Fremstilling og stabilitet af resveratrolbelastet Pickering-emulsion stabiliseret af valnødprotein/ cistanche-ørkenericola polysaccharid-sammensatte nanopartikler

2 resultater og analyse

2.1 Karakterisering af WP/CDPS -sammensatte nanopartikler

Figur 1a viser den gennemsnitlige partikelstørrelse af WPN og alle WP/CDP'er sammensatte nanopartikler. PDI for alle nanopartikler er lavere end 0. 2, hvilket indikerer, at nanopartiklerne er ensartet fordelt [21]. Figur 1b viser dråbe -størrelsesfordelingen af ​​WP/CDPS -sammensatte nanopartikler og WPN. Alle nanopartikler viser en unimodal fordeling. Dråbestørrelsen af ​​WPN er ca. 17,20 μm, og dråbestørrelsen af ​​WP/CDPS -komposit -nanopartikler er signifikant mindre end WPN, hvilket indikerer, at CDP'er ændrer overfladen og formen på WP, hvor C4W1 har den største dropletstørrelse (8.891 μm). Størrelserne af C1W4, C3W2 og C2W3 er henholdsvis 7,063, 7. 868 og 8.631 μm. WP/CDPS -sammensatte nanopartikler dannet ved at kombinere CDP'er og WP har en mere kompakt struktur. Polysaccharider og proteiner er komplekeret til at danne hybridpartikler. Partiklerne kan irreversibelt adsorberes på olie-vandoverfladen for at danne en stærk og ordnet grænsefladestruktur. Polysaccharider og proteiner er kompleks. Interaktionerne mellem partikler, mellem emulgerede oliedråber og mellem emulgerede oliedråber og partikler kan stabilisere systemet markant [22].

Når WP -indholdet er større end CDP'er (C1W4, C2W3) eller mindre end CDP'er (C3W2, C4W1), viser dråbestørrelsen af ​​WP/CDP'er en stigende tendens med faldet i WP. C1W1 -nanopartikeldråbestørrelsen er den mindste ved 5,927 μm, hvilket er signifikant mindre end andre WP/CDP'er sammensatte nanopartikler. WP- og CDPS -partikler danner den bedste kombination til at dække dråbeoverfladen og danner en stabil struktur omkring dråbe, hvilket effektivt kan forhindre dråbe -aggregering og yderligere forbedre stabiliteten. Derfor er det optimale masseforhold af WP/CDPS -sammensatte nanopartikler 1: 1.
Zeta -potentialet for forskellige nanopartikeldispersioner er vist i figur 1C. WPN -suspension viser positiv ladning, mens CDPS -suspension viser negativ ladning. Dette indikerer, at WP- og CDP'er danner WP/CDPS-kerneskal-komposit-nanopartikler hovedsageligt gennem elektrostatisk interaktion. Efterhånden som forholdet mellem CDP'er øges, WP/CDPS -kompleks
Zeta -potentialet for de kombinerede nanopartikler faldt gradvist fra -22 mV til -37 mV.
Den lave inkorporeringsmængde af CDP'er kan neutralisere de positive ladninger på WP og svække den elektrostatiske frastødning af partiklerne. Efterhånden som CDPS -indholdet øges, falder ZETA -potentialet for WP/CDPS -sammensatte nanopartikler, hvilket kan tilvejebringe tilstrækkelig elektrostatisk frastødning mellem partikler til at forhindre deres aggregering.

