Pickering乳状液中脂质氧化与氧化抑制作用机理的研究

A system that consists of oil droplets dispersed in an aqueous phase is called an oil-in-water emulsion, which exists extensively in most foods. The susceptibility of lipid to autoxidation is the major concern for food manufactures as lipid oxidation has negative effects on food qualities. The previous research showed that the hydrophobic modified starch could be used as particle emulsifier to stabilize oil-in-water Pickering emulsion and reduced the lipid oxidation rate effectively. However, the mechanism is still unclear. Based on our previous work, the octenyl succinic anhydride modified rice starch particles (D50: 2～4μm) will be used as emulsifier to stabilize sunflower oil-in-water emulsions. The factors influencing the oxidative stability of the lipids will be study to build the kinetic equation. We will also investigate the effects of emulsion particle sizes and interfacial layers on the lipid oxidation. The arrangement and inhibition model of the hydrophobic modified starch particles on the oil / water interfaces will be analyzed by means of confocal laser scanning microscopy, transmission electron microscopy, antioxidation experiments, etc. The relationship between oxidation kinetics and inhibition model will be study to elucidate the lipid oxidation and inhibition mechanism. This investigation is very important for the development of new starch-based emulsifier, which can be used in the food industry and related industries.

乳状液是广泛存在于食品中的两相分散体系，因脂质的自动氧化而导致品质下降是该类食品普遍存在的问题。前期研究表明：疏水化修饰的淀粉微粒可以稳定水包油型Pickering乳状液，延缓脂质氧化，但该乳状液中脂质的氧化及氧化抑制机制尚未明确。本项目在前期研究基础上，以辛烯基琥珀酸酐疏水化修饰的稻米淀粉微粒（D50：2～4μm）为颗粒乳化剂，以葵花油／水乳状液体系为模型，研究各因素对乳状液中脂质氧化稳定性的影响规律，建立脂质氧化动力学方程；明确乳状液粒径分布及界面膜性质对脂质氧化稳定性的调控作用；并利用激光共聚焦显微镜、透射电镜等分析技术和抗氧化实验，研究油/水界面疏水化淀粉微粒与油滴的排布规律及氧化抑制作用方式，构建淀粉微粒的分布和作用模型，揭示Pickering乳状液中脂质的氧化与氧化抑制作用机制。该研究成果有助于开发新型淀粉基颗粒乳化剂，为其在食品及相关行业的应用提供理论依据。

乳状液中脂质氧化而导致食品品质下降是该类食品普遍存在的问题。本项目以疏水化修饰的稻米淀粉微粒为乳化剂构筑Pickering乳状液，以过氧化值（POV）和硫代巴比妥酸值（TBARS）为评价指标，采用Schaal烘箱法在50℃研究不同制备条件（淀粉浓度、油相浓度、pH值、NaCl浓度、蔗糖浓度）对乳状液中脂质氧化稳定性的影响规律。得出结论：淀粉浓度在0.5%~4.0%范围内增加时，乳状液液滴粒径逐渐减小，界面膜黏度增大，脂质的POV和TBARS值均降低，氧化稳定性提高。油相浓度在25%~75%范围内增加时，乳状液粒径增加，但脂质的POV和TBARS值均逐渐降低，氧化稳定性随油相浓度的增加而增加。pH对乳状液氧化稳定性的影响规律是：pH为7.0时乳状液氧化稳定性最好、其次是酸性（pH为6.0、5.0和4.0）、碱性条件下（pH为8.0和9.0）较差。低浓度NaCl（40 mmol/L）有助于抑制乳状液中脂质氧化，NaCl浓度在80~200 mmol/L范围内增加时，乳状液脂质的TBARS值逐渐升高。蔗糖浓度（0~200 mmol/L）对乳状液中脂质氧化稳定性没有显著影响。在此基础上，以POV和酸价（AV）为指标，采用激光共聚焦显微镜（CLSM）、流变仪、Schaal烘箱法等研究了淀粉微粒与阴离子（SDS）、非离子（Tween 20）和阳离子型（CTAB）小分子表面活性剂联合使用对乳状液中脂质氧化稳定性的影响规律。得出结论：1%改性淀粉＋1%SDS乳状液中乳相体积最大，乳状液的稳定性最好，1%改性淀粉＋1%Tween 20、1%改性淀粉＋1%CTAB乳状液的乳相体积虽略有增加，但均有乳化剂的析出，不利于乳状液的稳定；CLSM微观结构表明：1%改性淀粉＋1%SDS乳状液中，淀粉均匀吸附在油滴周围，在油水界面形成一层物理屏障，防止液滴的絮凝和聚结；静态剪切流变结果表明，所有乳状液均表现出剪切稀化行为，相比于单独使用小分子表面活性剂，淀粉微粒与小分子乳化剂联合使用能增加乳状液体系的粘度；POV和AV结果表明，淀粉微粒和SDS、Tween 20联合使用提高了乳状液脂质的氧化稳定性，但淀粉微粒与CTAB联合使用时，脂质的氧化稳定性降低。淀粉微粒与阴离子表面活性剂SDS的相容性更好，联合使用时能提高乳状液的乳化以及氧化稳定性。