Підготовка та стабільність емульсії, навантаженої ресвератролами, стабілізована білком/ cistanche deserticola polysacharide з композиційними наночастинками

2 результати та аналіз

2.1 Характеристика композитних наночастинок WP/CDPS

На малюнку 1а показаний середній розмір частинок WPN та всі композитні наночастинки WP/CDPS. PDI всіх наночастинок нижчий, ніж 0. 2, що вказує на те, що наночастинки рівномірно розподілені [21]. На малюнку 1b показано розподіл розміру крапельних композитних наночастинок WP/CDPS та WPN. Усі наночастинки демонструють унікальний розподіл. Розмір крапельки WPN становить близько 17,20 мкм, а розмір крапельки композитних наночастинок WP/CDPS значно менший, ніж у WPN, що вказує на те, що CDP змінюють поверхню та форму WP, серед яких C4W1 має найбільший розмір крапельки (8,891 мкм). Розміри C1W4, C3W2 та C2W3 - 7,063, 7. 868 та 8,631 мкм відповідно. Композитні наночастинки WP/CDPS, утворені за допомогою комбінування CDP та WP, мають більш компактну структуру. Полісахариди та білки складаються для утворення гібридних частинок. Частинки можуть бути незворотно адсорбовані на поверхні масляної води, утворюючи міцну і впорядковану структуру інтерфейсу. Полісахариди та білки складні. Взаємодія між частинками, між емульгованими краплями масла та між емульгованими краплями масла та частинками може значно стабілізувати систему [22].

Коли вміст WP перевищує CDP (C1W4, C2W3) або менше, ніж CDP (C3W2, C4W1), розмір крапельки WP/CDPS показує зростаючу тенденцію зі зменшенням WP. Розмір крапельки наночастинок C1W1 - найменший при 5,927 мкм, що значно менший, ніж інші композитні наночастинки WP/CDPS. Частинки WP та CDPS утворюють найкращу комбінацію для покриття поверхні крапель і утворення стабільної структури навколо крапельки, яка може ефективно запобігти агрегації крапель та подальше підвищення стабільності. Тому оптимальне масове співвідношення композитних наночастинок WP/CDPS становить 1: 1.
Зета -потенціал різних дисперсій наночастинок показаний на малюнку 1c. Підвіска WPN показує позитивний заряд, тоді як призупинення CDPS показує негативний заряд. Це вказує на те, що WP та CDPS утворюють композитні наночастинки WP/CDPS CORE-SHELL COMPOSITE в основному за допомогою електростатичної взаємодії. Зі збільшенням співвідношення CDPS комплекс WP/CDPS
Зета -потенціал комбінованих наночастинок поступово зменшувався з -22 MV до -37 mv.
Низька кількість включення CDP може нейтралізувати позитивні заряди на WP і послабити електростатичне відштовхування частинок. Зі збільшенням вмісту CDPS зета -потенціал композитних наночастинок WP/CDPS зменшується, що може забезпечити достатнє електростатичне відштовхування між частинками для запобігання їх агрегації.

Трав'яний екстракт Cistanche з високою діючою інгредієнтом

2.2 Міжфазне напруження емульсії Пікерінгу

Міжфазне напруження, як показник поверхневих властивостей, відіграє вирішальну роль у характеристиках емульсій [23]. На малюнку 2 показані міжфазні зміни напруги з часом для різних емульсій пікерування. З часом міжфазна напруга всіх емульсій Пікерінгу поступово зменшувалася, а потім стабілізована. Порівнюючи міжфазну напругу в стабільних умовах, міжфазна напруга цих емульсій пікерування показала тенденцію спочатку зменшення, а потім збільшується зі збільшенням вмісту WP в композитних наночастинках.
C1W1R має найнижчу міжфазну натяг та найвищу поверхневу активність. Більш висока поверхнева активність покращує ефективність адсорбції на інтерфейсі, що призводить до найнижчого міжфазного натягу при адсорбційній рівновазі (11,88 мН/м). Підсумовуючи це, при відповідному співвідношенні маси WP/CDPS, можуть утворюватися композитні наночастинки WP/CDPS з низьким міжфазним напруженням. Ця тенденція узгоджується з результатами досліджень міжфазної напруги композитних наночастинок Zein/Carboxylated Cellulose від Qin Weili et al. [8]. Zein/карбоксильована нанокристал -композитна наночастинки целюлози стабілізована емульсіям Zein Zein з більш високим вмістом білка або карбоксильованої целюлози нанокристалів мав більш високу міжфазну напругу, що свідчить про нижчу ефективність адсорбції їх наночастинок.