Cistanche urteekstrakt med høj aktiv ingrediens

2.2 Grænsefladespænding af Pickering -emulsion

Grænsefladespænding, som en indikator for overfladeegenskaber, spiller en afgørende rolle i egenskaberne ved emulsioner [23]. Figur 2 viser grænsefladespændingen ændres med tiden for forskellige Pickering -emulsioner. Over tid faldt grænsefladespændingen for alle Pickering -emulsioner gradvist og stabiliserede sig derefter. Sammenligning af grænsefladespændingen under stabile betingelser viste grænsefladespændingen af ​​disse Pickering -emulsioner en tendens til første faldende og derefter forøgelse med stigningen i WP -indhold i de sammensatte nanopartikler.
C1W1R har den laveste grænsefladespænding og den højeste overfladeaktivitet. Den højere overfladeaktivitet forbedrer adsorptionseffektiviteten på grænsefladen, hvilket resulterer i den laveste grænsefladespænding ved adsorptionsbalance (11,88 mn/m). I sammendraget kan WP/CDPs -sammensatte nanopartikler med lav grænsefladespænding dannes under et passende WP/CDPS -masseforhold. Denne tendens er i overensstemmelse med forskningsresultaterne af grænsefladespændingen af ​​Zein/carboxylerede cellulosekomposit -nanopartikler af Qin Weili et al. [8]. Zein/carboxyleret cellulose -nanokrystallkomposit nanopartikler stabiliserede Zein Zein -emulsioner med et højere indhold af protein eller carboxylerede cellulose -nanokrystaller havde højere grænsefladespænding, hvilket indikerede lavere adsorptionseffektivitet af deres nanopartikler.

Fig. 2 Grænsefladespænding af Pickering -emulsion stabiliseret af WP/ CDPS -kompositnanopartikler

2.3 Indlejringseffektivitet af Pickering -emulsion

Som vist i figur 3 var indlejringseffektiviteten af ​​RT i WPR efter opbevaring i 35 dage 65,6%, hvilket indikerer, at enkelt WP som en emulgator også har en vis beskyttende virkning på RT. Indlejringseffektiviteten af ​​Pickering -emulsionen stabiliseret ved WP/CDPS -komposit -nanopartikler på RT oversteg 85%, hvilket var højere end WPR. Når WP/CDPS -forholdet var 4: 1 og 3: 2, var indlejringseffektiviteten af ​​RT efter opbevaring i 35 dage 89,2% og 88,6%, og når WP/CDPS -forholdet var 1: 4 og 2: 3, var henholdsvis integreringseffektiviteten efter opbevaring i 35 dage 86. 2% og 87,6%, henholdsvis. Sammenlignet med andre WP/CDPS -forhold var indlejringseffektiviteten på 1: 1 den højeste på 92,9% efter opbevaring i 35 dage. Zhang Yali et al. [24] anvendte Zein/Chitosan -partikelstabiliserede Pickering -emulsion til indlejring af RT. Eksperimentet beviste, at stabiliteten og vedvarende frigivelse af RT i dette emulsionssystem var bedre end RT -indlejret i nanoemulsion i den samme undersøgelse. I dette eksperiment, da tilføjelsesforholdet for WP/CDP'er var 1: 1, blev RT indkapslet i Pickering -emulsion, som havde bedre frie radikale rensningsaktivitet, belastningskapacitet og stabilitet. Det kan overvejes, at når tilføjelsesforholdet for WP/CDP'er var 1: 1, var det et effektivt leveringssystem for bioaktive forbindelser.

Fig. 3 Effekt af opbevaringstid på indkapslingseffektiviteten af ​​RT i emulsionen

2.4 Opbevaringsstabilitet af Pickering -emulsioner

Figur 4 viser ændringerne i opbevaringsstabiliteten af ​​WPR og WP/CDPS-sammensatte nanopartikelstabiliserede Pickering-emulsioner inden for 20 dage. De friske emulsioner stabiliseret med forskellige nanopartikler var ensartede og mælkehvid. En lille mængde vandlag optrådte i WPR efter 12 timer, hvilket gradvist steg med udvidelsen af ​​opbevaringstiden. Endelig blev der nået ligevægt ved 240 timer, og andelen af ​​emulsionslaget var 63,8%.

