本發(fā)明屬于功能性食品制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種同時(shí)包埋魚(yú)油和阿魏酸的納米纖維膜及制備與應(yīng)用。

背景技術(shù)：

隨著生活水平的提高，人們?cè)絹?lái)越注重食品的營(yíng)養(yǎng)及健康改善功能。魚(yú)油富含多不飽和脂肪酸二十碳五烯酸(EPA)和二十二碳六烯酸(DHA)，而攝入EPA和DHA可以改善記憶和學(xué)習(xí)、支持大腦發(fā)育等，因此具有良好的保健作用。然而，魚(yú)油具有較重的魚(yú)腥味，其口味難以被大多數(shù)人接受，而且，魚(yú)油易被氧化而變質(zhì)。因此，如何掩蓋魚(yú)油腥臭味、提高其抗氧化性能對(duì)于開(kāi)發(fā)魚(yú)油功能性食品至關(guān)重要。傳統(tǒng)的魚(yú)油處理加工方法仍存在一些不足之處，其中充氮貯存和低溫貯存僅適用于大批量魚(yú)油產(chǎn)品；添加抗氧化劑和除味劑可能會(huì)引發(fā)食品的質(zhì)量安全問(wèn)題；酸洗易導(dǎo)致化學(xué)物質(zhì)的殘留；微膠囊法包埋率較低，加工過(guò)程魚(yú)油氧化損失較大，使用的壁材和產(chǎn)品形式單一，成本高，制作后微膠囊的表征無(wú)法準(zhǔn)確表達(dá)等。

阿魏酸存在于多種中草藥之中，如阿魏、川芍、當(dāng)歸、升麻等，其具有明顯的生理活性，是公認(rèn)的天然抗氧化劑和防癌物質(zhì)。近年來(lái)，阿魏酸在醫(yī)藥、食品、化妝品等領(lǐng)域的用途越來(lái)越廣泛。

靜電紡絲(簡(jiǎn)稱電紡絲)是一種利用聚合物溶液或熔體在強(qiáng)電場(chǎng)作用下，使帶電荷的高分子溶液或熔體在靜電場(chǎng)中流動(dòng)與變形，然后經(jīng)溶劑揮發(fā)或熔體冷卻而固化，得到連續(xù)纖維的加工技術(shù)。靜電紡絲是目前制備納米纖維最重要的方法，通過(guò)調(diào)整紡絲液的種類和加工工藝，可獲得直徑為1nm～1000nm的纖維，這些納米纖維具有很高的比表面積和孔隙率，因此具有很多潛在的用途。目前，靜電紡絲大多用在生物材料、傳感器件以及功能納米管等領(lǐng)域，而其在食品領(lǐng)域的應(yīng)用較少。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決以上現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足之處，本發(fā)明的首要目的在于提供一種同時(shí)包埋魚(yú)油和阿魏酸的納米纖維膜的制備方法。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種通過(guò)上述方法制備得到的同時(shí)包埋魚(yú)油和阿魏酸的納米纖維膜。

本發(fā)明的再一目的在于提供上述同時(shí)包埋魚(yú)油和阿魏酸的納米纖維膜在功能食品領(lǐng)域中的應(yīng)用。

本發(fā)明目的通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種同時(shí)包埋魚(yú)油和阿魏酸的納米纖維膜的制備方法，包括如下制備步驟：

(1)將阿魏酸溶解于乙醇中，攪拌混合均勻；

(2)向步驟(1)的溶液中加入水，攪拌混合均勻；

(3)向步驟(2)的溶液中加入玉米醇溶蛋白，25～40℃攪拌混合均勻；

(4)向步驟(3)的溶液中加入魚(yú)油，25～40℃攪拌混合均勻得到靜電紡絲溶液；

(5)將步驟(4)所得靜電紡絲溶液通過(guò)靜電紡絲后干燥，得到所述同時(shí)包埋魚(yú)油和阿魏酸的納米纖維膜。

優(yōu)選地，步驟(1)的溶液中，阿魏酸加入的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1％～3％。

優(yōu)選地，步驟(2)中所述水的加入量與步驟(1)中乙醇加入的體積比為(1～2):8。

優(yōu)選地，步驟(3)的溶液中，玉米醇溶蛋白加入的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25％。

優(yōu)選地，步驟(4)的溶液中，魚(yú)油的加入量與玉米醇溶蛋白加入的質(zhì)量比為3:10。

優(yōu)選地，步驟(4)所得靜電紡絲溶液中還加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1％～5％的甘油。

