專利名稱：含有植物精油的納米乳液和納米顆粒及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及含有植物精油的納米乳液和納米顆粒，并更具體地涉及這樣的納米乳液、納米顆粒、及它們的制備方法，所述納米乳液通過使用乳化劑和水溶性生物聚 合物將提供生理活性的植物精油制成納米乳液來改善功能成分的穩(wěn)定性和內(nèi)部利用度 (availability)，所述納米顆粒能夠?qū)υ摷{米乳液賦予穩(wěn)定性。
背景技術(shù)：
植物精油通常是指通過物理方法從具有芳香的植物分離的揮發(fā)性物質(zhì)。植物精 油的分離中最常用的方法是蒸汽蒸餾法。蒸汽蒸餾法是指使用水或有機(jī)溶劑將含有植物 精油餾分的原材料加熱和回流至高于溶劑沸點的溫度，從而可根據(jù)沸點的不同獲得具有 不同分子量的餾分。這種植物精油具有多種用途。換句話說，植物精油已用作各種目的， 例如作為利用其抗生作用和抗真菌作用的組合物、殺滅昆蟲的用途、芳香療法的用途等 (Wang L ,Li.，Zhang G.Dong J. and Eastoe J. (2007)Oil-in-water nano emulsions for pesticideformations. J. Colloid Interface Sci·314(1) :230_235)。最近，已關(guān)注數(shù)種功能性食品。功能性食品是指除了食品的營養(yǎng)功能或味道功能 之外還增強(qiáng)生物學(xué)功能的一類食品。通常，功能食品可定義為在攝取它們時有效地影響個 人健康、體育活動能力、精神狀態(tài)和營養(yǎng)，從而充分顯示對活體的生物學(xué)調(diào)節(jié)功能例如疾 病預(yù)防和治療等的一類食品。具體地說，最近已關(guān)注了許多香料的精油組分。在韓國最 廣泛使用的香料包括辣椒(capsicum annum L.)、蒜(Alliul sativum L.)、姜(Zingiber officinale)、洋蔥(Allium capa)等。有科學(xué)證據(jù)表明，香料的辛辣組分提供生理活性 (Srinivasan, K. (2005)Spices as influencers of body metabolism :an overview of threedecades of research. Food Research International 38:77—86)。因此，在功會邑性 食品材料工業(yè)領(lǐng)域中主要關(guān)注點之一是使用香料作為原材料來尋找生理材料。香料精油 組分的辣椒素、烯丙基硫醚、二烯丙基硫醚、二烯丙基二硫醚等已知為提供有效生理活性的 組分(Srinivasan K. (2005) Spices as inf luencers ofbody metabolism an overview of three decades of research. Food ResearchInternational 38:77-86)。在食品令頁域 其作為生理活化化合物的利用度和利用技術(shù)不斷提高。辣椒中含有約0.5%辣椒素同系 物形式的辣椒素，其中辣椒是在韓國最廣泛用于調(diào)節(jié)食品辣味的香料。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，辣椒素 提供各種生理活化作用，例如加速能量代謝作用、抗氧化活性、改善血脂分布的作用、免疫 調(diào)節(jié)作用、抗癌活性、基因表達(dá)的調(diào)節(jié)作用、改善食欲的作用、促進(jìn)唾液分泌作用、加速腸蠕 動運動的作用、氯化鈉攝取的降解作用、由Ca2+引起的血管擴(kuò)張和血管收縮作用、促進(jìn)胃液 分泌的作用、提高鈣吸收速率的作用、降低膽固醇、抗高血壓等(Surh Y. J.，Lee R. C，Park K. K. ,Mayne S. Τ. ,Liem A. & Miller J. A. (1995)Chemoprotective effects of capsaicin and diallyl sulfideagainst mutagenesis or tumorigenesis by vinyl carbornate andN-nitrosodimethylamine. Carcinogenesis 16 :2467_2471 ；Yu R. , Choi Μ. A. , Kawada Τ. , Kim B. S. , Han I. S. & Yoo H. (2002) Inhibitory effect of capsaicinagainstcarcinogen-induced oxidative damage in rats. Journal of Food ScienceNutrition 7 67-71 ；Lejeune Μ.P.G.