一種天然兩親小分子誘導(dǎo)的乳液凝膠及其快速制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及乳液凝膠，特別是涉及一種天然兩親小分子誘導(dǎo)的乳液凝膠及其快速制備方法;屬于食品、醫(yī)藥及化妝品加工技術(shù)領(lǐng)域。
技術(shù)背景
[0002]乳液凝膠(emuls1ngel)是在穩(wěn)定劑存在下由分散相內(nèi)相與連續(xù)相外相構(gòu)成的凝膠狀體系，其作為一個重要的產(chǎn)品體系在基礎(chǔ)研究及實際應(yīng)用中受到越來越多的關(guān)注。乳液凝膠在食品和化妝品領(lǐng)域中有許多不同的作用及應(yīng)用范圍。
[0003]利用乳液凝膠制備塑性脂肪制品。塑性脂肪是由液態(tài)油和固態(tài)脂兩部分組成的混合物，常溫下呈固態(tài)，是大多數(shù)脂類食品的主要成分，包括涂抹醬、人造奶油、巧克力、冰淇淋、起酥油以及各類烘焙食品等。許多塑性脂肪制品的功能和質(zhì)構(gòu)都基于能將液態(tài)油脂包裹在內(nèi)的脂肪微晶膠體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，這種網(wǎng)絡(luò)為功能性液態(tài)油脂在食品中的應(yīng)用提供必要的結(jié)構(gòu)，而且賦予了塑性脂肪制品機械特性、功能特性和特殊質(zhì)地。但是，傳統(tǒng)的塑性脂肪氫化加工過程會引入反式脂肪和飽和脂肪，常食用飽和脂肪和反式脂肪不僅會使低密度脂蛋白的增加，而且會導(dǎo)致與代謝、心血管相關(guān)的疾病。多不飽和脂肪酸對心腦血管疾病有良好的保健和治療作用，并且能起到使膽固醇酯化從而降低血液和肝臟中的膽固醇水平的作用。然而，不飽和脂肪多存在于液態(tài)油中，液態(tài)油沒有脂肪結(jié)晶的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，無法為脂類食品提供塑性脂肪所能提供的結(jié)構(gòu)、風(fēng)味及加工性能。因此，乳液凝膠作為一種液態(tài)油脂結(jié)構(gòu)化的方法，能將液態(tài)油脂轉(zhuǎn)化為具有粘彈性質(zhì)的凝膠狀結(jié)構(gòu)作為塑性脂肪的替代物，使利用不飽和脂肪取代飽和脂肪成為可能。
[0004]乳液凝膠可以作為類胡蘿卜素、植物留醇、魚油、精油等活性物質(zhì)以及藥物的傳輸系統(tǒng)。乳液凝膠體系中的活性物質(zhì)或者藥物主要溶于乳液的內(nèi)相油滴，可通過連續(xù)相在乳液體系中的微區(qū)之間擴散，達到緩釋的目的，并顯著提高活性物質(zhì)的穩(wěn)定性及生物活性，這使乳液凝膠的應(yīng)用推廣至醫(yī)學(xué)以及化妝品領(lǐng)域。除此以外，乳液凝膠還可以限制或阻止食品中含脂相之間液態(tài)油脂的流動和迀移的發(fā)生以及改善乳液的穩(wěn)定性。
[0005]乳液凝膠常用的穩(wěn)定劑有表面活性劑、固體微納米顆粒等。近年來，基于小分子凝膠劑的乳液凝膠越來越受到研究人員的關(guān)注，它有幾個優(yōu)勢:(I)小分子可以通過分子間弱的非共價鍵作用發(fā)生自組裝，在一維方向上形成較長的纖維狀、管狀或螺旋狀結(jié)構(gòu)。這些結(jié)構(gòu)再通過機械纏繞或互相重疊形成空間三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，將分散介質(zhì)捕獲在這種空間結(jié)構(gòu)中，通過表面張力使微區(qū)內(nèi)液體處于非流動狀態(tài)；(2)小分子凝膠體系能在較低濃度下(<2wt%)對液態(tài)的植物油進行結(jié)構(gòu)化和固定化；(3)具有良好的凝膠-溶膠相轉(zhuǎn)變可逆性，這種可逆的相變過程可以通過加熱、光、電、超聲、剪切刺激、氧化還原等作用誘導(dǎo)或控制；(4)分散相體積分?jǐn)?shù)可以在無分散相與分散相最大體積分?jǐn)?shù)之間連續(xù)變化。單甘酯是最常見的用于制備乳液凝膠的具有乳化性和自組裝性質(zhì)的小分子物質(zhì)，Heert je{Heert je I，Hendrickx H AjKnoops A J，et al.Use of mesomorphic phases in food products:US,US6368652[P].2002.