胆汁盐介入对Tween乳化体系的影响机制研究

【摘要】胆汁盐生物表面活性剂属于人体胆汁的主要成分,是人体内一种天然的乳化剂,参与诸多生理活动：如促进脂类物质的消化吸收；调节胆固醇的代谢；杀菌消炎,提高免疫力及保肝利胆等。其中胆汁盐能够增强脂肪酶活性,促进脂肪消化吸收的功能对人体生理活动至关重要,且不可替代。在食品生产和加工中,常常需要添加一定量的外源乳化剂,确保食品的品质和特定的功能。这些外源乳化体系经过胃进入肠道后,乳化体系能否保持稳定,食物中外源乳化剂和人体内胆汁盐乳化剂在油水界面是否发生吸附层替换或协同相互作用,二者共同作为直接添加食品乳化剂时是否有协同增效作用,对这些科学问题的探讨是本课题的研究背景。本研究结果一方面有助于理解胆汁盐影响脂类消化吸收的机制,另一方面也为设计新型低能量乳液食物以及解决人类膳食中脂肪消化问题提供一定的科学基础,具有一定的理论和现实意义。本论文选用食品中常见的聚山梨酯(Tween)类乳化剂,首先制备稳定的乳状液,实验中采用激光共聚焦显微镜,并结合动态光散射、稳态荧光以及流变分析等方法,研究胆汁盐对乳化剂的宏观乳状液稳定性和乳化界面结构的影响,并且深入探讨了溶液环境因素对相互作用过程的影响。并在此基础上进一步分析二元表面活性剂吸附层结构和协同效应,揭示胆汁盐与非离子表面活性剂在油-水以及气-液界面上的相互作用机制。(1)Tween类非离子乳状液体系的制备及稳定性研究本章制备的乳状液作为一种体外乳液模型,为后续研究胆汁盐影响乳液稳定性机制提供一定的实验基础。以正十四碳烷为油相,Tween为乳化剂利用均质超声法制备乳状液。通过测量粒径分布、多扩散系数以及乳液表面ζ电位值确定最佳配比及最佳乳化方式,获得最稳定的乳状液。最佳乳液配比为：油相浓度3wt%；乳化剂浓度0.75wt%。(2)胆汁盐介入对Tween乳化体系稳定性的影响本章利用动态光散射、流变技术以及稳态荧光光谱技术等研究胆汁盐对Tween乳化剂宏观乳液稳定性的影响,并结合激光共聚焦显微镜来考察乳状液界面微结构的变化。结果表明胆汁盐的浓度对乳液性质有较大影响,当浓度较低时,液滴表面ζ电位值呈下降趋势,随浓度的增加,ζ电位值趋于不变。这表明在低浓度条件下,胆汁盐可能跟乳液界面的Tween活性物质产生竞争性吸附或通过疏水相互作用与界面活性分子形成混合胶束,且低浓度时,使体系具有更负电泳迁移率,提高乳液的稳定性。胆汁盐跟乳状液的相互作用依赖于胆汁盐自身结构,疏水作用越强,相互作用越明显。另外,当脱氧胆酸钠浓度增加到一定值时,会使乳液发生乳析现象,但胆酸钠却没有对乳液稳定性造成影响,进一步的分析表明脱氧胆酸钠影响Tween20和Tween60乳液乳析稳定性的机制不同。前者作用机理可能是,脱氧胆酸钠浓度的增加,会置换出乳液界面的Tween20而形成沉淀或聚集成大粒径液滴；后者作用机理可能是,高浓度脱氧胆酸钠的介入,因其自身静电斥力及空间位阻效应会导致乳液液滴发生排斥絮凝。另外,结果表明在强酸环境下,由Tween20和Tween60乳化的乳液自身稳定性变差,添加脱氧胆酸钠后,乳液产生明显的乳析现象。(3)胆汁盐与Tween类乳化剂协同相互作用及界面膜微结构研究通过电导率和稳态荧光光谱测定,研究了胆汁盐-非离子Tween乳化剂之间的相互作用,包括两者混合体系的协同相互作用及界面混合膜聚集数的变化。结果表明,Tween20-胆汁盐之间存在一定的协同效应,其主要作用力为疏水作用和氢键作用。对于Tween20-胆酸钠混合体系而言,摩尔比a=0.7时,其相互作用参数p值(绝对值)最大,相互作用最强；对于Tween20-脱氧胆酸钠混合体系而言,摩尔比a=0.3时,p值(绝对值)最大,相互作用最强。另外,随体系Tween20-脱氧胆酸钠摩尔比的增加,溶液微极性以及聚集数会有所下降,而Tween20-胆酸钠混合体系对溶液性质没有明显的影响。疏水作用是影响Tween20-胆汁盐混合体系界面性质的主要驱动力。
【作者】孙丽慧；
【导师】陈忠秀；
【作者基本信息】浙江工商大学，食品科学与工程，2013，硕士
【关键词】胆汁盐表面活性剂；Tween；竞争性吸附；乳析稳定性；协同增效作用；聚集数；

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