，Kovacs Ε.Μ.R.，& Westerterp-Pantenga Μ. S. (2003) Effect of capsaicin on substrate oxidation and weight maintenance aftermodest body-weight loss in human subjects.The British journal of nutrition 90 651-659 ；Asai Α.，Nakagawa K.，& Miyanawa Τ. (1999)Antioxidant effects ofturmeric， rosemary and capsicum extracts on membrane phospholipidperoxidation and liver lipid metabolism in mice. Bioscience, Biotechnology, andBiochemistry 63: 2118-2122 ；Reilly C. Α.，Ehlhardt，W. J.，Jackson，D. A.，Kulanthaivel，P.，Mutlib，A.E.， Espina，R. J.，Moody, D. E.，Crouch, D. J.，&Yost，G. S. (2003)Metabolism of capsaicin by cytochrom P450 prepares noveldehydrogenated metabolites and decrease cytotoxicity to lung and liver cells.Chemical Research in Toxicology 16: 336-339 ；Henry C. J. & Emery,B. (1986)Effect of spiced food on metabolic rate. Human Nutrition. Clinical Nutrition 40 :165_168 ；Tanaka N. (2001)Nonirritating skin care compositions containingcapsaicinoids for atopic dermatitis and controlling pruritus in rough skin. Japanese Kokai Tokkyo Koho 8 :2000_2013 ；Molina—Torres J. ， Garcia-Chavez A. ， & Ramirez-Chavez, Ε. (1999)Antimicrobial properties of alkamides present inflavoring plants traditionally used in Mesoamerica :Affinin and capsaicin. Journalof Ethnopharmacology 64 :241_248)。而且，己經(jīng)在二十世鄉(xiāng)己四十 年代后期發(fā)現(xiàn)，辣椒素起初具有強(qiáng)烈剌激性，但隨著時間的推移卻發(fā)揮止痛作用。此后，已 經(jīng)進(jìn)行通過合成辣椒素衍生物來幵發(fā)新型止痛藥的研究。烯丙基硫醚是散發(fā)辛辣氣味的 無色液體，其在水中溶解不良，但能與有機(jī)溶劑例如醇或醚混合。已知二烯丙基二硫醚具 有優(yōu)異的抗菌作用、抗微生物作用和改善血液循環(huán)以及預(yù)防成人病的作用(Marti' nez Μ. C,Corzo N. ,and Villamiel Μ. (2007)Biological properties of onions and garlic. Trends in Food Science & Technologyl8 :609_625)。酸賴氨酸為產(chǎn)生獨特氣味和蒜藥效 的主要成分，其不存在于天然狀態(tài)的蒜中；然而，如果將蒜破壞，蒜氨酸(alin)則通過稱作 蒜苷酶的酶轉(zhuǎn)化為醛賴氨酸。特別地，由于發(fā)現(xiàn)醛賴氨酸可發(fā)揮抗氧化劑的作用，其受到關(guān) 注(Marti' nez Μ. C,Corzo N. ,& Villamiel Μ. (2007)Biological properties ofonions and garlic. Trends in Food Science & Technology 18:609-625)。然而，由于酸賴氨酸 不溶于水，難以制造為可以容易攝取的產(chǎn)品，并且由于其具有強(qiáng)的腸刺激作用并具有特殊 和強(qiáng)烈的氣味，其難以通過一般方法應(yīng)用于食品。