Исследование влияния гомогенизации на физическую стабильность питательных нано - липидов, содержащих высоколинолеиновое пальмовое масло

I. ВВЕДЕНИЕ

Эта статья относится к теме применения микроструйного гомогенизатора, полный текст 3800 слов, чтение занимает около 20 минут

резюме

Данная система сравнивает влияние трех методов подготовки микроструйной гомогенизации, ультразвука и ротора - статора на физическую стабильность нанолипидов в пальмовом масле с высоким содержанием линолевой кислоты (HOPO). Результаты показали, что нанолипиды, подготовленные методом гомогенизации микроструй, обладают отличной физической стабильностью, их средний диаметр частиц минимален (100,3 ±1,7 нм), а индекс мультидисперсии низкий (0,13 ± 0,01); Образцы, подготовленные ультразвуковой техникой, показали оптимальную коллоидную стабильность (потенциал Zeta - 55,9 ± 0,8 мВ). Исследование также показало, что добавление HOPO значительно повысило стабильность хранения нано - липидов, и после 35 дней хранения при температуре 4°C размер частиц, содержащих HOPO, увеличился на 40% меньше, чем в контрольной группе. Это исследование дает важную техническую ссылку на эффективную доставку функциональных масел в пищевой промышленности

Ключевые слова:

Наносилипиды; Микроструйная гомогенизация; Пальмовое масло с высоким содержанием линолевой кислоты; Физическая стабильность; Потенциал Zeta; Распределение по диаметру частиц; Оптимизация системы доставки продуктов питания

II. Общие рамки

Общая структура этой статьи выглядит следующим образом:

III. ВВЕДЕНИЕ

Пальмовое масло с высоким содержанием линолевой кислоты (HOPO), как функциональный жир, богатый биологически активными ингредиентами, с высоким содержанием бета - каротина (до 500 - 700 мг / кг) и натуральных антиоксидантов, таких как витамин Е, не только выполняет важную питательную функцию, но и повышает стабильность липидных мембран за счет синергии с молекулами фосфата.

Основные методы приготовления нанолипидов в настоящее время включаютгомогенизация микроструйУльтразвуковая обработка и дисперсия ротора - статора и т.д. Из них,Технология однородности микроструй демонстрирует преимущества в промышленном производстве благодаря своей эффективной способности управлять диаметром частиц и хорошей повторяемости процессов- Ультразвуковая технология отличается простотой оборудования и низкой стоимостью; Технология ротора - статора имеет очевидные преимущества при работе с системой высокой вязкости. Тем не менее, сравнительные исследования этих трех технологий с точки зрения энергоэффективности, стабильности продукта и защиты активных ингредиентов все еще недостаточны.

Исходя из этого, в этом исследовании используется метод поверхности отклика для оптимизации технологических параметров, уделяя особое внимание влиянию трех технологий: микроструйной гомогенизации, ультразвука и ротора - статора на физическую стабильность нанолипидов HOPO. Описывая ключевые показатели, такие как распределение диаметра частиц, потенциал Zeta и индекс мультидисперсности, в сочетании с экспериментом по стабильности хранения, чтобы установить структурную связь между процессом - структурой - производительностью, обеспечить теоретическую основу и техническую поддержку для промышленного применения функциональных наноносителей жира.

IV. Основные процессы

Подготовка сырого жира

Смешивание сырья

• Соевый лецитин (содержащий 16% фосфатилилхолина, 14% этаноламина фосфатилида, 10% миозилфосфата, 34% триглицеридов) смешивается с пальмовым маслом с высоким содержанием линолеиновой кислоты (HOPO) в экспериментальных пропорциях.

Процесс гидратации

• Контроль температуры: 35 ° C термостатическое перемешивание (1000 rpm, 10 мин)

• Добавление в водную фазу: медленно добавляйте чистую воду Milli - Q

• Первичная гомогенизация: высокоскоростной гомогенизатор (Ultra - Turrax T25, 20000 rpm, 12 мин)

• Характеристика продукта: образование многослойных капсульных пузырьков (MLV) с диаметром частиц 1 - 5 мкм

гомогенизация микроструй

Обработка образцов сырой липидной массы в микроструйном гомогенизаторе в интерактивной полости типа Z 75 мкм; Регулирование диаметра зерна путем изменения давления (500 - 1500 бар) и количества циклов (2 - 6 раз). При использовании ледяной ванны температура суспензии на протяжении всего процесса контролируется < 35°CА.

