不同乳化剂对油酸和亚油酸乳状液稳定性的影响

普遍认为过量地摄取饱和脂肪酸是导致心血管疾病的重要原因,增加膳食中的油酸等不饱和脂肪酸的摄入,代替膳食中的饱和脂肪酸,可改善摄入者的胰岛素敏感性,降低糖尿病风险,并增强对炎症反应和肝脏损害的保护作用。有报道用亚油酸替代膳食中的饱和脂肪酸能减少血脂异常和抗胰岛素抵抗患者低密度脂蛋白颗粒的产生和数量。目前针对不饱和脂肪酸稳态化技术主要包括粉末油脂和乳状液。稳定性是影响乳状液的最重要因素。乳状液的稳定性是指其抵抗各种物理化学性质随着时间变化的能力。在储藏过程中不可避免会导致乳状液失稳，因此,提高乳状液的稳定性对于食品工业生产中有着极其重要的意义。

可通过多糖、蛋白质和表面活性剂等多种不同类型的乳化剂提高其稳定性,这些不同的乳化剂具有不同的分子特征,通过降低相间的界面张力,增加空间位阻和液滴间的静电斥力,来达到稳定乳状液的效果。本文以粒径和稳定性为考察指标,利用激光粒度仪、快速稳定性分析仪研究不同种类和添加量的食品乳化剂(阿拉伯胶、酪蛋白酸钠、吐温20)对不饱和脂肪酸(油酸和亚油酸)乳状液的制备及其稳定性的影响。    

1. 测试原理

 Fig1 Test Principle

使用近红外光源（或多光源系统）不断照射整个样品，在样品离心加速分离的同时，与光源平行的检测器随时间连续监测并反应样品的透光率变化，从而形成样品在分离过程的空间和时间透光率图谱。通过配套的分析软件，既可定性分析样品详细的失稳过程，又可对样品间的不稳定性指数，界面分层，颗粒迁移速度，粒度和分布等进行定量分析和比较。

2. 样品和测试条件

2.1 样品制备：阿拉伯胶按1.0%、2.0%、3.0%、4.0%、5.0%(w/v)的比例溶解于去离子水中;酪蛋白酸钠按1.0%、2.0%、3.0%、40%、5.0%(w/v)的比例溶解于磷酸盐缓冲液A中(0.6mol/L氯化钠、50mmol/L磷酸氢二钠/磷酸二氢钠,pH6.25);吐温20按1.0%、2.0%、3.0%、4.0%、5.0%(w/v)的比例溶解于去离子水中,滚轴混合器混合12h,使乳化剂充分水合。乳化剂溶液中加入一定的质量浓度为10%(w/w)的油酸、亚油酸。用高速均质机在12000r/min条件下乳化均质30s,均质4次,得到预乳状液。用功率为300W,超声时间4s,间隔时间2s,处理预乳状液2min得乳状液。

2.2 粒度仪：测试不同乳化剂浓度下的油酸、亚油酸乳状液粒径，并将最佳乳化剂添加量的油酸、亚油酸乳状液在25℃储存14天，每天测试各乳状液的粒度，记录粒度的变化。    

2.3 稳定性分析仪测试条件：LUMiFuge®，NIR光源，25℃，3000rpm，40min

3. 测试结果

3.1 不同乳化剂浓度对油酸、亚油酸乳状液粒径的影响：

由图1和图2可知三种不同的乳化剂分别在4%(w/v)阿拉伯胶、2%(w/)酪蛋白酸钠、1%(w/)吐温20时不饱和脂肪酸的乳状液粒径最小。吐温20制备的乳状液粒径与其他两种乳化剂相比较小,范围在0.2-0.3μm之间,其中,1%(w/v)的吐温20的不饱和脂肪酸乳粒径最小，因为吐温20是小分子表面活性剂,具有更高的表面活性,因此更倾向于竞争性吸附,非离子表面活性剂在乳化过程中形成更小的液滴来增加表面积,以此来形成更为稳定的乳状液。

3.2 不同乳化剂对油酸、亚油酸乳状液的储藏稳定性的影响：

图3-不同乳化剂制备的亚油酸乳状液的储藏时间对粒径的影响    

图4-不同乳化剂制备的亚油酸乳状液的储藏时间对粒径的影响

由图3、图4可知,1%(w/v)吐温20乳化的油酸、亚油酸乳状液在0-14d的储藏时间内,粒径随着时间的增加变化幅度较小,而其他两种乳化剂乳化的不饱和脂肪酸乳状液随着时间的增加,粒径变化幅度较大。

3.3 不同乳化剂对油酸乳状液、亚油酸乳状液澄清指数的影响

图5不同乳化剂质量分数对油酸乳状液澄清指数的影响    

图6不同乳化剂质量分数对亚油酸乳状液澄清指数的影响

LUMiFuge®所得澄清指数的数值高低代表着乳状液的稳定性,澄清指数越高,代表乳状液越不稳定;澄清指数越低,则乳状液越稳定。由图5、图6可知随着乳化剂质量分数的提高,阿拉伯胶乳化的油酸和亚油酸乳状液的澄清指数均呈先降低后升高的趋势,其中4%(w/v)的阿拉伯胶乳化的油酸乳状液的澄清指数为同组低,说明在该质量浓度下,油酸乳状液稳定。由酪蛋白酸钠稳定的油酸与亚油酸乳状液的澄清指数均呈先降低后升高的趋势,其中2%(w/v)酪蛋白酸钠不饱和脂肪酸乳状液的澄清指数低，吐温20制备的油酸、亚油酸乳状液随着质量分数的增加,澄清指数均呈升髙趋势,在质量浓度1%时澄清指数低。表面活性剂在界面吸附时一般为单分子层,当表面吸附达到饱和时,发生自聚集行为形成胶团,这是造成小分子表面活性剂作乳化剂的乳状液体系浓度增加,稳定性却下降的原因之一。

4. 小结

综上,快速稳定性分析仪的澄清指数表征的结果显示,在不饱和脂肪酸乳状液优化中,4%(w/v)的阿拉伯胶、2%(w/v)的酪蛋白酸钠、1%(w/v)的吐温20的澄清指数最小,该结果与粒径的结果相一致。快速稳定性分析仪具有操作简单，原浓度无需稀释，测量通道多等各项优点，实为一种高效快捷的表征工具。