使不溶于水的物質(zhì)穩(wěn)定化并提高其吸收的方法之一是將它們制成乳液。乳液是指 由細(xì)顆粒制成的一種液體分散在另一液體中的體系。當(dāng)由水和油產(chǎn)生乳液時，其廣義上分 為油分散在水中的水包油型(0/W)和水分散在油中的油包水型(W/0)。水和油的乳液通過 對水和油的混合物進(jìn)行強(qiáng)烈搖動和混合而形成。這種乳液是不穩(wěn)定的。乳液不穩(wěn)定的因素 包括三種類型形成顆粒附聚物的絮凝、乳狀液的分層和顆粒的聚結(jié)，所述乳狀液的分層將 混合物保持為分離狀態(tài)并根據(jù)兩個體系的相對密度將顆粒集中在乳液的表面或底部。乳化劑用于使乳液穩(wěn)定。大部分乳化劑是表面活性劑。食品乳液通?？赏ㄟ^對由油、水和乳化劑制成的混合物施加機(jī)械能量或超聲能量來制備，其中已知該乳液是不透明 的并在預(yù)定時期內(nèi)具有穩(wěn)定性，但是其具有熱力學(xué)不穩(wěn)定的特征，因而不具有長期的穩(wěn)定性。在食品工業(yè)領(lǐng)域中制造乳液的另一問題是可使用乳化劑的限制。換句話說，許多 乳化劑不允許用于食品且一些允許使用的乳化劑僅可以在非常低的濃度下使用。而且，在 主要使用大豆油作為乳化劑用于制造食品工業(yè)中乳液的情況下，與短鏈或中鏈脂肪酸相 比，存在難以溶解許多包含于大豆油中的作為長鏈脂肪酸的甘油酯的缺點。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題因此，本發(fā)明的目的是提供能夠穩(wěn)定食品中的功能成分并使基于適合用于食品的 材料的內(nèi)部吸收最大化的納米乳液及其制備方法。本發(fā)明的另一目的是提供能夠減小強(qiáng)烈腸反應(yīng)和食品中功能成分氣味的納米乳 液及其制備方法。本發(fā)明的又一目的是提供通過進(jìn)一步提高食品中功能成分的穩(wěn)定性而能夠長期 保存并較容易應(yīng)用于其它食品的納米顆粒及其制備方法。技術(shù)方案為實現(xiàn)所述目的，提供這樣的納米乳液、納米顆粒以及它們的制備方法，所述納米 乳液能夠通過親水性生物聚合物減小腸刺激作用并同時通過使用乳化劑和該親水生物聚 合物將食品中的功能成分制成納米乳液而提高食品中功能成分的穩(wěn)定性和吸收，所述納米 顆粒能夠通過對該納米乳液進(jìn)行溶劑沉淀或真空凍干來進(jìn)一步提高穩(wěn)定性并能夠以來自 該納米乳液的粉末形式容易地應(yīng)用于其它食品。下面，將具體描述本發(fā)明。納米技術(shù)是指使用新性質(zhì)和現(xiàn)象等產(chǎn)生納米級有用材料或開發(fā)新材料的超細(xì)加 工技術(shù)?！凹{米”是源自表示矮小的毫微米的詞，其目前用作表示十億分之一米的單位。納 米技術(shù)是超過表示百萬分之一的微米的精細(xì)技術(shù)，其探索納米尺寸材料的獨特性質(zhì)或現(xiàn)象 并對納米材料進(jìn)行排列組合以建立新的技術(shù)領(lǐng)域。納米技術(shù)作為國家研究課題自從二十世 紀(jì)九十年代在發(fā)達(dá)國家被廣泛關(guān)注，并且是整個科學(xué)界最活躍的研究領(lǐng)域之一。已經(jīng)進(jìn)行 將納米技術(shù)應(yīng)用于食品領(lǐng)域的嘗試。因此，最近國際上開始了納米食品的開發(fā)，即這樣的技 術(shù)開發(fā)，其能將食品中的功能成分傳送到體內(nèi)特定器官并同時保持活性直至該食品中的功 能成分在體內(nèi)達(dá)到最終的消化和吸收階段。最近，已經(jīng)關(guān)注了許多功能食品并且已經(jīng)展示了許多在功能食品中提供生物活性 的功能成分。功能成分的實例可包括胡蘿卜素、黃體素、膳食纖維、類黃酮化合物、植物甾烷 醇(stanol)、植物雌激素、殼聚糖、甲殼質(zhì)、?；撬?、芝麻素等，其中它們中的大部分不溶于 水，因此難以制備為容易攝取的產(chǎn)品。特別地，由于香料的精油中存在的功能成分具有各種功能且首要的功能是作為抗 氧化劑，因此已積極地對其進(jìn)行了研究。例如，對于辣椒素，報道了如下內(nèi)容有關(guān)攝取辣椒 素之后體內(nèi)生理活性變化，心率變化，以及穩(wěn)定狀態(tài)下、運動狀態(tài)下和恢復(fù)狀態(tài)下能量代謝 變化的研究；大鼠游泳訓(xùn)練之后由于施用辣椒素而對血清肌酸磷酸激酶(CPK)和乳酸脫氫 酶活性的影響；抑制食品中病原菌生長的能力；辣椒素對體內(nèi)能量代謝和脂類氧化的影響等。