Dette skyldes hovedsageligt, at WP indeholder en stor mængde ikke-polære aminosyrer, hvilket får WP til at samle i emulsionen [25]. For WP/CDPS-komposit-nanopartikelstabiliserede emulsioner viste C1W1R den bedste opbevaringsstabilitet ved 480 timer med en emulsionslagets andel på 95,6%. Dette er i overensstemmelse med de grænsefladespændingsresultater, der er observeret i Pickering -emulsioner. Jo lavere grænsefladespænding, jo højere er overfladeaktiviteten af ​​de sammensatte nanopartikler. Forbedringen af ​​overfladeaktivitet spiller en nøglerolle i stabilisering af emulsionen. De sammensatte nanopartikler adsorberes effektivt ved olie-vand-grænsefladen, danner et beskyttende lag, reducerer aggregering og forbedrer stabiliteten af ​​Pickering-emulsionen [26-27]. Når CDPS -indholdet i de sammensatte nanopartikler er højt, falder emulsionens stabilitet. Ved 240 timer nåede emulsionslaget af C3W2R et stabilt niveau på 72,5%. Ved 300 timer nåede emulsionslaget på C4W1R et stabilt niveau på 75,7%. Dette skyldes hovedsageligt den høje hydrofobicitet af de sammensatte nanopartikler indeholdende højere CDP'er. Der er en stærk elektrostatisk frastødning i emulsionen, og den strukturelle stabilitet af de sammensatte nanopartikler er dårlig, hvilket resulterer i ustabiliteten af ​​emulsionen. Efterhånden som tiden går, flokkes og synker de sammensatte nanopartikler under handlingen med tyngdekraften. Opbevaringsstabiliteten af ​​C1W4R og C2W3R er bedre end C4W1R og C3W2R, og begge forbliver i en ensartet og stabil tilstand før 96 timer. De når en stabil tilstand ved henholdsvis 300 timer og 252 timer, og det endelige emulsionslagsforhold er ca. 92,6%. Derfor kan der dannes en mere stabil emulsion i C1W1R. Wu Bi et al. [28] forberedte en ny stivelsesbaseret Pickering-emulsion ved at modificere stivelse med octenyl succinat stivelse-anhydrid til indkapsling af RT. Dette system kan have en god vedvarende frigivelse på RT og kan forblive stabilt i 60 dage ved 4 ° C og 25 ° C med god centrifugering og fortyndingsstabilitet.

Fig. 4 Optrædener (a) og andel af emulgeret lag (b) af Pickering -emulsion stabiliseret af WP/CDPS -kompositnanopartikler ved 25 grader

2.5 Termisk stabilitet af Pickering -emulsion

Den termiske stabilitet af Pickering -emulsioner stabiliseret af WPR og WP/CDPS -kompositnanopartikler er vist i figur 5. Den indledende partikelstørrelse af WPR er 45,6 μm.
Den indledende partikelstørrelse af Pickering -emulsionen stabiliseret sig ved WP/CDPS -komposit -nanopartikler steg lidt. C1W1R har den mindste partikelstørrelse (53,8 μm). Når WP- eller CDPS -indholdet øges, øges den indledende partikelstørrelse af emulsionen, hvilket kan være relateret til deres tilsvarende sammensatte nanopartikler. Under varmebehandlingsprocessen ved forskellige temperaturer, når WP/CDPS-masseforholdet er 1: 1, er polysaccharider og proteiner komplekse for at danne hybridpartikler, og partiklerne er irreversibelt adsorberet på olie-vandoverfladen for at danne en stærk og ordnet interfacestruktur. WP Interaktionen mellem /CDPS danner et markant stabilt system. Partikelstørrelsen af ​​C1W1R ændrer den mindste med temperaturen, hvilket indikerer, at den har den bedste termiske stabilitet. Det viser, at C1W1R -kompositpartiklerne danner den stærkeste indpakningsstruktur uden for oliedråberne. Jo højere WP -indhold, partikelstørrelsen af ​​C1W4R og C2W3R øges også med stigningen i temperaturen. Hovedårsagen kan være, at varmebehandling forårsager protein -denaturering, udsætter hydrofobe grupper, fremmer aggregering mellem nanopartikler og inducerer dråbe -agglomerering. [29]. Efter varmebehandling viser forskellige Pickering -emulsioner forskellige grader af flokkulering, og graden af ​​flokkulering øges med stigningen i opvarmningstemperatur. Blandt de stabile emulsioner af forskellige sammensatte nanopartikler har C1W1R den mindste tilsyneladende ændring og den bedste termiske stabilitet.

