利用LumiSizer研究分析DHA乳液的穩(wěn)定性

1.介紹

二十二碳六烯酸（DHA）是一種ω-3長(zhǎng)鏈多不飽和脂肪酸（ω-3 LCPUFA）。DHA具有很好的保健作用，如預(yù)防心血管疾病的發(fā)生、抗炎、促進(jìn)視覺(jué)和神經(jīng)發(fā)育、改善大腦功能、降低癌癥風(fēng)險(xiǎn)以及預(yù)防其他代謝和慢性疾病。然而，DHA的結(jié)構(gòu)由雙烯丙基亞甲基組成，所有-CH=CH-鍵均以順式構(gòu)型存在，故DHA在有氧、光照、熱等環(huán)境下很不穩(wěn)定。據(jù)報(bào)道，ω-3 LCPUFA氧化會(huì)形成對(duì)人體有害的化合物和難聞的異味，極易氧化和低水溶性會(huì)降低DHA的生物利用度，這都大大限制DHA了在加工食品和飲料中的利用。

近年來(lái)很多研究致力于研究包埋DHA的乳液載體系統(tǒng)，這類系統(tǒng)可用于包埋DHA，以提高其水溶性、物理化學(xué)穩(wěn)定性及其生物利用度。已開(kāi)發(fā)出越來(lái)越多的基于乳液的系統(tǒng)，這些系統(tǒng)具有不同的特性，以滿足特定加工應(yīng)用中膠囊成分的結(jié)構(gòu)和功能要求，包括多重乳液、膠體體、微團(tuán)簇、聚合物復(fù)合物、填充水凝膠微球和脂質(zhì)體。上述每種系統(tǒng)都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)。因此，應(yīng)根據(jù)應(yīng)用條件選擇合適的載體系統(tǒng)。一般來(lái)說(shuō)，蛋白乳液受環(huán)境條件的影響，如pH值、溫度和離子強(qiáng)度。乳狀液本質(zhì)上是熱力學(xué)不穩(wěn)定的系統(tǒng)。當(dāng)pH值接近吸附蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)（pI）時(shí)，或在存在高離子強(qiáng)度時(shí)，由于液滴之間的靜電斥力減少，可能發(fā)生聚結(jié)、絮凝、乳狀化和相分離。

Ningning Ma等人利用利用LumiSizer研究分析DHA乳液和微粒在不同的pH條件下的穩(wěn)定性。這也為DHA乳液設(shè)計(jì)和制造微粒提供理論和數(shù)據(jù)的支持，使得DHA今后可更好地添加在食品、飲料和醫(yī)藥產(chǎn)品中，發(fā)揮其有益的功能特性。

2.實(shí)驗(yàn)

2.1溶液制備

分別制備2 wt% NaCas（酪蛋白酸鈉）和2 wt% ALG（海藻酸鈉）溶液。通過(guò)將兩者與磷酸鹽緩沖液（1.0 mM，pH 7.0）混合，在50°C水浴中攪拌至少2小時(shí)，然后在4°C下儲(chǔ)存過(guò)夜，以確保*溶解。

DHA乳液和微粒的制備如圖1所示。

測(cè)試條件：NIR近紅外光源870nm、轉(zhuǎn)速2000 rpm，在10℃條件下測(cè)試30min。

3.結(jié)果與分析

依據(jù)空間和時(shí)間消光圖譜（STEP技術(shù)），通過(guò)多樣本分析測(cè)定pH值對(duì)單一DHA乳液和DHA微粒物理穩(wěn)定性的影響。STEP技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)在任意時(shí)間從上到下同時(shí)觀察整個(gè)樣品的狀態(tài)，并且已被證明是研究顆粒懸浮液和乳液的高效的分析技術(shù)。具體分析結(jié)果如圖所示，其中圖a為不同pH下乳液的穩(wěn)定性變化，圖b為不同pH下微粒的穩(wěn)定性變化。

從上圖中可以看出，DHA乳液和微粒的原始圖譜變化很大，無(wú)論是相同的樣品具有不同的pH值，還是相同的pH值具有不同的樣品。總的來(lái)說(shuō)，具有不同pH值的乳液最終透光率（最后一條綠色曲線）增加到約90%（圖a），高于微粒（圖b），這表明DHA微粒比單一乳液穩(wěn)定得多。尤其當(dāng)pH值接近或低于吸附的NaCas分子的pI（4.6）（pH值5.0-3.0）時(shí)，乳液的初始透光率（第一條紅色譜線）非常高，并且很快達(dá)到最終透光率，在pH值4.5時(shí)表現(xiàn)得更為明顯（圖a）。在離心過(guò)程中，NaCas包裹的DHA液滴移動(dòng)非常快，并在短時(shí)間內(nèi)形成上浮層。單一DHA乳液的物理穩(wěn)定性主要取決于其較大的粒徑以及在此pH范圍內(nèi)相對(duì)較小的zeta電位絕對(duì)值，因此DHA乳液中出現(xiàn)了較大的聚集和快速乳狀化。然而，從pH值5.0到3.5，DHA微粒的光譜幾乎沒(méi)有變化，其最終透光率小于10%（圖b）。因此，與單一DHA乳液相比，DHA微粒表現(xiàn)出更高的等電絮凝穩(wěn)定性和上浮穩(wěn)定性，這是因?yàn)锳LG能夠在NaCas包覆的DHA液滴和NaCas分子周圍形成高電荷層，同時(shí)其空間位阻和靜電排斥作用也加大了這一差異。有趣的是，DHA微粒在pH值為3.0時(shí)傾向于形成沉淀（圖b），這與所有其他樣品不同。原因可能是當(dāng)pH值低于ALG上帶負(fù)電羧基的pKa值，減弱了NaCas涂層DHA液滴、NaCas和ALG分子之間的靜電吸引，顯著增大了微粒的粒徑導(dǎo)致。

4 總結(jié)

LUMiSizer®分散體系分析儀，應(yīng)用STEP®技術(shù)，為DHA乳液的穩(wěn)定性分析提供了快捷有效的工具。不僅一次可以測(cè)試12個(gè)樣本，而且可多波長(zhǎng)(近紅外865nm+藍(lán)光410nm)靈活的應(yīng)用于樣品性能測(cè)試，為用戶可提供更多更深入的分析信息，大大提高了用戶的工作效率。