能夠通過應(yīng)用納米技術(shù)使不溶于水的功能成分穩(wěn)定或者提高其吸收效率的方法 是制備納米乳液。與乳液或微乳液相比，納米乳液具有許多優(yōu)點。乳液是不透明的，其顆粒尺寸為0. 2 0. 5 μ m，該乳液只在預(yù)定時間段內(nèi)具有穩(wěn) 定性但卻是熱力學(xué)不穩(wěn)定的，而納米乳液與一般乳液相比則是熱力學(xué)穩(wěn)定的并具有光學(xué)分 布，因此其表現(xiàn)為透明溶液狀態(tài)且其顆粒尺寸為5 lOOnm。而且，納米乳液與親水或疏水 部分持續(xù)自組裝以保持更穩(wěn)定的乳液狀態(tài)。由于納米乳液的顆粒非常小，重力加速度和布朗運動顯著減小，不會導(dǎo)致乳狀液 的分層或沉降現(xiàn)象和聚結(jié)現(xiàn)象，從而不會導(dǎo)致分散狀態(tài)的分離。由于形成納米乳液的小顆 粒具有不變的性質(zhì)，抑制了聚結(jié)現(xiàn)象的發(fā)生，從而防止了表面聚結(jié)。與現(xiàn)有微乳液相比，納 米乳液使活性材料的穩(wěn)定性較高，使其可以提供內(nèi)部利用度提高的效果。能夠制造納米乳液的方法是本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的。這種方法可包括攪拌法、 高壓均化法、超高壓法、微通道通過法等。攪拌法可以低能量制備納米乳液。在高壓均化法 中，由于活塞的操作而產(chǎn)生的高壓流體快速通過閥門處的小間隙同時由于突然壓降所造成 的氣蝕、湍流和剪切力而破裂為具有納米尺寸的細(xì)顆粒，從而使液體組分處于完全均勻的 狀態(tài)。乳化劑用于制備納米乳液，但是可以使用的乳化劑類型是有限制的?？墒褂玫娜?化劑可包括大豆磷脂(卵磷脂)、蔗糖脂肪酸酯、甘油脂肪酸酯、脫水山梨糖醇脂肪酸酯、聚 甘油脂肪酸酯、硬脂?；樗徕}(calcium stearoyllactylate)等。存在許多食品領(lǐng)域中 乳化劑的使用只可以在低濃度下進(jìn)行的情況下。例如，在丙二醇的情況下，對于Ikg的食品 不可以使用Ig以上。優(yōu)選地，本發(fā)明使用脫水山梨糖醇脂肪酸酯作為乳化劑。非離子表面活性劑脫水山梨糖醇脂肪酸酯根據(jù)與脫水山梨糖醇結(jié)合的脂肪酸的 類型和數(shù)目以及酯度而具有不同的性質(zhì)和用途。市售有脫水山梨糖醇單酯。與脫水山梨糖 醇結(jié)合的脂肪酸包括月桂酸(吐溫20)、軟脂酸(吐溫40)、硬脂酸(吐溫60)、和油酸(吐 溫80)。特別地，本發(fā)明優(yōu)選使用吐溫60或吐溫80作為乳化劑。在吐溫20或吐溫40的情 況下，更適合制造化學(xué)結(jié)構(gòu)為油包水型(W/0)的乳液，但不適合制造本發(fā)明中提供的水包 油型(0/W)乳液，因為植物精油未良好地溶于生物聚合物且不容易產(chǎn)生乳液的分離。根據(jù)本發(fā)明的納米乳液的一個優(yōu)點提高了食品中功能成分的穩(wěn)定性和內(nèi)部吸收 效率，并且可以通過使用生物聚合物調(diào)節(jié)納米乳液的粒徑以保持食品中功能成分的活性直 至該功能成分被輸送至人體的靶向器官而用作食品中功能成分的新概念輸送體。優(yōu)選地， 該生物聚合物是水溶性的。使用水溶性生物聚合物可以提高食品中功能成分的內(nèi)部吸收并 且可以較容易地制備容易攝取的產(chǎn)品。水溶性生物聚合物包覆具有強(qiáng)烈辛辣的植物精油以 緩慢釋放所述精油的成分并顯示出遮蔽效應(yīng)，從而在攝取它時不刺激人的喉嚨，并且可以減小由包含于香料中的精油的功能成分而引起的腸刺激作用，且可以減少僅存在精油的功 能成分時產(chǎn)生的強(qiáng)烈氣味，以解決不愿意攝取的問題?？捎糜诒景l(fā)明的水溶性生物聚合物 包括殼聚糖、褐藻酸、纖維素、角叉膠、明膠、阿拉伯膠、果膠、瓜爾豆膠等。而且，在納米乳液含有生物聚合物的前提下，可提供由生物聚合物自身提供的 功能性特性，例如抗菌性、抗氧化性、膳食纖維的攝取等。本發(fā)明的水溶性生物聚合物以 0. 05 1. 0重量％的溶液使用并且通過溶于蒸餾水而制備。如果加入的水溶性聚合物低 于0. 05重量％，則通過加入水溶性聚合物引起的腸刺激作用的減小和精油強(qiáng)烈氣味的減小弱；如果加入的水溶性聚合物超過1. O重量％，則乳液的粒徑變得過大，從而形成微米單位的非均勻乳液。在使用水溶性生物聚合物作為基礎(chǔ)材料的納米乳液制造中，對制造納米 乳液具有最大影響的三個條件即水基、油基、和乳化劑應(yīng)該以恒定的比率混合以形成納米 尺寸的穩(wěn)定乳液。在本發(fā)明中，水基為水溶性生物聚合物溶液，油基為植物精油，且乳化劑 為脫水山梨糖醇脂肪酸酯。在本發(fā)明中，植物精油與乳化劑的混合比優(yōu)選為1 3 1 5。當(dāng)該混合比為 1 1或1 2時，形成二次顆粒，形成不穩(wěn)定乳液，粒徑超過lOOOnm，且油相和水相彼此分 離。