL 復(fù)溶的乳析層與630 μL SDS樣品緩沖液（150 mmol/L Tris-HCl，20%甘油，1%SDS，4% 2-琉基乙醇，pH 6.8）混合均勻，于95 ℃下加熱5 min，高速離心分離 （10 000 r/min，10 min）。電泳上樣量10 μL，濃縮膠和分離膠的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為5%和13%。初始電泳電流控制于10 mA，待樣品進(jìn)入分離膠后電流調(diào)整為25 mA，結(jié)束后取下膠塊，用0.25%考馬斯亮藍(lán)R-250 染色，乙酸脫色。

1.8 大豆蛋白-磷脂酰膽堿納米乳液的乳化產(chǎn)率

以乙醇/正己烷（體積比1∶1）混合有機(jī)相萃取納米乳液中的β-胡蘿卜素，用HPLC 分析β-胡蘿卜素的含量。選用C30 色譜柱，流動相為甲醇和甲基叔丁基醚，流速為1.0 mL/min，等梯度洗脫，樣品進(jìn)樣量20 μL，用DAD 檢測器在450 nm 處檢測。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Dionex Chromeleon 色譜管理與量化系統(tǒng)軟件進(jìn)行分析，確定納米乳液中β-胡蘿卜素的濃度[31]。通過上述方法確定納米乳液中β-胡蘿卜素的濃度，并按照下式計(jì)算乳化產(chǎn)率。

1.9 納米乳液穩(wěn)定性的測定

利用Turbiscan Lab Expert 濃縮體系穩(wěn)定性分析儀分析納米乳液的穩(wěn)定性。取18 mL 大豆蛋白-磷脂酰膽堿納米乳液于Turbiscan 專用圓柱形的玻璃杯中，在55 ℃條件下每30 min 掃描1 次，掃描6 h。由此可獲得反映大豆蛋白-磷脂酰膽堿納米乳液穩(wěn)定性的差值反射光量（ΔBS）隨時(shí)間的動態(tài)變化，即作為衡量大豆蛋白-磷脂酰膽堿納米乳液穩(wěn)定性的圖譜，記錄TSI。Turbiscan Stability Index（TSI）是納米乳液用Turbiscan lab expert 儀器進(jìn)行乳液快速穩(wěn)定性掃描時(shí)計(jì)算出的納米乳液穩(wěn)定性指數(shù)[32]。

1.10 β-胡蘿卜素納米乳液的貯藏穩(wěn)定性研究

將大豆蛋白-磷脂酰膽堿納米乳液置于37 ℃條件下密封避光保存30 d。按照1.8 節(jié)計(jì)算納米乳液中β-胡蘿卜素殘留量。

1.11 納米乳液β-胡蘿卜素保留率的測試

在1.0 mL 納米乳液中，加入3.0 mL 正己烷，振蕩混合均勻后離心（10 000 g，5 min），取上清液，按照1.8 節(jié)計(jì)算未包埋的β-胡蘿卜素含量。β-胡蘿卜素保留率計(jì)算公式：

1.12 乳液靜態(tài)流變學(xué)特性的測定

流變學(xué)性質(zhì)測定采用剪切速率掃描模式。將經(jīng)不同方式制備的大豆蛋白-磷脂酰膽堿納米乳液加到流變儀平板上，流變儀平板直徑為40 mm，探頭尺寸為20 mm，板間距0.5 mm。采用石蠟油對兩平行板間的縫隙封口，防止水分蒸發(fā)。測定參數(shù)：初始溫度25 ℃，以5 ℃/min 升溫速率升溫至90 ℃后保溫20 min，之后以5 ℃/min 速率降溫至25 ℃。角頻率為0.63 r/s，固定形變0.01。記錄下彈性模量G’數(shù)值的變化[33]。

