一种改性细菌纤维素纳米纤维稳定的高内相Pickering乳液及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种改性细菌纤维素纳米纤维稳定的高内相Pickering乳液及其制备方法。该方法包括如下步骤：1)配制细菌纤维素纳米纤维溶液；2)将大豆分离蛋白溶解到乙醇溶液中；3)将步骤1)所得溶液加入到步骤2)所得溶液中，调节细菌纤维素纳米纤维与大豆分离蛋白的质量比为3:25～9:25，剪切均质、旋蒸；4)所得浓缩液与油脂混合后剪切乳化。本发明专利技术利用经大豆分离蛋白改性的细菌纤维素纳米纤维包埋大量油脂并形成高内相Pickering乳液，乳液稳定性高、粘弹性好；本发明专利技术对仪器要求低，方法简单、易操作，在营养物质输送载体及食品结构修饰基料方面具有较好应用前景。

A stable high internal phase Pickering emulsion modified by bacterial cellulose nanofibers and preparation method thereof

【技术实现步骤摘要】
一种改性细菌纤维素纳米纤维稳定的高内相Pickering乳液及其制备方法
本专利技术涉及一种皮克林(Pickering)乳液，特别是涉及一种改性细菌纤维素纳米纤维稳定的高内相Pickering乳液。
技术介绍
近年来，固体颗粒稳定的乳液在食品、医药、材料、环境科学等领域引起了广泛的关注。与传统乳液相比，Pickering乳液在内(油)外(水)相界面形成的颗粒层能够抵抗Ostwald熟化和聚结，稳定性更高。高内相乳液(HIPEs)属于超浓乳液，内相体积分数大于74％。由于制备HIPEs过程中，油相的体积分数增加到一个阈值时会发生相反转，为此，传统的HIPEs利用表面活性剂(小分子乳化剂)稳定，但其表面活性剂用量大(5％～50％，v/v)，导致乳液毒性高、污染环境，及成本高等问题。而固体颗粒不仅可以在界面上形成不可逆吸附，使乳液更加稳定，还可以将固体颗粒的优异性能转移到乳液中。因此，在稳定乳液的制备中，表面活性剂逐渐被固体颗粒所取代。目前，二氧化硅粒子、二氧化钛纳米颗粒、非降解微凝胶粒子等许多无机粒子已经被证明是有效的稳定剂，但这些粒子的广泛应用受到毒性风险的限制，所以食品级稳定剂的开发已经引起了广泛的关注，而探寻食品级Pickering乳液的乳化剂仍是食品胶体领域面临的挑战。其中多糖和蛋白质具有较高的营养价值和良好的稳定乳液界面性能，可被用于开发食品级颗粒(如纤维素纳米晶体、明胶颗粒、醇溶蛋白-壳聚糖复合粒子、花生蛋白分离的微凝胶颗粒)以稳定HIPEs。纤维素可用于形成多糖-蛋白质复合物。然而，纤维素与基质的相容性及其对pH、温度和离子强度变化的敏感性限制了它的应用。细菌纤维素纳米纤维(BCNs)是由细菌纤维素(BC)经酸性水解或机械破碎制备而成，BCNs不仅不受温度、pH和离子强度的影响，而且与蛋白质基质具有良好的相容性，BCNs已经被证明可用作乳化剂。大豆分离蛋白(SPI)来源广泛、价格低廉，并且具有良好的发泡、凝胶、乳化、保水性。据报道，BCNs可制备含有5％～30％油相的食品级皮克林(Pickering)乳液，大豆分离蛋白也可以稳定含有20％油相的Pickering乳液，而且利用经反溶剂法制备的玉米醇溶蛋白/壳聚糖复合颗粒(ZCPs)可稳定含50％油相的Pickering乳液。但目前尚未见到利用纤维素稳定高内相Pickering乳液的文献报道，而用BCNs制备高内相Pickering乳液极具挑战性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种改性细菌纤维素纳米纤维稳定的高内相Pickering乳液及其制备方法。为了达到上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：一种高内相Pickering乳液的制备方法，包括以下步骤：1)配制细菌纤维素纳米纤维溶液；2)将大豆分离蛋白与乙醇溶液混合，得到大豆分离蛋白溶液；3)将细菌纤维素纳米纤维溶液与大豆分离蛋白溶液混合后剪切均质，得到物料，物料中细菌纤维素纳米纤维:大豆分离蛋白的质量比为(3～10):(22～28)；4)将物料进行浓缩，得到胶状溶液；5)将油脂加入胶状溶液中后剪切乳化，得到高内相Pickering乳液。优选的，所述步骤1)配制的细菌纤维素纳米纤维溶液中细菌纤维素纳米纤维:水的重量比为(0.02～0.18):100，细菌纤维素纳米纤维的粒径为120～170nm。优选的，所述步骤2)中，乙醇溶液中乙醇的体积分数为60％～80％，大豆分离蛋白溶液中大豆分离蛋白的质量分数为1％～5％，大豆分离蛋白的粒径为70～140nm。优选的，所述步骤3)中，细菌纤维素纳米纤维溶液与大豆分离蛋白溶液的混合体积比为1:1～3.5:1。优选的，所述步骤3)中，剪切的速度为5000～8000转/分钟，时间为3～5分钟。优选的，所述步骤4)具体包括以下步骤：将物料于40～50℃旋转蒸发，直至物料质量减少至原质量的15％～40％。优选的，所述步骤5)中，油脂选自植物油(例如，葵花仁油、玉米油、花生油等常用食用油)中的任意一种或多种。优选的，所述步骤5)中，油脂的加入量为胶状溶液体积的300％～500％；剪切的速度为15000～20000转/分钟，时间为2～4分钟。利用上述方法制备的高内相Pickering乳液，该乳液包括分散在水相中的由细菌纤维素纳米纤维-大豆分离蛋白复合胶体颗粒界面层包裹的油脂(油相)，其中细菌纤维素纳米纤维:大豆分离蛋白的质量比为(3～10):(22～28)，油脂选自植物油(例如，葵花仁油、玉米油、花生油等常用食用油)中的任意一种或多种。优选的，所述细菌纤维素纳米纤维:大豆分离蛋白的质量比为3:25～9:25。优选的，所述细菌纤维素纳米纤维的粒径为120～170nm，大豆分离蛋白的粒径为70～140nm；乳液粒径为10～200μm，油相体积分数≥75％。本专利技术的有益效果体现在：本专利技术利用经大豆分离蛋白改性的细菌纤维素纳米纤维(形成复合胶体颗粒并控制了两种颗粒的比例)对大量油脂(油滴)进行包裹，所形成的高内相Pickering乳液稳定性高、粘弹性好；本专利技术制备乳液所用的细菌纤维素纳米纤维、大豆分离蛋白为无毒无害的绿色材料、环境友好，生物可降解，本专利技术对仪器要求低，方法简单、易操作；本专利技术为同类型乳液的开发提供了一种新的途径，在营养物质输送载体(例如，利用油脂输送脂溶性活性物质)、食品结构修饰基料(例如，高效阻水、阻氧可食膜)等方面具有较好应用前景。附图说明图1为本专利技术实施例制备的高内相Pickering乳液的外观图(新制)。图2为本专利技术实施例制备的高内相Pickering乳液的外观图(储藏2个月后)。图3为本专利技术实施例制备的高内相Pickering乳液的粒径分布图。图4为本专利技术实施例制备的高内相Pickering乳液的弹性模量应力扫描图。图5为本专利技术实施例制备的高内相Pickering乳液的粘性模量应力扫描图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步详细说明。所述实施例用于解释本专利技术，而非对本专利技术保护范围的限制。一、改性细菌纤维素纳米纤维稳定的高内相Pickering乳液的制备实施例11、制备细菌纤维素纳米纤维(BCNs)用CGMCC3917菌株(Komagataeibacterhansenii)在30℃静态条件下培养发酵，培养基(pH5.0)中含有葡萄糖2％(w/v)、酵母提取物0.5％(w/v)、K2HPO40.1％(w/v)、MgSO41.5％(w/v)以及乙醇2％(v/v)。经过14天的静态培养后，在培养基中可获得整片的纤维素膜。将纤维素膜用自来水冲洗一夜，然后在80℃的0.1M氢氧化钠溶液中浸泡2h，之后用去离子水反复冲洗将碱完全除去，得细菌纤维素。将5.0g的细菌纤维素与75mLHCl(2.5M)混合，然后在70℃下磁力搅拌(200rpm)4h使其水解。水解结束冷却至室温，在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高内相Pickering乳液的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：/n1)配制细菌纤维素纳米纤维溶液；/n2)将大豆分离蛋白与乙醇溶液混合，得到大豆分离蛋白溶液；/n3)将细菌纤维素纳米纤维溶液与大豆分离蛋白溶液混合后剪切均质，得到物料，物料中细菌纤维素纳米纤维:大豆分离蛋白的质量比为(3～10):(22～28)；/n4)将物料进行浓缩，得到胶状溶液；/n5)将油脂加入胶状溶液中后剪切乳化，得到高内相Pickering乳液。/n