當(dāng)該混合比超過1 5時，植物精油中的功能成分相對于乳化劑的量變得過小。根據(jù) 本發(fā)明的研究，可以認(rèn)識到由0. 03 0. 3重量％的植物精油、0. 09 1. 5%的乳化劑、和 0. 05 1. O重量％的水溶性生物聚合物、以及余量的水制成的納米乳液具有上述作用。本發(fā)明的納米乳液除了單層之外還可制備為雙層和三層。雙層和三層納米乳液可 通過如下方法制備制造單層納米乳液，處理氯化鈣、并加入另一種水溶性生物聚合物，其 中當(dāng)處理氯化鈣時該反應(yīng)變大，從而較容易制備雙層納米乳液。由于單層上雙層的包封率 提高，制備雙層納米乳液時使用的水溶性生物聚合物優(yōu)選具有不同的電荷。制備雙層納米 乳液并然后對其進(jìn)行離心，僅取上層清液，從而除去微米尺寸的顆粒。三層納米乳液通過如 下方法制備制造雙層納米乳液并然后加入另一水溶性生物聚合物溶液。與單層納米乳液 相比，雙層和三層納米乳液可形成更穩(wěn)定的形式的納米乳液并且可降低食品中功能成分的 吸收和分解速率，提高內(nèi)部利用度。為了將本發(fā)明的納米乳液應(yīng)用于食品，優(yōu)選該納米乳液對熱處理是穩(wěn)定的，因為 大部分食品在食品制造的最后步驟中都要經(jīng)歷熱處理以滅菌。而且，對一般飲料產(chǎn)品進(jìn)行 調(diào)節(jié)并使其以PH 4至5的最佳范圍出售，特別地，納米乳液優(yōu)選在pH 4至5的范圍內(nèi)穩(wěn)定 以應(yīng)用于飲料產(chǎn)品?？梢哉J(rèn)識到，本發(fā)明的納米乳液對于熱處理和上述PH范圍是穩(wěn)定的， 如以下研究結(jié)果所示。通過溶劑沉淀法(例如乙醇或丙酮等)或者通過真空凍干法回收本發(fā)明的納米 乳液，使其可以納米顆粒制備，其中粉末形式的納米顆粒比納米乳液的穩(wěn)定性進(jìn)一步提高， 從而具有可以長期儲存并且可以較容易應(yīng)用于數(shù)種食品的優(yōu)點(Galindo-Rodriguez S.， Allemann E. ， Fessi H. ， &Doelker Ε. (2004)Physicochemical parameters associated with nano particle formation in thesalting-out， emulsification—diffusionm and nanoprecipitation methods. Pharmaceutical Research 21:1428-1439)。根據(jù)本發(fā)明制 備的納米顆?？赏ㄟ^加入飲用水而出售。根據(jù)本發(fā)明人的研究結(jié)果，由于根據(jù)本發(fā)明制備 的納米乳液具有非常透明的紅色，研究結(jié)果顯示納米乳液用于飲料工業(yè)時能夠滿足消費者 接受度和滿意度的產(chǎn)品使用可能性。而且，納米乳液可以用作調(diào)味組分并且可以用作食品 (例如各種餅干、口香糖、面包或黃油等)的食品添加劑。而且，由于本發(fā)明的納米顆粒由基 于水溶性生物聚合物的納米乳液制備，當(dāng)該納米顆粒再次分散在水中時，其溶解良好，從而 可非常容易地應(yīng)用于食品。有益效果本發(fā)明將具有許多在功能食品中提供生物活性的功能成分的植物精油制成基于 水溶性生物聚合物的納米乳液，以最大化該功能成分的穩(wěn)定性和內(nèi)部吸收并減小食品中存 在功能成分時(特別是香料中只有精油成分時)能夠產(chǎn)生的強(qiáng)烈氣味，以解決不愿意攝取的問題。而且，水溶性生物聚合物在納米乳液制造中用作基礎(chǔ)材料以減小香料中精油的腸 刺激作用，并同時提供由生物聚合物自身提供的功能，例如抗菌性、抗氧化性等。特別地，當(dāng) 納米乳液制備成納米顆粒時，可進(jìn)一步提高穩(wěn)定性，并且由于粉末形式的原因可容易地應(yīng) 用于其它食品。


根據(jù)以下結(jié)合附圖給出的優(yōu)選實施方式的描述，本發(fā)明的上述和其它目標(biāo)、特征 和優(yōu)點將變得顯而易見，在附圖中圖1是本發(fā)明納米乳液的制備方法的總流程圖。圖2顯示納米乳液的粒徑隨辣椒油樹脂與吐溫80的混合比變化的測量結(jié)果。圖3顯示在75°C下熱處理之后納米乳液的粒徑隨辣椒油樹脂與吐溫80的混合比 變化的測量結(jié)果。圖4顯示納米乳液的粒徑隨辣椒油樹脂與吐溫80的加入比變化的測量結(jié)果。圖5顯示納米乳液的粒徑隨殼聚糖溶液的濃度變化的測量結(jié)果。圖6 (a)顯示納米乳液的粘度隨殼聚糖溶液的濃度變化的測量結(jié)果，且圖6(b)顯 示在75°C下熱處理之后納米乳液的粘度隨殼聚糖溶液的濃度變化的測量結(jié)果。圖7顯示納米乳液的粘度和粒徑隨PH值變化的測量結(jié)果。圖8顯示納米乳液的粒徑隨熱處理變化的測量結(jié)果。圖9顯示使用不同生物聚合物制備的納米乳液的粒徑的測量結(jié)果。圖10顯示雙層納米乳液和三層納米乳液的制備方法的實例。圖11顯示包封效率隨制造雙層納米乳液中殼聚糖溶液的濃度變化的測量結(jié)果。圖12顯示粒徑隨制造雙層納米乳液中殼聚糖溶液的濃度變化的測量結(jié)果。圖13顯示再次溶解雙層納米顆粒之后粒徑的測量結(jié)果。圖14顯示納米乳液的原子力顯微鏡的測量結(jié)果。