I overensstemmelse med disse resultater, Lu Siyi et al. [30] anvendte pectin-walnut-proteinkompleksemulsion til at undersøge dets stabilitet og fandt, at efter 14 dages opbevaring var partikelstørrelsen af ​​curcumin-indkapslet pectin-walnut-proteinkompleks emulsion (D4, 3) en svag stigning uden faseseparation. Den curcumin-indkapslede valnutalbuminkompleksemulsion viste god stabilitet til NaCl-behandling (op til 300 mmol/L) og varmebehandling (op til 90 grader), hvilket indikerer, at komplekset er et effektivt leveringssystem til bioaktive forbindelser og kan bruges i vid udstrækning i funktionelle fødevarer.

Fig. 5 Partikelstørrelsesændring af Pickering -emulsion stabiliseret ved WP/ CDPS -sammensatte nanopartikler

2.6 Lipidoxidationsstabilitet af Pickering -emulsion

De primære produkter af lipidoxidation er en af ​​indikatorerne til bestemmelse af den oxidative stabilitet af emulsion [31]. Som vist i figur 6, med udvidelsen af ​​opbevaringstid, stabiliseres POV af Pickering-emulsioner med WP/CDPS-sammensatte nanopartikler i forskellige proportioner gradvist, hvilket blev forårsaget af auto-oxidation af olier.
Efterhånden som andelen af ​​CDP'er øges, falder POV for emulsionen markant først, hvilket indikerer, at CDP'er har den virkning at forsinke olieoxidation. Efterhånden som andelen af ​​CDP'er fortsætter med at stige, øges emulsionens POV gradvist; Når WP/CDPS -forholdet er 1: 1 (C1W1R), er produktionen af ​​POV lavest i emulsioner. Wang kørte [32] brugte te-polyphenols-starke nanopartikler til at stabilisere Pickering-emulsioner. Undersøgelsen fandt, at te -polyfenoler markant kan reducere POV i emulsionen og effektivt forsinke olieoxidation, hvilket er i overensstemmelse med afslutningen af ​​denne undersøgelse.

Fig. 6 POV af Pickering -emulsioner stabiliseret af forskellige WP/CDP'er sammensatte nanopartikler som en funktion af opbevaringstid op til 30 dage

2.7 Mikrostruktur af Pickering -emulsion

Mikrostrukturen af ​​Pickering -emulsionen fremstillet med WP/CDP'er i et masseforhold på 1: 1 og fordelingen af ​​RT i emulsionssystemet blev observeret af CLSM. Figur 7a er et stablingstilstand under samtidig excitation ved 488 nm og 633 nm, som vises i gult (overlejrede farver af grønt og rødt). Netværksstrukturen af ​​WP/CDP'er omkring de indpakkede oliedråber observeres, hvilket kan skyldes den stærke elektrostatiske interaktion mellem WP/CDP'er. Figur 7b viser et grønt billede af WPN farvet med FITC -proteinfarvestof under 488 nm bølgelængde -laser -excitation, hvilket indikerer, at der er et WPN -indpakningslag uden for olie -dråberne. Figur 7C viser et rødt billede af RT farvet med Nile Red under 633 nm laser excitation.
I CLSM -billedet kan det observeres, at de sfæriske oliedråber af WP/CDPS Pickering -emulsion spredes. Overlappende fluorescensmikrografer viser, at RT (rød del) er tæt indkapslet af WP/CDP'er (grøn del), hvilket indikerer, at WP/CDP'er med et masseforhold på 1: 1 kan adsorberes på olie-vand-grænsefladen for effektivt at stabilisere plukkeremulsionen. Yang Tang et al. [15] undersøgte en ny type spiselige høje interne fasemulsionsgel, der effektivt blev stabiliseret af unikke polysaccharid-proteinhybrid-nanopartikler og observeret sfærisk spredning svarende til emulsionen i undersøgelsen.