優(yōu)選地，步驟(5)中所述靜電紡絲的條件為：針頭直徑0.6～0.8mm，針頭到接收器的距離為10～20cm，電壓10～20kV，紡絲溶液流速0.2～2mL/h，紡絲時(shí)間3～6h。

一種同時(shí)包埋魚(yú)油和阿魏酸的納米纖維膜，通過(guò)上述方法制備得到。

上述同時(shí)包埋魚(yú)油和阿魏酸的納米纖維膜在功能食品領(lǐng)域中的應(yīng)用。

本發(fā)明的制備方法及所得到的產(chǎn)物具有如下優(yōu)點(diǎn)及有益效果：

(1)本發(fā)明通過(guò)靜電紡絲技術(shù)制備同時(shí)負(fù)載魚(yú)油和阿魏酸的納米纖維膜，實(shí)現(xiàn)同一載體負(fù)載兩種活性物質(zhì)，發(fā)揮活性物質(zhì)聯(lián)合應(yīng)用的協(xié)同增效作用，一方面可以有效掩蓋魚(yú)油的魚(yú)腥味，并充分發(fā)揮阿魏酸的抗氧化性能來(lái)提高魚(yú)油的氧化穩(wěn)定性；另一方面由于產(chǎn)品形式為納米纖維膜，將魚(yú)油從液態(tài)改變成固體纖維，為魚(yú)油功能性產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)提供新的思路；

(2)本發(fā)明為靜電紡絲技術(shù)運(yùn)用于食品的生產(chǎn)奠定基礎(chǔ)，進(jìn)一步豐富功能性食品的種類，在功能性食品領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

附圖說(shuō)明

圖1(a)、(b)、(c)及(d)、(e)、(f)分別為實(shí)施例1、實(shí)施例2、實(shí)施例3所得同時(shí)包埋魚(yú)油和阿魏酸的納米纖維膜的掃描電鏡(SEM)圖及其直徑分布圖；

圖2(a)、(b)、(c)及(d)、(e)、(f)分別為對(duì)比例1、對(duì)比例2、對(duì)比例3所得納米纖維膜掃描電鏡(SEM)圖及其直徑分布圖；

圖3為魚(yú)油(fish oil)，阿魏酸(ferulic acid)，玉米醇溶蛋白(zein)，對(duì)比例3所得納米纖維膜(A)和實(shí)施例3所得同時(shí)包埋魚(yú)油和阿魏酸的納米纖維膜(B)的紅外光譜圖；

圖4為對(duì)比例3所得納米纖維膜(A)、實(shí)施例3所得同時(shí)包埋魚(yú)油和阿魏酸的納米纖維膜(B)及空白魚(yú)油分別在25℃、45℃和60℃避光貯存25天的過(guò)氧化值大小變化圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。

實(shí)施例1

(1)將3g阿魏酸溶解于85mL乙醇中，攪拌均勻；

(2)向步驟(1)的溶液中加入15mL水，使得溶劑體積比乙醇:水＝8.5:1.5，攪拌均勻；

(3)將25g玉米醇溶蛋白溶于100mL上述溶劑中，磁力攪拌器中攪拌0.5h，得到25％玉米醇溶蛋白溶液；

(4)按照玉米醇溶蛋白質(zhì)量:魚(yú)油質(zhì)量＝10:3向步驟(3)的溶液中加入一定量的魚(yú)油，在25～40℃下磁力攪拌1h；

(5)將(4)配制的溶液作為紡絲溶液吸入5mL注射器，裝上直徑0.6mm針頭，調(diào)整針頭到接收器的距離為14cm，電壓為14kv，流速控制為0.6mL/h，溫度為27℃，濕度為40％，紡絲4h；然后在35℃下真空干燥12h，即得到同時(shí)包埋魚(yú)油和阿魏酸的納米纖維膜。