具體實施例方式下面，將參考附圖對本發(fā)明的實施方式進(jìn)行具體描述。下面，將參考實施方式對本發(fā)明進(jìn)行具體描述。然而，實施方式是用于說明本發(fā)明 的，因此，本發(fā)明的范圍不受其限制。實施方式11納米乳液的制備將辣椒油樹脂和吐溫80以不同的混合比(1 3,1 4,1 5)混合并在150rpm 下攪拌3分鐘。以不同加入比(0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0% )向該混合溶液加入殼 聚糖溶液并在上述轉(zhuǎn)速下攪拌3分鐘，然后在50°C的水浴中反應(yīng)1分鐘，從而產(chǎn)生混合物。 使用超聲設(shè)備(sonic dismembrator Model 500，F(xiàn)isherscientific, USA)將該混合物在 45%振幅、30W和4°C的條件下超聲波處理3分鐘，從而產(chǎn)生水包油型(0/W)的納米乳液。本 文中的加入比是指辣椒油樹脂和吐溫80相對于殼聚糖溶液總量的加入含量。例如，加入比 0. 4%是指向辣椒油樹脂吐溫80 = 1:4的混合溶液0. 4g中加入殼聚糖溶液100ml。與 以上內(nèi)容相同。實施方式21納米乳液穩(wěn)定件的測量
為了測量納米乳液的穩(wěn)定性，測量粒徑和粘度。粒徑使用能夠測量3nm 6 μ m尺寸的光散射粒徑分析器(NanotracTM250， Microtrac Inc. USA)在 25°C下測量 5 分鐘。豐占度<吏用豐占度計(Brookfield DV-II+, Brookfield engineering laboratory Inc.，USA)由2號軸測量并由通過在25°C、20rpm下反應(yīng)1分鐘而使扭矩為10%以上的范 圍內(nèi)的cp值表示。實施方式31辣椒油樹脂/吐溫80的混合比的影響在75°C下進(jìn)行熱處理之后，通過前述方法測量由辣椒油樹脂與吐溫80的混合比 為1 3、1 4和1 5制備的納米乳液的粒徑。隨著吐溫80的混合比的增加，納米乳液 的尺寸是小的，但是通過使辣椒油樹脂與吐溫80的混合比為1 4和1 5制備的各種納 米乳液形成為尺寸52. Inm和13. 32nm的均勻穩(wěn)定的納米乳液。在75°C下熱處理15分鐘之后的納米乳液的穩(wěn)定性隨著吐溫80的混合比增加而提 高。通過使辣椒油樹脂與吐溫80的混合比為1 5制備的納米乳液的粒徑為16. 06nm，但 是該粒徑和熱處理之前的粒徑幾乎沒有差別。然而，以1 3的混合比制備的納米乳液的 粒徑通過多糖的聚合大幅度地從220. 3nm增加至1139nm。t施方式41 椒油樹脂/ Π+.^ 80的力D入比/奪仆』M諸存穩(wěn)定十牛通過將混合比為1 4的辣椒油樹脂和吐溫80以0. 2%,0. 4%,0. 6%,0. 8%、和 1. 0%的加入比與0. 2重量％殼聚糖溶液混合來制備納米乳液，然后將該納米乳液在25°C 下儲存7天。此后，通過上述方法測量該納米乳液的粒徑。然而，在0.2%的加入比下形成 不穩(wěn)定的乳液且一些納米乳液的粒徑在儲存期間變化，但是在0.4%以上的加入比下形成 穩(wěn)定的乳液(圖4)。實施方式51殼聚糖溶液濃度的影響通過將混合比為1 4的辣椒油樹脂和吐溫80以0.4%的加入比與0.05重量％ 0. 2重量％的殼聚糖溶液混合來制備納米乳液，并通過上述方法測量其粒徑。在形成納米乳 液中，在0. 05重量％ 0. 2重量％范圍的殼聚糖溶液中粒徑差別小，在12. 94nm 17. 67nm 的范圍內(nèi)(圖5)。通過將混合比為1 4的辣椒油樹脂和吐溫80以0.4%的加入比與0.05重量％ 0. 2重量％的殼聚糖溶液混合而制備納米乳液，在75°C下對該納米乳液進(jìn)行熱處理15分鐘 之后測量粘度。隨著殼聚糖溶液濃度的增加，該納米乳液的粘度減小，并且隨著儲存時間的 增加其粘度減小(圖6(a))。在75°C下熱處理15分鐘的情況下，該納米乳液的粘度因多糖 的分解而減小(圖6(b))。實施方式61隨pH變化的穩(wěn)定性通過將混合比為1 4的辣椒油樹脂和吐溫80以0. 4%的加入比與0. 2重量％的 殼聚糖溶液混合，然后將PH調(diào)節(jié)為3、4、5和6來制備納米乳液。制得的納米乳液的粒徑和 粘度通過上述方法測量。隨著PH從3增加至6，該納米乳液的粒徑增加，但是在儲存4天之 后其粒徑減小，使得其粒徑彼此相似，為15. 45nm 22. 53nm。推測殼聚糖由于pH低而化學(xué) 分解是導(dǎo)致該結(jié)果的原因。而且，粒徑變化顯示與隨著儲存時間的增加而減小的粘度測量 結(jié)果相關(guān)(圖7)。實施方式71熱處理的影響