Ультразвуковая обработка

Взять 80 мл грубой липидной суспензии и поместить в стакан 100 мл, ультразвуковая обработка с использованием ультразвука (зонд 1 / 2 ", 20 кГц)" время (min) "и" амплитуда (%) ", разработанные в соответствии с таблицей 2; Температура ледяной ванны < 35°C.

Роторно - статорная обработка

Непрерывный цикл суспензии сырой липидной плазмы через роторно - статорную систему регулирует скорость вращения (15000 - 25000 Rpm) и время обработки (0,5 - 4 мин) в соответствии с конструкцией таблицы 2; Система циркуляции воды 2°C контролирует температуру < 35°C.

V. Итоги и обсуждение

Влияние гомогенных технологий на свойства нанолипидов

Все три метода позволяют получать нанолипиды диаметром частиц более 200 нм.

• Микроструя (MF) получает наименьший диаметр частицы и наиболее концентрированное распределение (ниже 100,3 нм, PdI = 0,13), которое может быть точно контролировано путем регулирования давления и количества циклов.

• Ультразвук (US) снижает диаметр частиц до 149,2 нм, но PdI немного выше (0,20), в основном под влиянием времени и амплитуды ультразвука.

• Ротор - статор (RS) получает максимальный диаметр зерна, минимум 163,6 нм, PdI до 0,25, в зависимости от скорости вращения и времени обработки.

Потенциальная стабильность Zeta: US (− 55,9 мВ) > RS (− 51,6 мВ) > MF (− 46,6 мВ).

Модель RSM и дисперсионный анализ всех технологий (ANOVA). Сохранить только значительную модель p < 0.05; Все модели имеют R² > 0,90 и элемент потери p > 0,05, что указывает на то, что модель хорошо подходит и может быть использована для прогнозирования.

Влияние гомогенизации микроструй на стабильность нанолипидов

• Размер зерна: значительно уменьшается с увеличением давления и количества циклов; Максимальное давление (1500 бар) + 6 циклов дает 100,3 нм. Повышение концентрации масла увеличивает диаметр гранул (длинноцепная линолевая кислота вводится в двойной слой фосфата), а повышение концентрации лецитина уменьшает диаметр гранул (образуя больше пузырьков).
• Потенциал Zeta: диапазон от −32,1 ~ − 46,6 мВ, находится в высокостабильном диапазоне. Увеличение давления и количества циклов может ослабить потенциал, возможно, из - за окисления или смешивания воздуха. Повышение концентрации масла может поддерживать более отрицательный потенциал, предположительно, связанный с его антиоксидантным составом в координации с лецитином.
• PdI：0.13–0.28， Все < 0,3, что указывает на высокую однородность системы; Увеличение количества циклов значительно снижает PdI.

Влияние ультразвука на стабильность нанолипидов

• диаметр частицы: уменьшается с увеличением времени ультразвука и амплитуды; 10 min、 При 100 - процентной амплитуде можно получить 149,2 нм. Повышение концентрации масла также увеличивает размер частиц.
• Потенциал Zeta: в целом находится между −32,4 ~ − 55,9 мВ и находится в зоне высокой стабильности. Длительный ультразвук уменьшает абсолютный потенциал и может быть связан со свободными радикалами, образующимися в результате кавитации, которые способствуют гидролизу / окислению фосфата.
• PdI: уменьшается с увеличением времени и амплитуды ультразвука; Более длительное время обработки и сильное кавитационное воздействие более высоких амплитуд способствуют выравниванию диаметра частиц.

Влияние роторно - статорного фактора на стабильность нанолипидов

• Размер зерна: уменьшается с увеличением скорости вращения и времени обработки; Максимальная скорость вращения (25 000 rpm) + 4 мин снижает диаметр частиц до 163,6 нм. Тенденции в отношении концентрации масла и концентрации лецитина на диаметре частиц согласуются с этими двумя методами.
• Потенциал Zeta: диапазон − 27,3 ~ − 51,6 мВ, в целом остается высокой стабильностью.
• PdI：0.25–0.56， Значительно выше, чем два предыдущих метода, что указывает на более широкое распределение диаметра частиц; Увеличение скорости и времени может в определенной степени улучшить однородность.