1.13 數(shù)據(jù)處理

每組試驗(yàn)做3 次平行試驗(yàn)，對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行誤差分析。采用統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件Spass 18 對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析、相關(guān)性和差異顯著性分析。采用Origin 8.5 軟件作圖。采用Design-Expert 軟件進(jìn)行響應(yīng)面數(shù)據(jù)及方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 超聲波及高壓均質(zhì)處理對大豆蛋白-磷脂酰膽堿納米乳液平均粒徑、粒徑分布和乳化產(chǎn)率的影響

納米乳液液滴粒徑對納米乳液的穩(wěn)定性、顏色、外觀、結(jié)構(gòu)和流變性能有重要影響。由斯托克斯定律知，液滴移動速度與其半徑平方成正比，因此乳液的穩(wěn)定性可能與液滴粒徑有關(guān)，粒徑越小，乳液的穩(wěn)定性越強(qiáng)[34]。超聲及高壓均質(zhì)制備的大豆蛋白-磷脂酰膽堿納米乳液平均粒徑及PDI 值如圖1、表1所示。兩種方式制備的納米乳液粒徑均呈單峰分布，比較可知，超聲制備的大豆蛋白-磷脂酰膽堿納米乳液平均粒徑為282.4 nm，明顯大于高壓均質(zhì)制備。Jafari 等[35]對高壓均質(zhì)和超聲制備乳液的最小粒徑進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)高壓均質(zhì)制備的乳液最小粒徑為0.1 μm，而超聲波處理的最小粒徑范圍為0.1～0.2 μm，說明高壓均質(zhì)制備大豆蛋白-磷脂酰膽堿納米乳液穩(wěn)定性更強(qiáng)。

表1 超聲和高壓均質(zhì)制備的納米乳液特性對比Table 1 Characteristic comparison of nano emulsions prepared by ultrasound and high pressure homogenization

圖1 超聲和高壓均質(zhì)制備納米乳液的粒徑分布Fig.1 Particle size distribution of nanoemulsion prepared by ultrasound and high pressure homogenization

PDI 值表示液滴尺寸分布的均勻程度，該值越低納米乳液的粒徑分布越均一，表明粒徑分布越一致[36]。由表1可知超聲及高壓均質(zhì)制備的納米乳液穩(wěn)定性較接近，且經(jīng)高壓均質(zhì)制備納米乳液的PDI 比超聲制備略小。Jafari[37]和Silva[38]發(fā)現(xiàn)高壓均質(zhì)處理和超聲處理可促進(jìn)納米乳液分散，防止納米乳液液滴的重聚集，進(jìn)一步證明高壓均質(zhì)和超聲處理可減小納米乳液的PDI 值。

超聲和高壓均質(zhì)制備的納米乳液乳化產(chǎn)率均高于90%，表明這兩種工藝制備的乳液對營養(yǎng)素具有良好的包封效果，而高壓均質(zhì)制備的納米乳液乳化產(chǎn)率更高。梁榮[39]用高壓均質(zhì)制備的β-胡蘿卜素納米乳液乳化產(chǎn)率高達(dá)97.71%，高于本研究的乳化產(chǎn)率，原因可能是薄荷油及中鏈甘油三酸酯較葵花籽油更易包埋。

2.2 超聲波及高壓均質(zhì)制備大豆蛋白-磷脂酰膽堿納米乳液ζ-電位及濁度的影響

研究指出，當(dāng)ζ 電位絕對值大于30 mV 時(shí)，乳化劑間僅依靠強(qiáng)烈的靜電斥力即可穩(wěn)定乳滴。由表1數(shù)據(jù)可知，超聲及高壓均質(zhì)均可用于制備穩(wěn)定的大豆蛋白-磷脂酰膽堿納米乳液，比較可知高壓均質(zhì)制備納米乳液的ζ-電位絕對值更大，表明其穩(wěn)定性相對強(qiáng)于超聲處理。高壓均質(zhì)制備的大豆蛋白-磷脂酰膽堿納米乳液濁度低于超聲處理，這可能是由于乳液濁度與乳液微粒界面靜電相互作用及水動力作用有關(guān)，而ζ-電位絕對值越大納米乳液微粒之間的靜電斥力越強(qiáng)烈，乳滴間不易形成聚結(jié)及絮凝，乳液的濁度小，納米乳液的穩(wěn)定性能較強(qiáng)[38]。結(jié)合平均粒徑和PDI 可知高壓均質(zhì)對納米乳液有較佳的穩(wěn)定效果。