Fig. 7 Konfokale mikrografer af Pickering -emulsion stabiliseret med C1W1 -kompositnanopartikler

3 Konklusion

WP/CDPS -sammensatte nanopartikler blev konstrueret under anvendelse af WP og CDP'er, og Pickering -emulsioner blev fremstillet med dem som stabilisatorer, og deres stabilitet og RT -indkapslingshastighed blev yderligere undersøgt. Dråberstørrelsen af ​​WP/CDPS -sammensatte nanopartikler var signifikant mindre end WPN. CDP'er ændrede overfladen og formen af ​​WP og kombineret med WP for at danne en mere kompakt struktur af WP/CDPS -komposit -nanopartikler, som effektivt kan forhindre dråbe -aggregering og yderligere forbedre stabiliteten. Blandt dem, da masseforholdet mellem WP og CDP'er var 1: 1, var den gennemsnitlige partikelstørrelse af Pickering -emulsionen den mindste (5,927 μm), grænsefladespændingen var den laveste (11,88 mn/m), og den havde god opbevaringsstabilitet og termisk stabilitet. Efter 480 timers opbevaring var emulsionsstratificeringshastigheden 95,6%. Under varmebehandlingen ved forskellige temperaturer ændrede emulsionspartikelstørrelsen af ​​C1W1R mindst med temperaturen. CLSM -testresultater viser, at WP/CDP'er effektivt kan indkapsle RT. RT -indlejringseffektiviteten af ​​Pickering -emulsion stabiliseret ved WP/CDPS -kompositnanopartikler oversteg 85%, hvilket var højere end WPR -emulsion. RT -indlejringseffektiviteten var så høj som 92,9% efter opbevaring i 35 dage.

Referencer:

[1] Tian BR, Liu J Y. Resveratrol: En gennemgang af plantekilder, syntese, stabilitet, ændring og fødevareanvendelse [J]. Journal of the Science
af mad og landbrug, 2020, 100 (4): 1392-1404. Doi: 10.1002/jsfa.10152.
[2] Tian Yanjie, Shi Aimin, Liu Hongzhi, et al. Forskningsfremskridt på bioaktiviteten af ​​resveratrol og dets leveringssystem [J]. Fødevarevidenskab, 2023, 44 (1): 371-379. Doi: 10.7506/spkx 1002-6630-20220308-104.
[3] Xie ZF, Chen X. Sunde fordele og spiselige leveringssystemer OfResveratrol: En gennemgang [J]. Food Reviews International, 2023, 39 (7): 3879-3905. Doi: 10.1080/87559129.2021.2013873. [4] Kumar S, Chang YC, Lai KH, et al. Resveratrol, et molekyle med antiinflammatoriske og anticanceraktiviteter: naturligt produkt til kemisk syntese [J]. Aktuel medicinsk kemi, 2021, 28 (19): 3773-3786. Doi: 10.2174/0929867327999200918100746. [5] Huang XL, Liu Y, Zou Y, et al. Indkapsling af resveratrol i zein/pectin-kerne-shell nanopartikler: stabilitet, biotilgang og antioxidantkapacitet efter simuleret gastrointestinalDigestion [J]. Food Hydrocolloids, 2019, 93: 261-269. Doi: 10.1016/j.foodhyd.2019.02.039.
[6] Meng Lingli, Zhang Han, Hou Huijing, et al. Effekt af ovalbumin-gallinsyre-dextran-copolymeron Stabiliteten og antioxidantaktiviteten af ​​resveratrol [J]. Fødevarevidenskab, 2022, 43 (16): 135-144. Doi: 10.7506/spkx 1002-6630-20220320-235.
[7] Chen FP, Li BS, Tang C H. Nano -kompleksation mellem curcumin og sojaproteinisolat: indflydelse på curcumin -stabilitet/biotilgængelighed og in vitro proteinfordøjelighed [J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2015, 63 (13): 3559-3569. Doi: 10.1021/acs.jafc.5b00448.

[8] Qin WL, Tang ST, Chen CW, et al. Fremstilling og karakterisering af kanel -essentiel olie Pickering -emulsion stabiliseret af Zein/carboxylerede cellulose -nanokrystaller sammensatte nanopartikler [J]. Fødevarehydrokolloider, 2024, 147: 109321. Doi: 10.1016/j.foodhyd.2023.109321.