一种胞外多糖三相填充乳液凝胶的制备方法

本发明属于功能性食品开发领域，具体涉及一种用于生物活性物质递送的胞外多糖三相填充乳液凝胶的制备方法。

背景技术：

1、功能性食品的核心成分是具有生物活性的功能因子，例如植物多酚、脂溶性维生素、类胡萝卜素和不饱和脂肪酸等，这些具有生物活性的功效成分在机体中发挥清除自由基、抗氧化、抗炎、降血糖、降血脂、抗肿瘤等生理功效。然而，这些生物活性成分在植物组织中尚能稳定存在，但经分离提取后，其对环境条件极其敏感，易受紫外线、温度和氧等环境因素的影响而迅速降解。与此同时，绝大多数生物活性物质在机体中的利用率也存在普遍偏低的情况。因此，提高生物活性物质在贮藏和递送过程中的稳定性是食品和医药工业领域需要解决的关键问题。

2、乳液是一种胶体体系，由至少不相容的两相（通常是油和水）和两相接触界面组成，其中一相（分散相）以小液滴的形式分散在另一相（连续相）中。根据分散相和连续相的构成不同，乳液分为水包油、油包水、水包油包水和油包水包油等类型。乳液凝胶是一种网络结构乳液，主要由乳滴聚集或连续相凝胶化而形成。乳液是热力学不稳定体系，同相分子之间的吸引力易导致内聚作用，乳滴会自发地聚结，直到达到界面能最小的状态—两相分离状态。因此，为了保持乳液稳定，必须添加乳化剂。传统的乳化剂主要是小分子表面活性剂，同时具有亲水基团和疏水基团，当这些两亲性的小分子表面活性剂吸附到油/水界面上时，它们就会在界面上形成相对紧密的分子膜，可以有效地降低界面能，使乳滴不易发生聚结。然而，由于小分子表面活性剂在热运动下易从油水界面上脱离，导致乳液发生乳析、沉降、絮凝、聚结和奥氏熟化等不稳定现象。此外，化学类表面活性剂具有的乳化、起泡、分散和润滑性，会导致其在排放后与水中污染物结合，产生大量泡沫，降低水的溶氧量，加重水体污染，这不仅会对水生生物危害，还会通过食物链危及人类健康。为解决上述现实难题，研究者们开始寻找和研发天然生物源物质作为乳化剂来稳定乳液。

3、乳酸菌胞外多糖指乳酸菌在生长代谢过程中分泌到细胞外的粘液或者荚膜多糖，是通过重复葡萄糖单元连在一起的长链或者含有支链的碳水化合物聚合物，属于微生物次级代谢产物。大量研究表明，乳酸菌胞外多糖具有抗菌、抗炎、抗肿瘤、降血糖、抗氧化以及提高免疫力等多种生理功效，并能作为益生元，参与肠道菌群调节。此外，乳酸菌胞外多糖能同时结合水和疏水物质，具有乳化活性，因此，其作为功能性生物乳化剂在食品、药品开发中具有广阔的应用前景。

4、鉴于上述情况，本发明公开了一种用于生物活性物质递送的胞外多糖三相填充乳液凝胶的制备方法，利用该方法制备的乳液凝胶可以同时作为水溶性生物活性物质和脂溶性生物活性物质的载体，并能有效提高脂溶性生物活性物质在水中的分散度，解决脂溶性生物活性物质不溶于水进而无法被人体吸收利用的难题，此外，胞外多糖乳液凝胶能保护生物活性物质免受胃、肠消化液的侵蚀，延缓释放，有效提高生物活性物质在人体中的生物利用度。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种原料均为食品级、制作方法简易、能同时填充油相和水相、能吸附于油水界面、可荷载多种生物活性物质、稳定性高、对环境友好的胞外多糖三相填充乳液凝胶的制备方法。本发明实现了采用天然生物材料制备乳液凝胶，并解决了生物活性物质对环境敏感、极不稳定、人体无法吸收利用等问题。胞外多糖三相填充乳液凝胶所用原料皆为食品级，在制备过程中未添加任何有机化学试剂，对人体安全、无毒，对环境无污染，是一种极具应用潜力的稳定、高效的生物活性物质递送载体。

2、本发明所采用的技术方案按照如下步骤实施：

3、步骤1，胞外多糖功能性凝胶型乳化剂的制备：

4、将乳酸菌胞外多糖与表没食子儿茶素没食子酸酯以10:1～20:3的比例分散于纯净水中，质量浓度为1%～5%，在40℃条件下，搅拌120～180min，然后向其中加入无水乙醇，无水乙醇与纯净水的体积比为3:4～1:1，得到胞外多糖功能性凝胶型乳化剂；采用紫外分光光度计筛选胞外多糖功能性凝胶型乳化剂中表没食子儿茶素没食子酸酯的含量不低于20mg/g；采用冷冻扫描电子显微镜筛选胞外多糖功能性凝胶型乳化剂形成的三维网络结构孔径不小于0.5μm；