Рис. 2 Міжфазне напруження емульсії Пікерінга, стабілізована композитними наночастинками WP/ CDPS

2,3 Вбудовування ефективності емульсії Пікерінгу

Як показано на малюнку 3, ефективність вбудовування RT у WPR після зберігання протягом 35 днів становила 65,6%, що вказує на те, що один WP як емульгатор також має певний захисний вплив на RT. Ефективність вбудовування емульсії Пікерінга, стабілізована композитними наночастинками WP/CDPS на RT, перевищувала 85%, що було вищим, ніж у WPR. Коли співвідношення WP/CDPS становило 4: 1 та 3: 2, ефективність вбудовування RT після зберігання протягом 35 днів становила 89,2% та 88,6%, а коли співвідношення WP/CDPS становив 1: 4 та 2: 3, ефективність вбудовування після зберігання протягом 35 днів становила 86. 2% та 87,6%. Порівняно з іншими співвідношеннями WP/CDPS, ефективність вбудовування 1: 1 була найвищою на рівні 92,9% після зберігання протягом 35 днів. Чжан Ялі та ін. [24] використовували частинки Zein/Chitosan, стабілізована емульсія пікерування для вбудовування RT. Експеримент довів, що стабільність та постійне вивільнення RT в цій емульсійній системі були кращими, ніж RT, вбудовані в наноемульсію в тому ж дослідженні. У цьому експерименті, коли коефіцієнт додавання WP/CDPS становило 1: 1, RT було інкапсульовано в емульсію Пікерінга, яка мала кращу активність вільних радикалів, навантажувальну здатність та стабільність. Можна вважати, що коли коефіцієнт додавання WP/CDPS становив 1: 1, це була ефективна система доставки для біоактивних сполук.

Рис. 3 Вплив часу зберігання на ефективність інкапсуляції RT в емульсії

2.4 Стабільність зберігання емульсій

На малюнку 4 показані зміни стабільності зберігання WPR та WP/CDPS композитних наночастинок, стабілізованих емульсіями Пікерінгу протягом 20 днів. Свіжі емульсії, стабілізовані різними наночастинками, були рівномірними та молочно -білими. Невелика кількість шару води з’явилася в WPR через 12 год, що поступово збільшувалося з розширенням часу зберігання. Нарешті, рівновага була досягнута через 240 год, а частка шару емульсії становила 63,8%.