Оптимизация и физическая стабильность хранения нанолипидов

Вторичная оптимизация трех технологий с помощью RSM:

• Цель - диаметр частиц, абсолютное значение потенциала Zeta и минимизация PdI;
• Исходя из этого, загрузка HOPO дополнительно увеличивается, чтобы изучить ее влияние на стабильность.

Превосходные формулы хранятся при температуре 4°C в 35d, при этом диаметр частиц, потенциал Zeta и PdI измеряются на пробах 7d (таблица 6).

Изменение размера частиц:

• Образцы, подготовленные MF и US, имели средний диаметр частиц < 200 нм в течение всего периода хранения.
• Наименьшее увеличение диаметра частиц (всего 2,7%) наблюдалось в пробах с высокой масляной нагрузкой US, в то время как наибольшее увеличение наблюдалось в пробах с высокой масляной нагрузкой RS (15,2%).

Изменение потенциала Zeta:

• Большое снижение абсолютного потенциала проб MF с высокой нефтенагрузкой (18,9%); Образцы US и RS снижались еще меньше (26%), что указывает на то, что высокая концентрация масла может в определенной степени повысить потенциальную стабильность.

Изменения PDI:

• PdI образца MF и US остается < 0,3, поддерживая высокую однородность; Образцы RS поднялись до 0,35 PdI при высокой масляной нагрузке, и распределение, как правило, было неравномерным.

Наблюдение с помощью линз (TEM)

Нанополилипиды, подготовленные в отличных условиях, представляют собой сферическую однослойную капсульную структуру, диаметр частиц соответствует результатам DLS, дальнейшая проверка трех технологий может получить нано - липиды

Содержание бета - каротина в MF и US - липидных текстурах

Бета - каротин подвержен термическому разложению.

Результаты HPLC показали, что содержание бета - каротина в суспензии сырой липидной массы составляет 6,49 × 10 ⁻мг ml⁻1. коэффициент удержания после микроструйной обработки составляет 92,9% (снижение на 7,09%); Коэффициент удержания после ультразвуковой обработки 61,2% (снижение на 38,83%).

Это указывает на то, что микроструйная технология имеет наименьшее повреждение бета - каротина и может быть связана с локальной мгновенной высокой температурой ультразвука.

VI. ВЫВОДЫ

Метод поверхности отклика (RSM) систематически оптимизировал процесс и формулу трех гомогенных технологий - микроструи (MF), ультразвука (US) и ротора - статора (RS) - при подготовке нанолипидной системы, содержащей высоколинолеиновое пальмовое масло (HOPO).

• Технология микроструй имеет превосходную совокупную производительность в исследуемом диапазоне, получая минимальный диаметр частиц (EE 100 нм) и индекс низкой мультидисперсии (PdI < 0.15), с лучшей однородностью системы.
• Все три метода могут готовить нанолипиды с диаметром частиц < 200 нм, все из которых соответствуют определению « нанолипидов».

Оптимизируя нагрузку HOPO, было обнаружено, что повышение содержания масла может значительно повысить физическую стабильность липидов при хранении при температуре 4°C и 35d:

• В условиях микроструи и ультразвука увеличение диаметра частиц в пробах с высоким содержанием масла, снижение абсолютного потенциала Zeta и увеличение PdI ниже, чем в пробах с низким содержанием масла.

• Результаты показали, что антиоксиданты (такие как бета - каротин) в HOPO взаимодействуют с бимолекулярным слоем фосфата, замедляя накопление липидов и окислительную деградацию.

Комплексное решение для выравнивания микроструй

Список литературы

[1] Хуан Давид Белтран, Рикарте Л, Эстрада КБ и др. Влияние методов гомогенизации на физическую стабильность нанолипосом питательного уровня, используемого для инкапсулирования высокоолеинового пальмового масла [J]. LWT, 118[2025-08-09]. DOI:10.1016/j.lwt.2019.108801.