5、步骤2，胞外多糖三相填充乳液凝胶的制备：

6、将胞外多糖功能性凝胶型乳化剂以质量浓度3%～5%与纯净水混合作为水相，将与水相体积比为2:3～37:13亚麻籽油作为油相，然后将水相与油相混合，在20～40℃条件下，采用20000r/min高速剪切均质机处理上述混合液2～4min，制成胞外多糖三相填充乳液凝胶；采用紫外分光光度计筛选胞外多糖三相填充乳液凝胶过氧化值不超过0.2g/100g；通过流变仪筛选胞外多糖三相填充乳液凝胶的角损耗正切值不超过1；采用荧光显微镜筛选胞外多糖三相填充乳液凝胶中油滴直径不超过20μm。

7、本发明中的胞外多糖三相填充乳液凝胶的成分包括：质量浓度为2.25%～4.7%的乳酸菌胞外多糖，质量浓度为0.3%～0.75%的表没食子儿茶素没食子酸酯，体积分数为40%～74%的亚麻籽油，其余均为纯净水。

8、胞外多糖三相填充乳液凝胶的工作机理：本发明制备的胞外多糖三相填充乳液凝胶是一种结构乳液，其组织结构为油相、水相和油水界面。胞外多糖三相填充乳液凝胶的成分是由乳酸菌胞外多糖、表没食子儿茶素没食子酸酯、亚麻籽油、以及纯净水构成，原料均为食品级。其中，胞外多糖是乳酸菌在生长代谢过程中分泌到细胞外的粘液或者荚膜多糖，属于微生物次级代谢产物；表没食子儿茶素没食子酸酯是存在于绿茶中的茶多酚单体；亚麻籽油是以亚麻籽为原料压榨而成的液态植物油，其中含有α-亚麻酸58.06%，油酸18.45%，亚油酸12.81%，棕榈酸6.72%和硬脂酸3.5%。胞外多糖本身具有一定的乳化活性，既能与水结合，也能与疏水物质结合；表没食子儿茶素没食子酸酯是亲脂性极佳的茶多酚单体，表没食子儿茶素没食子酸酯与胞外多糖均富含羟基，两者能够通过氢键、范德华力和派键等非共价相互作用结合，形成三维网络结构，其具有良好的亲水亲油性，能够吸附在油水界面上，发挥稳定乳液的作用。此外，表没食子儿茶素没食子酸酯与胞外多糖形成的凝胶网络结构不仅具有较强的乳化活性，还具有良好的凝胶性能，能够凝胶乳液的连续相，使乳液由液态转化为稳定的半固态凝胶网络结构。小分子链段的胞外多糖可以填充油相和水相，胞外多糖长链分子与表没食子儿茶素没食子酸酯形成网络结构，包覆于油滴表面，稳定三维网状乳液凝胶结构。胞外多糖三相填充乳液凝胶有助于同时实现脂溶性生物活性物质例如番茄红素、胡萝卜素、白藜芦醇等溶于亚麻籽油相中，水溶性生物活性物质例如维生素c溶于水相中，提升乳液凝胶的生物活性物质荷载能力和递送生物活性物质的多样性。胞外多糖既能稳定乳液，又能抑制乳液氧化，并能增进乳液凝胶的稳定性。胞外多糖三相填充乳液凝胶作为生物活性物质的载体能够提高生物活性物质的储存稳定性，并能延缓其在机体消化中的释放，能够有效提高生物活性物质在人体中的生物利用度。

9、本发明的有益效果是：胞外多糖三相填充乳液凝胶能够作为生物活性物质的递送载体，提高生物活性物质在人体中的消化利用度。本发明把极具生物活性的乳酸菌胞外多糖应用于乳液凝胶的制备中，仅采用包括水在内的四种原料和简易的制备方法，利用胞外多糖和表没食子儿茶素没食子酸酯非共价结合物构筑乳液凝胶，并维持乳液凝胶的稳定性，制成可以递送生物活性物质的胞外多糖三相填充乳液凝胶；而且，构成胞外多糖三相填充乳液凝胶的四种成分均为食品级，在制备过程中没有添加任何有毒化学物质，对人体无毒、副作用，对环境友好。此外，胞外多糖三相填充乳液凝胶具有优越的稳定性，其在室温下长期放置不会发生油水分离等不稳定现象，并且能抑制乳液凝胶中的油脂氧化。因此，胞外多糖三相填充乳液凝胶可以作为生物活性物质的优良载体，应用于食品和药品工业中。本发明对于荷载生物活性物质的功能性食品开发具有积极的促进意义，同时，对于提升国民保健意识、促进国民身体健康也具有一定程度的推动作用。