В основному це пов'язано з тим, що WP містить велику кількість неполярних амінокислот, що призводить до агрегування WP в емульсії [25]. Для композитних наночастинок, стабілізованих наночастинками WP/CDPS, C1W1R показав найкращу стабільність зберігання в 480 год, з пропорцією шару емульсії 95,6%. Це узгоджується з результатами міжфазної напруги, що спостерігаються в емульсіях Пікерінгу. Чим нижчий міжфазний натяг, тим вище поверхнева активність композитних наночастинок. Посилення поверхневої активності відіграє ключову роль у стабілізації емульсії. Композитні наночастинки ефективно адсорбуються на інтерфейсі масляної води, утворюючи захисний шар, зменшуючи агрегацію та покращуючи стабільність емульсії Пікерінг [26-27]. Коли вміст CDP в композитних наночастинках високий, стабільність емульсії зменшується. Через 240 год емульсійний шар C3W2R досяг стабільного рівня 72,5%. Через 300 год емульсійний шар C4W1R досяг стабільного рівня 75,7%. В основному це пов'язано з високою гідрофобністю композитних наночастинок, що містять більш високі CDP. В емульсії є сильне електростатичне відштовхування, і структурна стабільність композитних наночастинок є поганою, що призводить до нестабільності емульсії. З плином часу композитні наночастинки флокумулюють і тонуть під дією тяжіння. Стабільність зберігання C1W4R та C2W3R краща, ніж у C4W1R та C3W2R, і обидва залишаються в рівномірному та стабільному стані до 96 год. Вони досягають стабільного стану через 300 год і 252 год відповідно, а кінцеве співвідношення шару емульсії становить приблизно 92,6%. Тому в C1W1R можна сформувати більш стабільну емульсію. Wu Bi et al. [28] підготував нову емульсію пікерінгу на основі крохмалю, змінивши крохмаль за допомогою ангідриду крохмалю Octenyl Suckinate для інкапсуляції RT. Ця система може мати хороший вплив на вивільнення на RT і може залишатися стабільною протягом 60 днів при 4 ° С і 25 ° С, з хорошою центрифугуванням та стабільністю розведення.

Рис. 4 Виступи (а) та пропорція емульгованого шару (b) емульсії Пікерінга, стабілізована композитними наночастинками WP/CDPS при 25 градусах

2,5 Теплова стійкість пікерінгової емульсії

Теплова стабільність емульсій пікерування, стабілізована композитними наночастинками WPR та WP/CDPS, показана на малюнку 5. Початковий розмір частинок WPR становить 45,6 мкм.
Початковий розмір частинок пікерінгової емульсії, стабілізована композитними наночастинками WP/CDPS, незначно збільшився. C1W1R має найменший розмір частинок (53,8 мкм). Коли вміст WP або CDPS збільшується, початковий розмір частинок емульсії збільшується, що може бути пов'язане з їх відповідними композитними наночастинками. Під час процесу термічної обробки при різних температурах, коли співвідношення маси WP/CDPS становить 1: 1, полісахариди та комплекс білків для утворення гібридних частинок, а частинки незворотно адсорбовані на поверхні масляної води, утворюючи сильну і впорядковану структуру інтерфейсу. WP Взаємодія між /CDP утворює значно стабільну систему. Розмір частинок C1W1R змінює найменший з температурою, що вказує на те, що він має найкращу термічну стійкість. Це показує, що композитні частинки C1W1R утворюють найсильнішу структуру обгортання поза крапельками масла. Чим вище вміст WP, розмір частинок C1W4R та C2W3R також збільшується зі збільшенням температури. Основною причиною може бути те, що термічна обробка спричиняє денатурацію білка, розкриває гідрофобні групи, сприяє агрегації між наночастинками та індукує крапельну агломерацію. [29]. Після термічної обробки різні емульсії пікерування демонструють різний ступінь флокуляції, а ступінь флокуляції збільшується зі збільшенням температури нагріву. Серед стабільних емульсій різних композитних наночастинок C1W1R має найменшу очевидну зміну та найкращу термічну стабільність.

Відповідно до цих результатів, Lu Siyi та ін. [30] використовували емульсію білкового комплексу пектино-Вальну для вивчення його стабільності та виявили, що після 14 днів зберігання розміром частинок уноскульованого куркуміну емульсії білкового комплексу білка (D4, 3) було незначне збільшення без поділу фаз. Куркуміннококапсульований волоський горіховий альбумінний комплексний емульсія виявила хорошу стабільність для лікування NaCl (до 300 ммоль/л) та термічної обробки (до 90 градусів), що вказує на те, що комплекс-це ефективна система доставки для біоактивних сполук і може бути широко застосована у функціональній продукті.

Рис.