通過將混合比為1 4的辣椒油樹脂和吐溫80以0. 4%的加入比與0. 2重量％ 的殼聚糖溶液混合來制備納米乳液，然后使該納米乳液在50°C、75°C和IOCTC下經(jīng)歷熱處 理15分鐘。在50°C、75°C和100°C進(jìn)行熱處理的情況下，隨溫度的升高，各納米乳液的粒徑 增加至66. 30nm、63. 40nm和93. 60nm(圖8)。因此，在50°C以上的熱處理中，可以證實納米 乳液的膠束結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，從而其穩(wěn)定性略微低；然而，即使在高溫?zé)崽幚淼那闆r下，也顯示出 IOOnm以下的納米乳液的形成可能性和納米乳液用于食品的可能性。實施方式81使用各種精油制造納米乳液除了辣椒油樹脂之外，還使用姜精油和蒜精油，通過0.05重量％殼聚糖溶液和 0. 05重量％褐藻酸制備納米乳液。其粒徑為24. 9Inm 35. 80nm,因此每種類型的粒徑差 別不大(圖9)。因此，證實了使用各種食品中的功能成分和親水生物聚合物制造納米乳液 的可能性。91態(tài)禾口Ξ隠內(nèi)艦麵離Φ識-驢■白■向為了制備雙層納米乳液，將通過使辣椒油樹脂和吐溫80以1 4混合而形成的 0. 4g混合物加入IOOml的0. 05重量％褐藻酸溶液(pH 4. 9)中，將它們在150rpm下攪拌 混合60分鐘，然后將7. 6ml的18mM CaCb溶液加入該混合物并在150rpm下攪拌混合60分 鐘。將25ml的0.05%殼聚糖溶液(pH 4.6)加入該混合物并將它們在150rpm下攪拌混合 2小時，從而使該雙層乳液穩(wěn)定化。為了除去微米單位尺寸的乳液，將其在ll，000rpm、4°C 下離心40分鐘，然后僅取上層清液。為了限定用于制造三層納米乳液的褐藻酸和殼聚糖的 濃度，通過將褐藻酸濃度固定為0. 05重量％并將殼聚糖的濃度不同地設(shè)定為0. 05 0. 09 重量％來制備納米乳液。調(diào)節(jié)并制備0. 05重量％褐藻酸溶液和0. 05重量％殼聚糖溶液， 使其PH分別為4. 9和4. 6。將117. 5ml的0.05重量％褐藻酸(pH 4.9)加入0. 75g辣椒 油樹脂和吐溫80的混合物中，并將它們攪拌30分鐘，然后將7. 5ml的18mM CaCl2溶液緩 慢加入該混合物同時攪拌1小時，從而生成褐藻酸一次乳液。將25ml的0. 05重量％殼聚 糖(pH 4.6)緩慢加入該制得的一次乳液同時將制得的一次乳液攪拌1.5小時。所形成的 納米乳液在恒定速率下攪拌30分鐘并使用過濾器進(jìn)行過濾，然后在室溫下穩(wěn)定24小時。雙層和三層的制備方法簡圖如圖10所示。如上制備的雙層和三層納米乳液的褐藻酸單層上殼聚糖雙層的包封效率最高為 68%。觀察到隨著殼聚糖濃度的增加，包封效率降低(圖10)。由于在大于0.07%殼聚糖 溶液中納米乳液膠束結(jié)構(gòu)被破壞，粒徑增加(圖11)。因此，在制造雙層納米乳液中使用具 有不同電荷的親水生物聚合物時，可以證實應(yīng)該使用相同的濃度以形成穩(wěn)定的納米乳液。實施方式101納米顆粒的穩(wěn)定性的測量通過在_18°C對下列條件下制備的雙層納米乳液進(jìn)行真空凍干來制備納米顆粒 辣椒油樹脂和吐溫80的混合比為1 4，使用0.05%褐藻酸溶液和0.05%殼聚糖溶液，力口 入比為0. 4%。將50mg制得的雙層納米顆粒與50ml蒸餾水在50rpm下進(jìn)行攪拌混合30分 鐘，該雙層納米顆粒再次溶解，然后測量其粒徑(圖12)。粒徑的測量結(jié)果從13. 7Inm略微 提高到18. 92nm，但是證實粒徑之間的差別不大并且再次形成具有相對穩(wěn)定形式的納米乳 液。實施方式111納米乳液的原子力顯微鏡測量為了進(jìn)行原子力顯微鏡(AFM)測量，將100μ 1用蒸餾水稀釋的制得的納米乳液放置在載玻片(slide cover glass)上并將其在25°C下干燥24小時。原子力顯微鏡使用可得自Park System Inc.的XE-IOO且測量使用非接觸模式，該非接觸模式為輕敲模式 (tapping mode)。為此，使用目前市售的用于輕敲模式的AFM探針(Nanosensor Inc.，彈性 常數(shù)=42N/m，共振頻率=320kHz)。粒徑在如下條件下測量0. 3Hz的測量速率、測量尺寸 X掃描IymXY掃描μ m、且圖像數(shù)據(jù)格式為256像素256行。為了獲得相延遲的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù) 據(jù)，使用原子力顯微鏡的“零相”指令對該相延遲進(jìn)行初始化并然后進(jìn)行測量。通過原子力 顯微鏡證實納米乳液形態(tài)的測量結(jié)果是形成均勻的膠束結(jié)構(gòu)(圖13)。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識到，上述說明書中公開的概念和具體實施方式
