一种天然乳化剂、制备方法及其在高内相乳液的应用

1.本发明属于乳液技术领域，尤其涉及一种可以适用于多种油相制备高内相乳液的天然乳化剂及其制备方法。


背景技术：

2.传统乳液使用表面活性剂来稳定，但近年来有报道称，表面活性剂对环境和人体都有一定程度的负面影响，且表面活性剂所制备的乳液稳定性较低，限制了其应用。乳液因其稳定性较高，对人体伤害小成为了研究的热点。常见的乳剂有无机颗粒，但无机颗粒的生物相容性较差，因此通过生物大分子制备的乳剂走进了人们的视野。其中植物蛋白与多糖因其较高的产量及较低的碳足迹收到了人们的广泛关注。
3.玉米醇溶蛋白是一种疏水的植物蛋白，其非极性氨基酸含量较高储量丰富。这种蛋白是制备天然乳液的良好原料，但是它本身的一些缺点比如对ph敏感、疏水性较强不能分散于水中等限制了它在乳液中的应用。研究者们常通过静电作用等添加亲水物质进行改性，但所制备的玉米醇溶蛋白复合粒子所制备的乳液稳定性较低，且通常情况下仅能稳定一种油相制备乳液。


技术实现要素：

4.为解决玉米醇溶蛋白难以形成较为稳定的天然乳液，且常常仅能稳定一种油相制备乳液的问题，本发明提供了一种天然乳化剂、制备方法及其在高内相乳液的应用。
5.本发明的技术方案：
6.一种天然乳化剂的制备方法，所述的天然乳化剂是玉米醇溶蛋白与β-环糊精通过疏水作用形成的复合粒子。
7.一种天然乳化剂的制备方法，具体步骤如下：
8.(1)将β-环糊精溶于水中制备β-环糊精溶液；
9.(2)向β-环糊精溶液中加入乙醇制备醇水溶液，加入玉米醇溶蛋白超声溶解，磁力搅拌；
10.(3)将步骤(2)得到的溶液倒入到相同体积的水中，磁力搅拌后旋蒸，得到分散液；
11.(4)将步骤(3)得到的分散液利用透析袋透析，之后冷冻干燥获得玉米醇溶蛋白环糊精复合粒子，即天然乳化剂。
12.进一步的，所述步骤(1)中，β-环糊精溶液的浓度为2-10mg/ml；
13.进一步的，所述步骤(2)中，加入乙醇调控乙醇含量在54-70(v/v)％；加入玉米醇溶蛋白的量为β-环糊精质量的0.5-10倍；磁力搅拌条件为500-1000rpm，1-5h(优选500rpm，5h)。
14.进一步的，所述步骤(3)中，磁力搅拌条件为500-1000rpm，0.5-3h(优选500rpm，0.5h)，旋蒸温度45-65℃，旋蒸时间5-40min。
15.进一步的，所述步骤(4)中，透析袋的截留分子量0.2-12kda，透析时间36-48h；冷
冻干燥温度为-20至-80℃(优选-60℃)，冷冻干燥时间48h-72h。
16.上述的制备方法制得的一种天然乳化剂在制备高内相乳液中的应用，高内相乳液由天然乳化剂、油相、水三种成分组成，其中，天然乳化剂的浓度为10-30mg/ml，油相与水相的体积比为7.5:2.5-9:1。
17.进一步的，高内相乳液制备方法：将天然乳化剂与油相、水初步混合均质得到。
18.进一步的，所述的油相log p范围为1.14-9.26(如玉米油、大豆油、十六烷等)；均质机转速8000-15000r/min，均质时间100-300s。
19.进一步的，高内相乳液的运载体系应用于食品、化妆品、生物墨水领域。
20.本发明的有益效果：
21.本发明提供的一种可以适用于多种油相制备高内相乳液的天然乳化剂以玉米醇溶蛋白为主体，利用双亲性物质环糊精的内部疏水空穴与玉米醇溶蛋白发生疏水作用制备复合颗粒，环糊精外部亲水部分可以改善玉米醇溶蛋白疏水性过强的问题，这种乳化剂具有良好的乳化效果，可以在较广的ph范围(ph 3-10)与多种油相制备高内相乳液。且这种乳液的原料与制备过程都具有优良的生物相容性，因而该乳液是天然的，主要的应用方向在食品、化妆品等领域，所制备的高内相乳液可以应用于生物墨水等领域。
附图说明
22.图1为本发明原理示意图。玉米醇溶蛋白与β-环糊精在溶液中充分混合后通过玉米醇溶蛋白的疏水氨基酸链段与环糊精内部疏水空穴复合制备了各向异性的非球状复合粒子。
23.图2zein-环糊精复合物颗粒在不同颗粒浓度下稳定不同油相的hipe照片。
24.图3zein-环糊精复合物颗粒在不同颗粒浓度下稳定不同油相的显微图像(b)。
25.图4由不同颗粒制成的薄膜(基底)上的三相接触角。
具体实施方式
