西南林业大学考研(西南林业大学考研专业目录)




西南林业大学考研,西南林业大学考研专业目录

乳液是一种简单有效的包埋运输系统,包括水包油(O/W)、油包水(W/O)或多重乳液(O/W/O或W/O/W)。O/W乳液是将油相分散到水相后经过一定的外部能量输入(如搅拌、均质、分散、超声等)所形成的分散体系。乳液可以促进油脂消化吸收,提高生物利用率,能较好地载运和保护脂溶性活性成分。在制备乳液的过程中,会使用一些化学合成表面活性剂,但存在一定的安全隐患。为避免化学合成表面活性剂带来的潜在毒性,需探究新的天然生物大分子制备乳液。

在课题组原有研究基础上,西南林业大学生命科学学院,西南山地森林资源保育与利用教育部重点实验室的赵国瑜、范方宇*、黄 瑾等选用添加量为大分子材料3.000%的SiO2改性明胶(GE)、大豆分离蛋白(SPI)、壳聚糖(CS)、阿拉伯胶(GA )4种溶液作为连续相,茶油为分散相制备茶油乳液,同时对乳液乳化活性、乳化稳定性、离心稳定性、粒径、流变特性、微观结构和表面形态进行分析,以期为天然生物大分子和纳米SiO2在乳液中进一步的研究和制备稳定的乳液提供理论基础。

1、乳化活性及乳化稳定性

4种乳液EAI和ESI如图1所示,未添加纳米SiO 2 时GE和SPI乳液EAI分别为9.931 m 2 /g和11.902 m 2 /g,添加纳米SiO 2 后,分别增加至11.705 m 2 /g和14.831 m 2 /g,增加显著(P<0.05)。添加纳米SiO 2 后CS和GA乳液由9.174、9.003 m 2 /g增加到10.210、9.267 m 2 /g,增加不显著(P>0.05)。对于ESI,添加纳米SiO 2 后GE、SPI在分别由290.457、246.086 min增加为627.143、450.024 min,增加显著(P<0.05)。CS从451.333 min增加到532.000 min,但增加不显著(P>0.05)。

2、离心稳定性

纳米SiO2对4种不同乳液的离心稳定系数如图2所示。除SPI外,添加纳米SiO2后,GE、CS和GA乳液的Ke分别为20.720%、15.862%和69.055%,显著减少68.444%、43.507%和19.171%(P<0.05)。GE与CS离心稳定性与乳化特性趋势相同,离心后未出现茶油与水相界面分层现象,说明在离心条件下对茶油仍有较好的保护作用。GA在添加纳米SiO2后Ke虽显著降低,但离心稳定系数过大。结果表明:纳米SiO2能加强GE与CS乳液离心稳定性和改善GA乳液离心稳定性。

3、平均粒径及粒径分布

由图3可见,添加了纳米SiO2后,4种乳液的平均粒径都减小。SPI、CS和GA乳液的平均粒径分别为153.039、13.733 μm和21.462 μm,加入纳米SiO2后乳液的平均粒径分别减小为138.424、12.740 μm和14.882 μm,平均粒径减小不显著。GE乳液平均粒径为28.078 μm,GE-纳米SiO2复合乳液平均粒径为8.472 μm,减小显著(P<0.05),且在4种改性大分子材料中粒径最小。其中,多糖类乳液平均粒径表现为阴离子多糖乳液<阳性多糖乳液,即GA乳液<CS乳液,与乳液稳定性和离心稳定性变化规律一致。

由图4A可知,GE、CS、GA乳液及纳米SiO2复合乳液均呈单峰为单分散体系,说明油滴大小均一,乳液中分散相分布集中。对于GE、CS、GA乳液和纳米SiO2复合乳化体系,三者的粒径分布趋势较为相似,在添加纳米SiO2后乳液的粒径分布均朝粒径变小方向移动。其中添加了纳米SiO2的GE乳液粒径分布范围明显变窄,且峰值高,乳化液稳定性较好。GA乳液与GA-纳米SiO2乳液粒径分布也变窄但是峰值低。CS乳液在添加纳米SiO2后粒径分布无明显变化。由图4B可知,SPI乳液和其纳米SiO2复合乳液呈双峰分布,为多分散体系,其中SPI-纳米SiO2乳液粒径分布变窄峰值增大。上述结果证明纳米SiO2会与乳液较好结合,稳定水、油界面的平衡。同时,通过整体平均粒径和粒径分布来看,GE-纳米SiO2复合乳液具有更好的稳定性。