可容易地用作修改或設(shè)計實施本發(fā)明相同目的的其它實施方式的基礎(chǔ)。本領(lǐng)域技術(shù)人員還將認(rèn)識到， 這種等同的實施方式不脫離所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍。工業(yè)實用性本發(fā)明將具有許多在功能食品中提供生物活性的功能成分的植物精油制成基于水溶性生物聚合物的納米乳液，以最大化該功能成分的穩(wěn)定性和內(nèi)部吸收并減小食品中存 在功能成分時(特別是香料中只有精油成分時)能夠產(chǎn)生的強(qiáng)烈氣味，以解決不愿意攝取 的問題。而且，水溶性生物聚合物在納米乳液制造中用作基礎(chǔ)材料以減小香料中精油的腸 刺激作用，并同時提供由生物聚合物自身提供的功能，例如抗菌性、抗氧化性等。特別地，當(dāng) 納米乳液制備成納米顆粒時，可進(jìn)一步提高穩(wěn)定性，并且由于粉末形式的原因可容易地應(yīng) 用于其它食品。
權(quán)利要求
一種納米乳液，其包含相對于納米乳液的總重量計，0.03～0.3重量％的植物精油、0.09～1.5重量％的脫水山梨糖醇脂肪酸酯、0.05～1.0重量％的水溶性生物聚合物、和余量的水。
2.權(quán)利要求1的納米乳液，其中所述植物精油包括選自如下的一種或多種辣椒精油、 蒜精油、姜精油和洋蔥精油。
3.權(quán)利要求1的納米乳液，其中所述水溶性生物聚合物包括選自如下的一種或多種 殼聚糖、褐藻酸、纖維素、角叉菜膠、明膠、阿拉伯膠、果膠和瓜爾豆膠等。
4.權(quán)利要求1的納米乳液，其中所述脫水山梨糖醇脂肪酸酯為吐溫60或吐溫80。
5.納米顆粒，其通過對由權(quán)利要求1 4中任一項制備的納米乳液進(jìn)行溶劑沉淀或真 空凍于而制備。
6.制備單層納米乳液的方法，包括如下步驟將0. 03 0. 3重量％的植物精油和0. 09 1. 5重量％的脫水山梨糖醇脂肪酸酯加入 0. 05 1. 0重量％的水溶性生物聚合物中； 加入余量的水；和 將該混合物制成納米乳液。
7.制備雙層納米乳液的方法，包括如下步驟將0. 03 0. 3重量％的植物精油和0. 09 1. 5重量％的脫水山梨糖醇脂肪酸酯加入 0. 05 1. 0重量％的一種水溶性生物聚合物中； 加入余量的水； 將氯化鈣加入該混合物中； 將加入氯化鈣的混合物制成納米乳液；向所述納米乳液中加入0. 05 1. 0重量％的另一種水溶性生物聚合物，然后將其制成 納米乳液；和通過對該納米乳液進(jìn)行離心而分離具有納米尺寸的乳液。
8.制備三層納米乳液的方法，包括如下步驟將0. 03 0. 3重量％的植物精油和0. 09 1. 5重量％的脫水山梨糖醇脂肪酸酯加入 0. 05 1. 0重量％的一種水溶性生物聚合物中； 加入余量的水； 將氯化鈣加入該混合物中； 將加入氯化鈣的混合物制成納米乳液；向所述納米乳液中加入0. 05 1. 0重量％的另一種水溶性生物聚合物，然后將其制成 納米乳液；向所述納米乳液中加入0. 05 1. 0重量％的又一種水溶性生物聚合物，然后將其制成 納米乳液；和通過對該納米乳液進(jìn)行離心而分離具有納米尺寸的乳液。
9.納米顆粒，其通過對由權(quán)利要求6 8中任一項制備的納米乳液進(jìn)行溶劑沉淀或真 空凍干而制備。
全文摘要
本發(fā)明涉及納米乳液、納米顆粒以及它們的制備方法，所述納米乳液通過使用親水生物聚合物將食品的功能成分制成納米乳液而能夠減少腸刺激作用、提高食品中功能成分的穩(wěn)定性和吸收、并通過減小能由所述功能成分產(chǎn)生的強(qiáng)烈氣味來解決不愿意攝取的問題，所述納米顆粒能夠通過對該納米乳液進(jìn)行溶劑沉淀或真空凍干來進(jìn)一步提高穩(wěn)定性并能夠容易地應(yīng)用于其它食品。
文檔編號A23L1/222GK101801216SQ200880025288
公開日2010年8月11日 申請日期2008年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月6日
發(fā)明者崔成旭, 崔愛真, 趙鏞珍, 金哲鎮(zhèn), 金鐘泰 申請人:韓國食品研究院