26.下面结合实施例对本发明的技术方案作进一步说明，但不应仅局限于此，与本发明的技术方案进行等同替换的，也应在保护范围之内。如未特别说明，下例实施例中所用装置设备均采用本领域常规的装置设备，如未特别说明，下例实施例中所用原料均可通过市售获得，如未特别说明，下例实施例中所用技术手段均为本领域内熟知的技术手段。
27.实施例1
28.乳化剂的制备：
29.在25℃下将1gβ-环糊精溶于100ml水中制备β-环糊精溶液；向环糊精溶液中加入120ml乙醇制备醇水溶液，加入1g玉米醇溶蛋白超声溶解，磁力搅拌500rpm，5h。将玉米醇溶蛋白环糊精混合溶液倒入到相同体积的水中，磁力搅拌500rpm，0.5h，旋蒸55℃，20min；将旋蒸后的分散液利用透析袋(截留分子量12kda)透析48h，冷冻干燥获得玉米醇溶蛋白-环糊精复合物1。
30.制备天然乳液：将制备的乳化剂玉米醇溶蛋白-环糊精复合物1加入去离子水中形成悬浮液，乳化剂在悬浮液中的浓度为20mg/ml，将悬浮液与玉米油按体积比2.5:7.5混合，将混合体系使用均质机12000r/min下乳化300s，得到高内相乳液1a。
31.将制备的乳化剂玉米醇溶蛋白-环糊精复合物1加入去离子水中形成悬浮液，乳化剂在悬浮液中的浓度为20mg/ml，将悬浮液与大豆油按体积比2.5:7.5混合，将混合体系使用均质机12000r/min下乳化300s，得到高内相乳液1b。
32.将制备的乳化剂玉米醇溶蛋白-环糊精复合物1加入去离子水中形成悬浮液，乳化剂在悬浮液中的浓度为20mg/ml，将悬浮液与十六烷按体积比2.5:7.5混合，将混合体系使用均质机12000r/min下乳化300s，得到高内相乳液1c。
33.将制备的乳化剂玉米醇溶蛋白-环糊精复合物1加入去离子水中形成悬浮液，乳化剂在悬浮液中的浓度为10mg/ml，将悬浮液与玉米油按体积比2.5:7.5混合，将混合体系使用均质机12000r/min下乳化300s，得到高内相乳液1d。
34.将制备的乳化剂玉米醇溶蛋白-环糊精复合物1加入去离子水中形成悬浮液，乳化剂在悬浮液中的浓度为30mg/ml，将悬浮液与玉米油按体积比2.5:7.5混合，将混合体系使用均质机12000r/min下乳化300s，得到高内相乳液1e。
35.将制备的乳化剂玉米醇溶蛋白-环糊精复合物1加入去离子水中形成悬浮液，乳化剂在悬浮液中的浓度为20mg/ml，将悬浮液与玉米油按体积比1:9混合，将混合体系使用均质机12000r/min下乳化300s，得到高内相乳液1f。
36.实施例2
37.乳化剂的制备：在25℃下将0.5gβ-环糊精溶于100ml水中制备β-环糊精溶液；向环糊精溶液中加入120ml乙醇制备醇水溶液，加入1g玉米醇溶蛋白超声溶解，磁力搅拌500rpm，5h。将玉米醇溶蛋白环糊精混合溶液倒入到相同体积的水中，磁力搅拌500rpm，0.5h，旋蒸55℃，20min；将旋蒸后的分散液利用透析袋(截留分子量12kda)透析48h，冷冻干燥获得玉米醇溶蛋白-环糊精复合物2。
38.制备天然乳液：将制备的乳化剂玉米醇溶蛋白-环糊精复合物2加入去离子水中形成悬浮液，乳化剂在悬浮液中的浓度为20mg/ml，将悬浮液与玉米油按体积比2.5:7.5混合，将混合体系使用均质机12000r/min下乳化300s，得到高内相乳液2。
39.实施例3
40.乳化剂的制备：在25℃下将0.3gβ-环糊精溶于100ml水中制备β-环糊精溶液；向环糊精溶液中加入120ml乙醇制备醇水溶液，加入1g玉米醇溶蛋白超声溶解，磁力搅拌500rpm，5h。将玉米醇溶蛋白环糊精混合溶液倒入到相同体积的水中，磁力搅拌500rpm，0.5h，旋蒸55℃，20min；将旋蒸后的分散液利用透析袋(截留分子量12kda)透析48h，冷冻干燥获得玉米醇溶蛋白-环糊精复合物3。
41.制备天然乳液：将制备的乳化剂玉米醇溶蛋白-环糊精复合物3加入去离子水中形成悬浮液，乳化剂在悬浮液中的浓度为20mg/ml，将悬浮液与玉米油按体积比2.5:7.5混合，将混合体系使用均质机12000r/min乳化300s，得到高内相乳液3。
42.实施例4