4、流变特性

01

静态流变特性

流变学特性直接影响乳液在食品加工中的应用,研究乳液的流变性,可以反映乳液特性。通过静态和动态振荡测量模式研究4种乳液的流变性能。静态流变包括剪切速率与应力(图5)。在0.1~100 s-1的剪切范围内,4种纳米乳液表观黏度随剪切速率增大而急剧下降。在100~400 s-1剪切范围内表观黏度下降速率减慢,呈现剪切稀化特征,属于假塑性流体。一方面原因是在流速场中杂乱分布的液滴随剪切速率增大会沿着流线方向进行有序排列,因此液滴间摩擦减小,流动阻力随之减小,黏度降低,另一方面是乳液液滴形成的絮凝态在剪切过程互相分离发生变形。

02

乳液动态流变特性

如图6所示,GE乳液、CS乳液、CS-SiO2纳米乳液和GA乳液随振荡频率的增加,G’<G’’,表明乳液形成了黏性为主的流体性质。添加纳米SiO2后GE乳液和GA乳液G’和G’’均上升,初始频率增大阶段,G’<G’’,乳液体系表现为液体特性,并主要发生黏性形变,频率继续增大,G’=G’’为凝胶点,交点后,G’’<G’,乳液处于凝胶结构状态,表现为固体特性,并主要发生弹性形变,GE-纳米SiO2与GA-纳米SiO2都呈弱凝胶结构,保证乳液稳定性,说明纳米乳液SiO2在乳化凝胶网络中起到“活性填料”的作用,使GE乳液和GA乳液形成相当强的小液滴弹性凝胶网络,有助于加强凝胶网络。但GA-纳米SiO2复合乳液的G’和G’’小于GE-纳米SiO2复合乳液,表明GE-纳米SiO2复合乳液具有更好的稳定性,与2.1节和2.2节数据相符。

5、乳液微观结构

如图7A、B、G和H所示,采用GE、GA制备的茶油乳液与其纳米SiO2复合乳液表面光滑、连续、无空隙和裂缝,呈典型球状。连续、致密的表面结构一定程度上可以阻止茶油中的生物活性成分在贮藏时挥发,且可以有效阻止O2透过乳滴界面与茶油接触,从而阻止茶油中的生物活性成分氧化,该结构对被包封的物质具有一定保护作用。表面出现的孔洞可能是由于冷冻干燥时小冰晶由固态到气态升华所致。由图7C和E可见,SPI和CS乳液液滴形态不规则,表面粗糙、凹陷,部分甚至呈现多边形。添加纳米SiO2后的复合乳液表面光滑致密且呈现球形结构,表明纳米SiO2的添加有助于乳液形成致密的良好的结构。

6、乳液形态

由图8可见,在添加纳米SiO2后,4种乳液样品粒径都不同程度减小,与2.3节数据一致。其中,GE乳液、GE-纳米SiO2复合乳液(图8A、B)与CS乳液、CS-纳米SiO2复合乳液(图8E、F)液滴大小与分布较为均匀,乳液呈圆球状,成型性好。由于单独的SPI所形成乳液的界面膜不够稳定,液滴分散不均,因此形成的SPI乳液(图8C)液滴粒径较大且分布不均匀,且发生了较明显的液滴成簇聚集。SPI-纳米SiO2复合乳液(图8D)粒径减小,液滴聚集现象改善。GA乳液(图8G)液滴大小不均一,分布不均匀且有少量液滴形成桥联,而添加了纳米SiO2后的GA乳液液滴分散均匀,桥联现象减弱,小液滴数量增多。但从图8可以看出,4种大分子材料的乳液对茶油包裹都较好。结果表明,纳米SiO2的添加有利于使乳化剂包裹到茶油表面并形成稳定且较小的液滴。

结论

结果表明,纳米SiO2能增强乳液稳定性,其中GE-纳米SiO2复合乳液综合性质最佳。添加纳米SiO2后乳化活性和乳化稳定性显著增加(P<0.05),离心稳定性降低68.444%。平均粒径为8.472 μm,乳液粒径最小且分布均匀,表面光滑呈球状。流变表现为典型的弱凝胶特性,稳定性良好。研究结果可为天然高分子和纳米SiO2乳液的制备和应用提供实践基础。

本文《纳米SiO2改性4种大分子材料的乳液制备及性质》来源于《食品科学》2022年43卷8期22-28页,作者:赵国瑜,范方宇,黄瑾,李华珊,杨丝蕾。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20210131-373。点击下方阅读原文即可查看文章相关信息。

修改/编辑:袁艺;责任编辑:张睿梅

图片来源于文章原文及摄图网。

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