【技术特征摘要】
1.一种高内相Pickering乳液的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)配制细菌纤维素纳米纤维溶液；
2)将大豆分离蛋白与乙醇溶液混合，得到大豆分离蛋白溶液；
3)将细菌纤维素纳米纤维溶液与大豆分离蛋白溶液混合后剪切均质，得到物料，物料中细菌纤维素纳米纤维:大豆分离蛋白的质量比为(3～10):(22～28)；
4)将物料进行浓缩，得到胶状溶液；
5)将油脂加入胶状溶液中后剪切乳化，得到高内相Pickering乳液。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤1)中，细菌纤维素纳米纤维溶液中细菌纤维素纳米纤维:水的重量比为(0.02～0.18):100，细菌纤维素纳米纤维的粒径为120～170nm。


3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤2)中，乙醇溶液中乙醇的体积分数为60％～80％，大豆分离蛋白溶液中大豆分离蛋白的质量分数为1％～5％，大豆分离蛋白的粒径为70～140nm。


4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤3)中，细菌纤维素纳米纤维溶液与大豆分离蛋白溶液的体积比为1:1～3.5:1。
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【专利技术属性】
技术研发人员：林德慧，杨兴斌，刘哲，翟希川，沈瑞，
申请(专利权)人：陕西师范大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61