43.乳化剂的制备：在25℃下将0.2gβ-环糊精溶于100ml水中制备β-环糊精溶液；向环糊精溶液中加入120ml乙醇制备醇水溶液，加入2g玉米醇溶蛋白超声溶解，磁力搅拌500rpm，5h。将玉米醇溶蛋白环糊精混合溶液倒入入到相同体积的水中，磁力搅拌500rpm，0.5h，旋蒸55℃，20min；将旋蒸后的分散液利用透析袋(截留分子量12kda)透析48h，冷冻干燥获得玉米醇溶蛋白-环糊精复合物4。
44.制备天然乳液：将制备的乳化剂玉米醇溶蛋白-环糊精复合物4加入去离子水中形成悬浮液，乳化剂在悬浮液中的浓度为20mg/ml，将悬浮液与玉米油按体积比2.5:7.5混合，将混合体系使用均质机12000r/min乳化300s，得到高内相乳液4。
45.实施例5
46.乳化剂的制备：在25℃下将1gβ-环糊精溶于100ml水中制备β-环糊精溶液；向环糊精溶液中加入230ml乙醇制备醇水溶液，加入1g玉米醇溶蛋白超声溶解，磁力搅拌500rpm，5h。将玉米醇溶蛋白环糊精混合溶液倒入入到相同体积的水中，磁力搅拌500rpm，0.5h，旋蒸55℃，20min；将旋蒸后的分散液利用透析袋(截留分子量12kda)透析48h，冷冻干燥获得玉米醇溶蛋白-环糊精复合物5。
47.制备天然乳液：将制备的乳化剂玉米醇溶蛋白-环糊精复合物5加入去离子水中形成悬浮液，乳化剂在悬浮液中的浓度为20mg/ml，将悬浮液与玉米油按体积比2.5:7.5混合，将混合体系使用均质机12000r/min乳化300s，得到高内相乳液5。
48.实施例6
49.乳化剂的制备：在25℃下将1gβ-环糊精溶于100ml水中制备β-环糊精溶液；向环糊精溶液中加入230ml乙醇制备醇水溶液，加入1g玉米醇溶蛋白超声溶解，磁力搅拌1000rpm，5h。将玉米醇溶蛋白环糊精混合溶液倒入入到相同体积的水中，磁力搅拌100rpm，0.5h，旋蒸55℃，20min；将旋蒸后的分散液利用透析袋(截留分子量12kda)透析48h，冷冻干燥获得玉米醇溶蛋白-环糊精复合物6。
50.制备天然乳液：将制备的乳化剂玉米醇溶蛋白-环糊精复合物5加入去离子水中形成悬浮液，乳化剂在悬浮液中的浓度为20mg/ml，将悬浮液与玉米油按体积比2.5:7.5混合，将混合体系使用均质机12000r/min乳化300s，得到高内相乳液6。
51.实施例7
52.乳化剂的制备：在25℃下将1gβ-环糊精溶于100ml水中制备β-环糊精溶液；向环糊精溶液中加入230ml乙醇制备醇水溶液，加入1g玉米醇溶蛋白超声溶解，磁力搅拌500rpm，1h。将玉米醇溶蛋白环糊精混合溶液倒入入到相同体积的水中，磁力搅拌500rpm，3h，旋蒸55℃，20min；将旋蒸后的分散液利用透析袋(截留分子量12kda)透析48h，冷冻干燥获得玉米醇溶蛋白-环糊精复合物7。
53.制备天然乳液：将制备的乳化剂玉米醇溶蛋白-环糊精复合物5加入去离子水中形成悬浮液，乳化剂在悬浮液中的浓度为20mg/ml，将悬浮液与玉米油按体积比2.5:7.5混合，将混合体系使用均质机12000r/min乳化300s，得到高内相乳液7。
54.对比例1
55.乳化剂的制备：将1g玉米醇溶蛋白溶于100ml水与120ml乙醇的醇水混合液中，磁力搅拌500rpm，5h。将玉米醇溶蛋白环糊精混合溶液倒入入到相同体积的水中，磁力搅拌500rpm，0.5h，旋蒸55℃，20min；将旋蒸后的分散液利用透析袋(截留分子量12kda)透析48h，冷冻干燥获得玉米醇溶蛋白粒1。
56.制备天然乳液：将制备的玉米醇溶蛋白粒1加入去离子水中形成悬浮液，乳化剂在悬浮液中的浓度为20mg/ml，将悬浮液与玉米油按体积比2.5:7.5混合，将混合体系使用均质机12000r/min乳化300s，得到高内相乳液对比例1。
57.由图2所示玉米醇溶蛋白-环糊精复合粒子可以在较低粒子浓度与多种油相制备
高内相乳液。图3可以验证图2的结果，说明复合物可以与不同油相制备高内相乳液。图4表明三相接触角测试表明复合粒子(玉米醇溶蛋白：环糊精＝1：1)可以稳定不同的油相的原因为其在不同油相的三相接触角相近。
58.表1
[0059] 是否可以形成乳液高内相乳液1a是高内相乳液1b是高内相乳液1c是高内相乳液1d是高内相乳液1e是高内相乳液1f是高内相乳液2是高内相乳液3是高内相乳液4是高内相乳液5是高内相乳液6是高内相乳液7是高内相乳液对比例1否

