利用LumiSizer研究分析DHA乳液的稳定性

1.介绍

二十二碳六烯酸（DHA）是一种ω-3长链多不饱和脂肪酸（ω-3 LCPUFA）。DHA具有很好的保健作用，如预防心血管疾病的发生、抗炎、促进视觉和神经发育、改善大脑功能、降低癌症风险以及预防其他代谢和慢性疾病。然而，DHA的结构由双烯丙基亚甲基组成，所有-CH=CH-键均以顺式构型存在，故DHA在有氧、光照、热等环境下很不稳定。据报道，ω-3 LCPUFA氧化会形成对人体有害的化合物和难闻的异味，极易氧化和低水溶性会降低DHA的生物利用度，这都大大限制DHA了在加工食品和饮料中的利用。

近年来很多研究致力于研究包埋DHA的乳液载体系统，这类系统可用于包埋DHA，以提高其水溶性、物理化学稳定性及其生物利用度。已开发出越来越多的基于乳液的系统，这些系统具有不同的特性，以满足特定加工应用中胶囊成分的结构和功能要求，包括多重乳液、胶体体、微团簇、聚合物复合物、填充水凝胶微球和脂质体。上述每种系统都有各自的优缺点。因此，应根据应用条件选择合适的载体系统。一般来说，蛋白乳液受环境条件的影响，如pH值、温度和离子强度。乳状液本质上是热力学不稳定的系统。当pH值接近吸附蛋白质的等电点（pI）时，或在存在高离子强度时，由于液滴之间的静电斥力减少，可能发生聚结、絮凝、乳状化和相分离。

Ningning Ma等人利用利用LumiSizer研究分析DHA乳液和微粒在不同的pH条件下的稳定性。这也为DHA乳液设计和制造微粒提供理论和数据的支持，使得DHA今后可更好地添加在食品、饮料和医药产品中，发挥其有益的功能特性。

2.实验

2.1溶液制备

分别制备2 wt% NaCas（酪蛋白酸钠）和2 wt% ALG（海藻酸钠）溶液。通过将两者与磷酸盐缓冲液（1.0 mM，pH 7.0）混合，在50°C水浴中搅拌至少2小时，然后在4°C下储存过夜，以确保*溶解。

DHA乳液和微粒的制备如图1所示。

测试条件：NIR近红外光源870nm、转速2000 rpm，在10℃条件下测试30min。

3.结果与分析

依据空间和时间消光图谱（STEP技术），通过多样本分析测定pH值对单一DHA乳液和DHA微粒物理稳定性的影响。STEP技术可以实现在任意时间从上到下同时观察整个样品的状态，并且已被证明是研究颗粒悬浮液和乳液的高效的分析技术。具体分析结果如图所示，其中图a为不同pH下乳液的稳定性变化，图b为不同pH下微粒的稳定性变化。

从上图中可以看出，DHA乳液和微粒的原始图谱变化很大，无论是相同的样品具有不同的pH值，还是相同的pH值具有不同的样品。总的来说，具有不同pH值的乳液最终透光率（最后一条绿色曲线）增加到约90%（图a），高于微粒（图b），这表明DHA微粒比单一乳液稳定得多。尤其当pH值接近或低于吸附的NaCas分子的pI（4.6）（pH值5.0-3.0）时，乳液的初始透光率（第一条红色谱线）非常高，并且很快达到最终透光率，在pH值4.5时表现得更为明显（图a）。在离心过程中，NaCas包裹的DHA液滴移动非常快，并在短时间内形成上浮层。单一DHA乳液的物理稳定性主要取决于其较大的粒径以及在此pH范围内相对较小的zeta电位绝对值，因此DHA乳液中出现了较大的聚集和快速乳状化。然而，从pH值5.0到3.5，DHA微粒的光谱几乎没有变化，其最终透光率小于10%（图b）。因此，与单一DHA乳液相比，DHA微粒表现出更高的等电絮凝稳定性和上浮稳定性，这是因为ALG能够在NaCas包覆的DHA液滴和NaCas分子周围形成高电荷层，同时其空间位阻和静电排斥作用也加大了这一差异。有趣的是，DHA微粒在pH值为3.0时倾向于形成沉淀（图b），这与所有其他样品不同。原因可能是当pH值低于ALG上带负电羧基的pKa值，减弱了NaCas涂层DHA液滴、NaCas和ALG分子之间的静电吸引，显著增大了微粒的粒径导致。

4 总结

LUMiSizer®分散体系分析仪，应用STEP®技术，为DHA乳液的稳定性分析提供了快捷有效的工具。不仅一次可以测试12个样本，而且可多波长(近红外865nm+蓝光410nm)灵活的应用于样品性能测试，为用户可提供更多更深入的分析信息，大大提高了用户的工作效率。