}和Batte{Batte H DjWright A JjRush J W，et al.Effect ofprocessing condit1ns on the structure of monostearin-oil-water gels[J].FoodResearch Internat1nal ,2007,40(40):982-988.}對其做了很多研究，但是α-凝膠相是熱力學(xué)不穩(wěn)定的，隨著時間會轉(zhuǎn)化為更稠密的凝膠相，減少單甘酯雙分子層間的空間，導(dǎo)致水被排出，要添加硬脂酰乳酸鈉才能穩(wěn)定α-凝膠相。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提供一種快速制備由天然兩親小分子誘導(dǎo)的乳液凝膠的方法。
[0007]本發(fā)明從分子結(jié)構(gòu)角度以及營養(yǎng)與健康角度出發(fā)，利用天然小分子甘草酸的兩親特性和凝膠能力，通過操控簡單的工藝條件制備油相含量高，具有固體的形狀和良好的可塑性、涂抹性等特性的乳液凝膠，該產(chǎn)品性質(zhì)穩(wěn)定，可進行干燥處理。
[0008]甘草酸是一種天然小分子，是甘草的主要成分，具有高甜度、低熱能，安全無毒和較強的醫(yī)療保健功效。目前市場上甘草酸主要是以鹽的形式銷售和應(yīng)用于食品、化妝品、醫(yī)藥等行業(yè)，例如甘草酸銨，其溶于水后會進一步離解，以甘草酸的形式存在于溶液中。甘草酸分子由一個疏水三萜糖苷配基(18β_甘草次酸)和兩個親水葡萄糖醛酸組成。由于同時具有親水和疏水的部分，甘草酸具有兩親性，在水中有復(fù)雜的自組裝行為。據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，甘草酸的自組裝與濃度相關(guān)，隨著甘草酸濃度的增加會逐步形成水凝膠。因此，同時具有乳化和膠凝能力的甘草酸是一種非常理想的油脂結(jié)構(gòu)化助劑。目前，在該領(lǐng)域的國內(nèi)外研究中，未發(fā)現(xiàn)利用天然的甘草酸進行結(jié)構(gòu)化液態(tài)油脂的研究報道。
[0009]本發(fā)明的目的通過如下技術(shù)方案實現(xiàn):
[0010]—種快速制備天然兩親小分子誘導(dǎo)的乳液凝膠的方法，包括如下步驟:
[0011 ] I)將甘草酸銨均勻分散于水中，加熱攪拌后得到透明的甘草酸銨溶液；
[0012]2)將葵花籽油添加到甘草酸銨溶液中，對該混合液進行均質(zhì)處理，靜置后獲得乳液凝膠。
[0013]為進一步實現(xiàn)本發(fā)明目的，優(yōu)選地，所述甘草酸銨溶液濃度為0.5_6wt%。
[00?4]優(yōu)選地，所述加熱攪拌的時間為10-30min。
[0015]優(yōu)選地，乳液凝膠中葵花籽油的終濃度為10_60wt%。
[0016]優(yōu)選地，葵花籽油添加到甘草酸銨溶液后，進行均質(zhì)處理前，還包括對混合液進行水浴加熱處理，處理溫度為70-90°C，處理時間為10_30min。
[0017]優(yōu)選地，甘草酸銨與葵花籽油混合液均質(zhì)的速度為11500-30000rpm，均質(zhì)的時間為2-5min。
[0018]優(yōu)選地，所述靜置的溫度為40C-25 °C。
[0019]優(yōu)選地，所述靜置的時間為6_24h。
[0020]優(yōu)選地，所述獲得的乳液凝膠還包括進行干燥處理。所述干燥處理的方法為冷凍干燥。
[0021]—種天然兩親小分子誘導(dǎo)的乳液凝膠，由上述方法制備。本發(fā)明制備的天然兩親小分子誘導(dǎo)的乳液凝膠呈乳白狀，有葵花籽油的清冽味道。以甘草酸銨為支架構(gòu)建的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)使乳液凝膠具有固體的形狀和良好的可塑性、涂抹性。乳液凝膠的粘彈性質(zhì)可通過不同的甘草酸銨濃度、油含量和制備條件操控，可制備應(yīng)用在不同食品和化妝品中的乳液凝膠產(chǎn)品。
[0022]本發(fā)明原理:本發(fā)明的關(guān)鍵在于巧妙的利用了天然小分子甘草酸的兩親特性和凝膠能力來制備乳液凝膠。首先在甘草酸濃度大于其臨界成膠濃度條件下通過高速均質(zhì)使甘草酸分子自發(fā)地吸附在油-水界面，降低表面張力，形成水包油型乳液;隨著溫度的降低，體相及油-水界面上的甘草酸可通過分子間非共價鍵作用力(疏水相互作用、氫鍵)發(fā)生有序自組裝，形成長纖維狀微結(jié)構(gòu)，這些微結(jié)構(gòu)進一步組裝形成空間三維網(wǎng)絡(luò)，因此乳液油滴均被有序地固定在形成的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，最終形成乳液凝膠。