本實(shí)施例所得同時(shí)包埋魚(yú)油和阿魏酸的納米纖維膜的SEM圖及其直徑分布見(jiàn)圖1(a)、(d)。

實(shí)施例2

(1)將3g阿魏酸溶解于85mL乙醇中，攪拌均勻；

(2)向步驟(1)的溶液中加入15mL水，使得溶劑體積比乙醇:水＝8.5:1.5，攪拌均勻；

(3)將25g玉米醇溶蛋白溶于100mL上述溶劑中，磁力攪拌器中攪拌0.5h，得到25％玉米醇溶蛋白溶液；

(4)按照玉米醇溶蛋白質(zhì)量:魚(yú)油質(zhì)量＝10:3向步驟(3)的溶液中加入一定量的魚(yú)油，在25～40℃下磁力攪拌1h；

(5)向步驟(4)的溶液中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3％甘油，攪拌均勻；

(6)將(5)配制的溶液作為紡絲溶液吸入5mL注射器，裝上直徑0.6mm針頭，調(diào)整針頭到接收器的距離為14cm，電壓為14kv，流速控制為0.6mL/h，溫度為27℃，濕度為40％，紡絲4h；然后在35℃下真空干燥12h，即得到同時(shí)包埋魚(yú)油和阿魏酸的納米纖維膜。

本實(shí)施例所得同時(shí)包埋魚(yú)油和阿魏酸的納米纖維膜的SEM圖及其直徑分布見(jiàn)圖1(b)、(e)。

實(shí)施例3

(1)將3g阿魏酸溶解于85mL乙醇中，攪拌均勻；

(2)向步驟(1)的溶液中加入15mL水，使得溶劑體積比乙醇:水＝8.5:1.5，攪拌均勻；

(3)將25g玉米醇溶蛋白溶于100mL上述溶劑中，磁力攪拌器中攪拌0.5h，得到25％玉米醇溶蛋白溶液；

(4)按照玉米醇溶蛋白質(zhì)量:魚(yú)油質(zhì)量＝10:3向步驟(3)的溶液中加入一定量的魚(yú)油，在25～40℃下磁力攪拌1h；

(5)向步驟(4)的溶液中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3％甘油，攪拌均勻；

(6)將(5)配制的溶液作為紡絲溶液吸入5mL注射器，裝上直徑0.6mm針頭，作為芯層紡絲溶液進(jìn)行紡絲，流速控制為0.6mL/h；殼層紡絲溶液采用乙醇，吸入5mL注射器，裝上直徑0.6mm針頭，流速控制為0.2mL/h；調(diào)整針頭到接收器的距離為14cm，電壓為14kv，溫度為27℃，濕度為40％，紡絲4h；然后在35℃下真空干燥12h，即得到同時(shí)包埋魚(yú)油和阿魏酸的納米纖維膜。

本實(shí)施例所得同時(shí)包埋魚(yú)油和阿魏酸的納米纖維膜的SEM圖及其直徑分布見(jiàn)圖1(c)、(f)。

對(duì)比例1

與實(shí)施例1相比不添加阿魏酸，其余部分完全相同。

本對(duì)比例制備的納米纖維膜的SEM及其直徑分布見(jiàn)圖2(a)、(d)。

對(duì)比例2

與實(shí)施例2相比不添加阿魏酸，其余部分完全相同。

本對(duì)比例制備的納米纖維膜的SEM及其直徑分布見(jiàn)圖2(b)、(e)。

對(duì)比例3

與實(shí)施例3相比不添加阿魏酸，其余部分完全相同。

本對(duì)比例制備的納米纖維膜的SEM及其直徑分布見(jiàn)圖2(c)、(f)。

表征及性能測(cè)試：

(1)將魚(yú)油，阿魏酸，玉米醇溶蛋白，對(duì)比例3所得納米纖維膜(A)和實(shí)施例3所得同時(shí)包埋魚(yú)油和阿魏酸的納米纖維膜(B)一起進(jìn)行紅外光譜分析，結(jié)果如圖3所示。

從圖3可知物質(zhì)之間的相互作用。查閱相關(guān)文獻(xiàn)可知，魚(yú)油的特征吸收峰為3013cm^-1處亞甲基C-H的伸縮振動(dòng)峰和1738cm^-1處醛基的C＝O伸縮振動(dòng)峰；阿魏酸的特征吸收峰為1691cm^-1和1668cm^-1處的C＝O伸縮振動(dòng)峰；玉米醇溶蛋白的特征吸收峰分別為3325cm^-1處的酰胺Ⅱ帶O-H伸縮振動(dòng)峰、1655cm^-1處酰胺Ⅰ帶C＝O伸縮振動(dòng)峰以及1534cm^-1處酰胺Ⅱ帶N-H的伸縮振動(dòng)峰。通過(guò)紅外光譜圖峰位置及強(qiáng)度的變化可以發(fā)現(xiàn)物質(zhì)之間是否發(fā)生相互作用。從圖3可知，與阿魏酸的紅外譜圖相比，同時(shí)包埋魚(yú)油和阿魏酸的納米纖維膜中阿魏酸的特征吸收峰消失，表明阿魏酸晶體形態(tài)不復(fù)存在，阿魏酸被成功包埋；而相對(duì)于魚(yú)油和玉米醇溶蛋白的紅外譜圖，兩種納米纖維膜中魚(yú)油和玉米醇溶蛋白的特征吸收峰的峰位置與峰強(qiáng)度均發(fā)生變化，這表明魚(yú)油被成功包埋且二者之間發(fā)生了相互作用。

