纳米淀粉基皮克林乳液的研究进展
油水,液滴,1纳米淀粉的加工与制备,1基于淀粉粒径尺寸减小的制备策略,2基于淀粉基团改性的制备策略,2纳米淀粉颗粒对皮克林乳液的稳定与调控,3纳米淀粉基皮克林乳液在食品领域的应用,1生物活性物质载体,2油脂抗氧化剂和食品添加剂
阮少龙,周建伟,高 德,徐恩波,叶兴乾,刘东红乳液是两种互不相溶液体短时平衡稳定存在的多相体系,其中一相以液滴形式均匀分散在另一相中,从而表现为悬浮液特征,一般可分为水包油型(O/W)和油包水型(W/O)。作为一种在热力学上依赖时间而变化的亚稳态体系,乳液具有自发分层的趋势,需通过添加合适的外源试剂来增强其稳定性[1-2]。早在20世纪初,Ramsden 和Pickering 就相继提出可以采用添加微米级或纳米级固体颗粒的形式来强化乳液,即通过颗粒吸附于油水界面,从而促使乳液稳定,后来人们将这种类型的乳液命名为Pickering 乳液(皮克林乳液)[3-5]。因固体颗粒具有较高的自由能,故相比于由小分子表面活性剂起稳定作用的传统乳液,皮克林乳液可通过固体颗粒在油水界面形成强有力的物理屏障,避免发生液滴聚结和奥氏熟化,从而具有更好的稳定性[6]。在食品与医药领域,皮克林乳液已广泛应用于功能性营养物质的包埋和递送[7-9]。
基于健康和绿色生活理念导向,采用食品级固体颗粒稳定皮克林乳液的策略日益受到关注,皮克林乳液固体颗粒的相关研究热点已逐渐从无机态(二氧化硅、二氧化钛、碳酸钙等微粒)转向有机态(碳水化合物、蛋白质、脂类及其衍生物)[10]。淀粉是自然界来源仅次于纤维素的天然高分子聚合物,广泛存在于各种谷物中,具有可生物降解、可再生、成本低、无毒害、生物相容性好等优点。纳米淀粉是以天然淀粉为原料,采用酸解、超声、研磨、纳米沉淀、螺杆挤压等物理化学方法对天然淀粉进行尺度解聚、转化和功能改性后制得的粒径在1~1 000 nm 的纳米级淀粉晶粒[11],包括纳米淀粉晶(Starch nanocrystal,SNC)和纳米淀粉颗粒(Starch nanoparticle,SNP)[12]。不同植物来源的天然淀粉在结构和性质上存在差异,经物理、化学方法改性后可以制得具有特殊功能特性的纳米淀粉[13]。本文综述纳米淀粉的制备方法及其皮克林乳液的稳定机制,介绍纳米淀粉基皮克林乳液在食品领域的应用。
1 纳米淀粉的加工与制备
1.1 基于淀粉粒径尺寸减小的制备策略
1.1.1 酸水解纳米淀粉 酸水解纳米淀粉是指在酸(HCl,H2SO4)作用下淀粉发生水解反应,从而形成纳米级结构。淀粉支链的纳米晶薄片聚合层具有极强的抗酸性,故酸水解主要作用于淀粉颗粒的无定型区,其产物为SNC[14]。该过程分为两步(图1):无定形区的快速水解和结晶区的缓慢水解。其反应机制则有两种理论释义:一是结晶区中糖苷键水解依赖于葡萄糖分子的构象变化(椅式到半椅式) ......
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