2.3 大豆蛋白-磷脂酰膽堿納米乳液界面蛋白吸附量及界面蛋白亞基組成

由表1可知，超聲及高壓均質(zhì)制備的納米乳液界面蛋白含量分別為25.1 mg/m2和20.6 mg/m2。大豆蛋白-磷脂酰膽堿復(fù)合乳化體系的疏水基團(tuán)可通過疏水作用自發(fā)地吸附于油-水界面上，形成蛋白-磷脂酰膽堿乳化界面吸附層，降低界面張力[40-41]。高志明[42]研究發(fā)現(xiàn)添加磷脂酰膽堿可增加超聲處理制備的油體蛋白在油水界面的吸附量。劉麗婭[15]研究發(fā)現(xiàn)乳液體系中存在較大的蛋白聚集體顆?；虿豢扇苄缘鞍?多糖復(fù)合物時(shí)，這類物質(zhì)吸附于乳液液滴表面，引起界面蛋白吸附量顯著增加。羅昭鋒等[43]研究發(fā)現(xiàn)超聲處理可誘導(dǎo)蛋白聚集，而高壓處理不會引起聚集。結(jié)合濁度分析可知，超聲處理可部分誘導(dǎo)納米乳液液滴表面蛋白聚集，增加了界面蛋白含量。

通過SDS-PAGE 凝膠電泳分析界面蛋白的亞基組成，由圖2可知界面吸附的大豆蛋白亞基主要由分子質(zhì)量為20 ku 的11 S 球蛋白堿性亞基及分子質(zhì)量為35 ku 的11 S 球蛋白酸性亞基構(gòu)成。由此可知，11 S 球蛋白是納米乳液界面吸附的主要蛋白組分。比較可知，在兩種納米乳液的電泳圖譜中均存在分子質(zhì)量10 ku 左右的多肽組分，這可能是超聲處理及高壓均質(zhì)作用下大豆蛋白降解形成的[44]。超聲及高壓均質(zhì)制備納米乳液的界面吸附蛋白亞基組成較為接近，表明納米乳液形成過程中蛋白亞基可能發(fā)生相似的選擇性吸附。

圖2 超聲及高壓均質(zhì)制備納米乳液的界面蛋白電泳圖Fig.2 The interface protein electrophoresis of nanoemulsions prepared by ultrasound and high pressure homogenization

2.4 大豆蛋白-磷脂酰膽堿納米乳液穩(wěn)定性分析

Turbiscan Lab 分散穩(wěn)定性分析儀能夠定性、定量分析體系穩(wěn)定性的變化情況。圖3和圖4是不同制備方法獲得的納米乳液的穩(wěn)定性分析儀掃描圖譜。由圖3可知，超聲制備的大豆蛋白-磷脂酰膽堿納米乳液中部背散射光在31.24%～30.83%范圍輕微波動，納米乳液體系很少有聚團(tuán)現(xiàn)象，頂部背散射光自24.29%顯著增至46.61%，納米乳液出現(xiàn)脂肪上浮，而底部背散射光自21.44%降至14.83%，納米乳液出現(xiàn)水析現(xiàn)象。圖4顯示高壓均質(zhì)制備的大豆蛋白-磷脂酰膽堿納米乳液中部背散射光在26.90%～27.08%范圍內(nèi)輕微波動，表明納米乳液體系很少有聚團(tuán)現(xiàn)象，頂部背散射光自24.77%增至25.92%，納米乳液有輕微的脂肪上浮現(xiàn)象，而底部背散射光自18.83%降至13.34%，納米乳液出現(xiàn)輕微水析現(xiàn)象[45]。上述結(jié)果表明，超聲及高壓均質(zhì)制備的納米乳液穩(wěn)定性強(qiáng)，相對于超聲制備，高壓均質(zhì)制備的納米乳液穩(wěn)定性較強(qiáng)。本研究中納米乳液穩(wěn)定性與劉蕾等[46]利用高壓微射流制備的納米乳液穩(wěn)定性接近，表現(xiàn)出較強(qiáng)的穩(wěn)定性。TSI 值越小表明乳液的穩(wěn)定性越好[32]。綜合表1中TSI 值及兩種納米乳液的平均粒徑、粒徑分布、濁度和ζ-電位，進(jìn)一步驗(yàn)證了上述分析結(jié)果。