技术特征：
1.一种天然乳化剂的制备方法，其特征在于，所述的天然乳化剂是玉米醇溶蛋白与β-环糊精通过疏水作用形成的复合粒子。2.根据权利要求1所述的一种天然乳化剂的制备方法，其特征在于，步骤如下：(1)将β-环糊精溶于水中制备β-环糊精溶液；(2)向β-环糊精溶液中加入乙醇制备醇水溶液，加入玉米醇溶蛋白超声溶解，磁力搅拌；(3)将步骤(2)得到的溶液倒入到相同体积的水中，磁力搅拌后旋蒸，得到分散液；(4)将步骤(3)得到的分散液利用透析袋透析，之后冷冻干燥获得玉米醇溶蛋白环糊精复合粒子，即天然乳化剂。3.根据权利要求1所述的一种天然乳化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，β-环糊精溶液的浓度为2-10mg/ml；所述步骤(2)中，加入乙醇调控乙醇含量在54-70(v/v)％；加入玉米醇溶蛋白的量为β-环糊精质量的0.5-10倍；磁力搅拌条件为500-1000rpm，1-5h。4.根据权利要求1所述的一种天然乳化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，磁力搅拌条件为500-1000rpm，0.5-3h，旋蒸温度45-65℃，旋蒸时间5-40min。5.根据权利要求1所述的一种天然乳化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中，透析袋的截留分子量0.2-12kda，透析时间36-48h；冷冻干燥温度为-20至-80℃，冷冻干燥时间48h-72h。6.权利要求1-5任一所述的制备方法制得的一种天然乳化剂。7.权利要求1-5任一所述的制备方法制得的一种天然乳化剂在制备高内相乳液中的应用，其特征在于，高内相乳液由天然乳化剂、油相、水三种成分组成，其中，天然乳化剂的浓度为10-30mg/ml，油相与水相的体积比为7.5:2.5-9:1。8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，高内相乳液制备方法：将天然乳化剂与油相、水初步混合均质得到。9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述的油相log p范围为1.14-9.26；均质机转速8000-15000r/min，均质时间100-300s。10.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，高内相乳液的运载体系应用于食品、化妆品、生物墨水领域。

技术总结
本发明公开了一种天然乳化剂、制备方法及其在高内相乳液的应用，该乳剂可以适用于多种油相制备高内相乳液，属于乳液技术领域。玉米醇溶蛋白作为疏水蛋白，其所制备的乳液稳定性较差，常需要引入亲水组分来增强其亲水性，本发明通过利用天然小分子环糊精的内部疏水空穴与玉米醇溶蛋白发生疏水作用制备复合粒子，而环糊精的亲水外壳可以改善玉米醇溶蛋白疏水性过强的问题，所制备的复合粒子可以与多种油相制备高内相乳。通过控制玉米醇溶蛋白与环糊精的添加量，可以调控粒子的界面亲和性，且通过调节分散液的pH，调控乳液的黏度。调控乳液的黏度。调控乳液的黏度。


技术研发人员：东为富 王艺杰 李婷 黄晶 汪洋 张旭辉 王世波
受保护的技术使用者：江南大学
技术研发日：2023.08.01
技术公布日：2023/10/20