(2)將對(duì)比例3所得納米纖維膜(A)和實(shí)施例3所得同時(shí)包埋魚(yú)油和阿魏酸的納米纖維膜(B)放在25℃、45℃和60℃避光貯存25天，檢測(cè)其過(guò)氧化值大小，并以空白魚(yú)油做對(duì)照。過(guò)氧化值的檢測(cè)方法參照FOX法，具體如下：將1g納米纖維膜浸入5mL己烷，離心取90μL上清液與900μL FOX反應(yīng)液(3.6mmol/L Fe²⁺，125μmol/L二甲酚橙，70μmol/L12NHCl和4mmol/LBHT溶于90％甲醇中)，震蕩后室溫放置30min，10000g離心5min后取上清液于560nm處測(cè)定OD值。以H₂O₂作標(biāo)準(zhǔn)對(duì)照。結(jié)果如圖4所示。

從圖4可知，樣品過(guò)氧化值隨著溫度的升高而顯著增長(zhǎng)，而三種樣品過(guò)氧化值增長(zhǎng)速率B<A<魚(yú)油。將圖4的數(shù)據(jù)進(jìn)行Arrhenius氧化動(dòng)力學(xué)模型擬合可以更全面地了解其氧化穩(wěn)定性。

已知保藏溫度和過(guò)氧化值，反應(yīng)速率常數(shù)(k)和活化能(Ea)可由下面公式計(jì)算得知：

ln(POV/POV₀)＝kt (1)

k＝k₀×exp(-Ea/RT) (2)

其中：POV為達(dá)到感官終點(diǎn)時(shí)樣品中的過(guò)氧化值，mmol/kg；

POV₀為保藏前樣品的初始過(guò)氧化值，mmol/kg；

k為一級(jí)反應(yīng)速率常數(shù)，day^-1；

k₀為方程常數(shù)；

Ea為反應(yīng)活化能，kJ/mol；

R為氣體常數(shù)，8.314J/(mol·K)；

T為絕對(duì)溫度，K。

根據(jù)式(2)，以-lnk對(duì)保藏溫度T的倒數(shù)作圖，得到的直線以(Ea/R)為斜率，再結(jié)合不同溫度下求得的k值，即可得到Ea和k₀值。

將圖4的數(shù)據(jù)進(jìn)行Arrhenius氧化動(dòng)力學(xué)模型擬合，結(jié)果如表1所示。

表1

從表1可知，兩種納米纖維膜的擬合k值均顯著小于魚(yú)油，氧化活化能均顯著大于魚(yú)油，表明兩種納米纖維膜均顯著提高了魚(yú)油的氧化穩(wěn)定性。納米纖維膜B的擬合k值較小，氧化活化能較大，這表示其氧化穩(wěn)定性強(qiáng)于納米纖維膜A。根據(jù)表1的k值與活化能Ea即可得出具體的氧化動(dòng)力學(xué)模型。設(shè)置保藏溫度為常溫20℃，根據(jù)所得動(dòng)力學(xué)模型，即可推算出貨架期，結(jié)果如表2。

表2

從表2可知，與魚(yú)油相比，兩種納米纖維膜均明顯提高了其20℃貨架期，表明靜電紡絲包埋魚(yú)油能夠有效提高魚(yú)油的氧化穩(wěn)定性。此外，納米纖維膜B的貨架期顯著高于納米纖維膜A，表明在提高魚(yú)油氧化穩(wěn)定性方面，本發(fā)明的同時(shí)包埋魚(yú)油和阿魏酸的共混納米纖維膜顯著優(yōu)越于魚(yú)油納米纖維膜。

上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其它的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。