圖3 超聲納米乳液的穩(wěn)定性分析儀掃描圖譜Fig.3 Scanning atlas of stability analysis of ultrasonic nanoemulsion

圖4 高壓均質(zhì)納米乳液的穩(wěn)定性分析儀掃描圖譜Fig.4 Scanning atlas of stability analysis of high pressure homogeneous nanoemulsion

2.5 大豆蛋白-磷脂酰膽堿納米乳液β-胡蘿卜素包埋率及貯藏穩(wěn)定性

對于水包油的納米乳液，營養(yǎng)素的包埋率決定了其生物利用率及貯藏穩(wěn)定性[47]。在包埋率較高的乳液中，β-胡蘿卜素充分溶解于油脂中，生物可利用率較高；游離β-胡蘿卜素易與水相中自由基和金屬離子相互作用而發(fā)生氧化反應(yīng)，因此β-胡蘿卜素的包埋率越高，其納米乳液的貯藏穩(wěn)定性越好[48]。由圖5可知，超聲和高壓均質(zhì)制備納米乳液β-胡蘿卜素包埋率接近100%，且貯藏30 d后，兩種方式制備的納米乳液β-胡蘿卜素包埋率均在85%以上，證實(shí)了兩種工藝制備納米乳液的高效性。高壓均質(zhì)制備的納米乳液β-胡蘿卜素包埋率略高。

由圖5可知超聲和高壓均質(zhì)制備的納米乳液β-胡蘿卜素包埋率隨貯藏時(shí)間的延長呈現(xiàn)降低的變化趨勢。劉蕾[46]研究發(fā)現(xiàn)β-胡蘿卜素乳液的粒徑在貯藏過程中有增大的趨勢，并伴隨著ζ-電位的降低。研究指出β-胡蘿卜素乳液在貯藏期內(nèi)ζ-電位減小，導(dǎo)致油滴間斥力減小，發(fā)生油滴聚集，乳液粒徑增大，乳液在貯藏過程中物理穩(wěn)定性降低。本研究中β-胡蘿卜素在儲存過程中包埋率的降低可能是納米乳液液滴聚集，粒徑變大的原因。

另外，Adachi[49]研究指出氧通過納米乳液油-水界面引起油相氧化，盡管納米乳液粒徑較小，界面乳化劑疏水基團(tuán)的稀釋作用對油氧化具有阻隔作用，進(jìn)而提高油脂氧化穩(wěn)定性。不排除β-胡蘿卜素受油脂氧化誘導(dǎo)而降解，引起包埋率降低的可能性。

2.6 大豆蛋白-磷脂酰膽堿納米乳液靜態(tài)流變學(xué)特性

流變學(xué)特性直接影響納米乳液在食品加工及飲料行業(yè)中的應(yīng)用，研究乳液的流變行為，有利于表征乳液的特性，包括乳液的穩(wěn)定性和破乳機(jī)制等[50]。鑒于此，本研究考察了超聲及高壓均質(zhì)制備大豆蛋白-磷脂酰膽堿納米乳液的流變學(xué)特性。