[0023]相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下優(yōu)點和有益效果:
[0024]1、本發(fā)明提供了一種新型的結(jié)構(gòu)化油脂的天然材料，巧妙利用小分子甘草酸的兩親性和凝膠能力在較低濃度下對液態(tài)油進行結(jié)構(gòu)化，擴大乳液凝膠在食品和化妝品領(lǐng)域中的實際應(yīng)用。
[0025]2、本發(fā)明工藝條件簡單溫和，不涉及有毒有害的試劑以及乳化劑等化學(xué)成分，綠色安全;且能夠進行快速連續(xù)化生產(chǎn)，可通過簡單操控過程條件制備應(yīng)用在不同食品和化妝品中的乳液凝膠產(chǎn)品，具有工業(yè)化和規(guī)?；膽?yīng)用價值。
[0026]3、本發(fā)明制備的乳液凝膠產(chǎn)品不飽和脂肪含量高，具有固體的形狀和良好的可塑性、涂抹性等特性，且可用于荷載維生素E、植物留醇、魚油、精油等活性物質(zhì)，進一步使脂類食品或者化妝品等具有相應(yīng)的功能特性。
【附圖說明】
[0027]圖1a為實施例1不同甘草酸銨濃度下乳液凝膠的表觀圖。
[0028]圖1b為實施例2不同甘草酸銨濃度下乳液凝膠的小振幅動態(tài)頻率掃描圖。
[0029]圖1c為實施例1不同甘草酸銨濃度下乳液凝膠的涂抹性。
[0030]圖2a為實施例2不同葵花籽油濃度下乳液凝膠的表觀圖。
[0031 ]圖2b為實施例2不同葵花籽油濃度下乳液凝膠的小振幅動態(tài)頻率掃描圖。
[0032]圖3為實施例3葵花籽油均質(zhì)前加熱與不加熱條件下乳液凝膠的小振幅動態(tài)頻率掃描圖。
[0033]圖4為實施例4不同均質(zhì)速度下乳液凝膠的小振幅動態(tài)頻率掃描圖。
[0034]圖5為實施例5不同放置溫度下乳液凝膠的小振幅動態(tài)頻率掃描圖。
[0035]圖6為實施例6不同干燥方法下乳液凝膠的表觀圖。
【具體實施方式】
[0036]為更好地理解本發(fā)明，以下結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明，但本發(fā)明的實施方式不限如此。
[0037]以下各實施例中，流變學(xué)的測定方法如下:
[0038]流變學(xué)測定:采用小變量流變學(xué)分析對凝聚物的流變學(xué)性質(zhì)進行分析。把乳液凝膠置于流變儀樣品臺，選用平行板進行測試。樣品臺與平行板的間隙為1mm。首先記錄25°C下樣品隨應(yīng)變變化的彈性模量(G’)及粘性模量值(G”)；然后確定應(yīng)變?yōu)?.01%時位于樣品凝聚物的模量線性范圍內(nèi)，再對樣品進行頻率掃描，記錄G’和G”隨頻率變化的趨勢。
[0039]實施例1
[0040]將5份甘草酸銨分別均勻分散于5份去離子水中，在80°C下加熱攪拌30min得到濃度分別為0.5*1:%、]^1:%、2￥1:%、4￥1:%和6￥1:%的透明溶液。將葵花籽油分別加到不同濃度的甘草酸銨溶液中，控制葵花籽油濃度均為60wt %,80°C水浴加熱30min。對混合液進行均質(zhì)處理，在20500rpm速度下均質(zhì)2min。置于25°C下12h后獲得天然兩親小分子誘導(dǎo)的乳液凝膠。
[0041]從實施例的制備方法可以看到，本發(fā)明不涉及任何有毒有害的原料和試劑，產(chǎn)品本身綠色安全;而且加工過程操作簡便，無需使用大型復(fù)雜設(shè)備，便于進行快速連續(xù)化生產(chǎn)。
[0042]可塑性是乳液凝膠型塑性脂肪食品或者化妝品的最基本特性。塑性脂肪產(chǎn)品中固體脂肪含量以及結(jié)晶顆粒的大小等因素決定了其可塑性，而本發(fā)明中，甘草酸分子作為誘導(dǎo)劑對液態(tài)油脂進行結(jié)構(gòu)化，因此形成的乳液凝膠體系中甘草酸銨的含量決定著產(chǎn)品的可塑性。
[0043]實施例1中，圖1a是甘草酸錢濃度分別為0.5wt%、lwt%、2wt%、4界1:%和6￥1:%乳液凝膠的表觀圖。由圖可知當(dāng)甘草酸銨濃度低于2?〖％時，體系不能形成凝膠，表觀呈流動態(tài)。甘草酸銨濃度高于2wt %時，甘草酸銨穩(wěn)定的水包油乳液能夠在25 °C