超聲及高壓均質(zhì)制備的納米乳液表觀黏度隨剪切速率的變化曲線如圖6所示。兩種納米乳液的表觀黏度均隨剪切速率的增大而減小。在小于1s-1的低剪切速率時(shí)，表觀黏度隨剪切速率的增大而急劇下降，表現(xiàn)出剪切變稀的流體特征，這是因?yàn)樵诹魉賵鲋?，納米乳液液滴形成的絮體變形并瓦解。在剪切速率大于1s-1時(shí)，表觀黏度基本保持穩(wěn)定，表現(xiàn)為牛頓流體特征，這可能是因?yàn)樾躞w被瓦解成單個(gè)液滴，或絮體形成與瓦解速率相等，絮體保持相對的穩(wěn)定狀態(tài)[51-52]。對比可知，高壓均質(zhì)制備的納米乳液具有更大的黏度，表明乳液黏度會隨著粒徑的減小而增大，這是由于液滴粒徑的減小使體系的界面面積增大，液滴間的相互作用增強(qiáng)，分散相的相對體積分?jǐn)?shù)增大，導(dǎo)致乳液黏度增大[17]。由此推斷，高壓均質(zhì)制備的納米乳液具有較大黏度與較低的平均粒徑有關(guān)。

圖5 超聲和高壓均質(zhì)納米乳液的β-胡蘿卜素包埋率隨貯藏時(shí)間的變化Fig.5 The change of the β-carotene entrapment efficiency with storage time in ultrasonic and high pressure homogeneous nanoemulsion

圖6 超聲及高壓均質(zhì)制備的納米乳液表觀黏度隨剪切速率的變化曲線Fig.6 The apparent viscosity curves with the change of shear rate of nanoemulsions prepared by ultrasonic and high pressure homogenization

3 結(jié)論

納米乳液可實(shí)現(xiàn)生物活性分子的運(yùn)輸、傳遞，解決其不穩(wěn)定、易氧化、生物利用率低等問題。本研究以大豆蛋白-磷脂酰膽堿復(fù)合物為乳化相，葵花籽油為油相，利用超聲和高壓均質(zhì)技術(shù)制備β-胡蘿卜素納米乳液。采用動態(tài)光散射技術(shù)測定β-胡蘿卜素納米乳液的粒徑、PDI 及ζ-電位，結(jié)果表明高壓均質(zhì)制備的納米乳液平均粒徑和PDI 值較小，且兩種制備方式的納米乳液ζ-電位絕對值均大于30 mV，其中高壓均質(zhì)制備的納米乳液ζ-電位絕對值較大。用紫外分光光度計(jì)測定納米乳液的濁度，結(jié)果超聲制備的納米乳液濁度較大。使用Turbiscan Lab 分散穩(wěn)定性分析儀分析納米乳液的穩(wěn)定性，發(fā)現(xiàn)超聲和高壓均質(zhì)制備的納米乳液穩(wěn)定性指數(shù)TSI 分別為3.10 和3.02，結(jié)合穩(wěn)定性分析儀掃描圖譜可知兩種處理工藝得到的納米乳液穩(wěn)定性能較強(qiáng)，且高壓均質(zhì)制備的納米乳液穩(wěn)定性較好。由HPLC 分析得到超聲和高壓均質(zhì)制備的納米乳液乳化產(chǎn)率和β-胡蘿卜素保留率分別為91.83%，93.35%和98.30%，99.91%，說明這兩種工藝制備的納米乳液對營養(yǎng)素具有良好的包封效果和穩(wěn)定性。測定納米乳液的貯藏穩(wěn)定性，發(fā)現(xiàn)這兩種制備工藝得到的納米乳液在37 ℃貯藏30 d 后β-胡蘿卜素保留率仍在85%以上，說明納米乳液貯藏穩(wěn)定性很好。

通過SDS-PAGE 凝膠電泳可知超聲及高壓均質(zhì)制備納米乳液的界面吸附蛋白亞基組成較為接近，主要是分子質(zhì)量為20 ku 的11 S 球蛋白堿性亞基及分子質(zhì)量為35 ku 的11 S 球蛋白酸性亞基，且超聲制備的納米乳液界面蛋白含量較高為25.1 mg/m2，而高壓均質(zhì)制備得納米乳液界面蛋白含量為20.6 mg/m2。用旋轉(zhuǎn)流變儀分析納米乳液的表觀黏度特性，高壓均質(zhì)制備的納米乳液具有較大的黏度。