2,6 Ліпідна окислювальна стабільність пікерінгової емульсії

Основні продукти окислення ліпідів є одним із показників для визначення окисної стабільності емульсії [31]. Як показано на малюнку 6, з розширенням часу зберігання, POV емульсій Пікерінга стабілізована композитними наночастинками WP/CDPS у різних пропорціях поступово збільшувалося, що було спричинено автоматичним окисленням масел.
Зі збільшенням частки CDPS POV емульсії спочатку значно зменшується, що вказує на те, що CDP має вплив на затримку окислення масла. Однак, оскільки частка CDP продовжує збільшуватися, POV емульсії поступово збільшується; Коли співвідношення WP/CDPS становить 1: 1 (C1W1R), виробництво POV найнижче в емульсіях. Wang Ran [32] використовував наночастинки чайних поліфенолів-старма для стабілізації пікерінгового емульсії. Дослідження показало, що чайні поліфеноли можуть значно зменшити ПОВ в емульсії та ефективно затримати окислення нафти, що відповідає завершенню цього дослідження.

Рис. 6 POV емульсій Пікерінга, стабілізована різними композитними наночастинками WP/CDPS як функції часу зберігання до 30 днів

2,7 Мікроструктура пікерінгової емульсії

Мікроструктура пікерінгової емульсії, приготованої з WP/CDPS при масовому співвідношенні 1: 1, а розподіл RT в системі емульсії спостерігався за допомогою CLSM. Малюнок 7а - це зображення укладання під одночасним збудженням при 488 нм і 633 нм, яке відображається жовтим (накладені кольори зеленого та червоного). Мережева структура WP/CDPS навколо крапель загорнутих масла спостерігається, що може бути пов'язано з сильною електростатичною взаємодією між WP/CDP. На малюнку 7b показано зелене зображення WPN, забарвленого білковим барвником FITC під лазерним збудженням довжини хвилі 488 нм, що вказує на те, що біля крапельки масла є шар WPN. На малюнку 7c показано червоне зображення RT, забарвленого Nile Red під 633 нм лазерним збудженням.
На зображенні CLSM можна помітити, що сферичні краплі нафти емульсії Pickering WP/CDPS диспергуються. Флуоресцентні мікрофотографії, що перекриваються, показують, що RT (червона частина) щільно інкапсульована WP/CDP (зелена частина), що вказує на те, що WP/CDP з масовим співвідношенням 1: 1 може бути адсорбоване на інтерфейсі масляної води для ефективного стабілізації емульсії пікерування. Ян Тан та ін. [15] досліджував новий тип їстівного високого емульсійного гелю, який ефективно стабілізувався унікальними гібридними наночастинками полісахариду-білок, і спостерігали сферичну дисперсію, подібну до емульсії в дослідженні.

Рис.

3 Висновок

Композитні наночастинки WP/CDPS були побудовані за допомогою WP та CDP, а емульсії пікерування готували з ними як стабілізатори, і їх стабільність та швидкість інкапсуляції RT були додатково досліджені. Розмір крапельних композитних наночастинок WP/CDPS був значно меншим, ніж у WPN. CDPS змінили поверхню та форму WP та в поєднанні з WP, утворюючи більш компактну структуру композитних наночастинок WP/CDPS, що може ефективно запобігти агрегації крапель та подальше підвищення стабільності. Серед них, коли масове співвідношення WP до CDP становило 1: 1, середній розмір частинок емульсії Пікерінга був найменшим (5,927 мкм), міжфазний натяг був найнижчим (11,88 млн/м), і він мав хорошу стійкість зберігання та термічну стійкість. Через 480 год зберігання швидкість стратифікації емульсії становила 95,6%. Під час термічної обробки при різних температурах розмір частинок емульсії C1W1R змінився з температурою. Результати тесту CLSM показують, що WP/CDP можуть ефективно інкапсулювати RT. Ефективність вбудовування емульсії Пікерінгу, стабілізована композитними наночастинками WP/CDPS, перевищувала 85%, що було вищим, ніж у емульсії WPR. Ефективність вбудовування RT становила 92,9% після зберігання протягом 35 днів.

Список літератури:

[1] Тянь Бр, Лю Дж. Й. Ресвератрол: огляд джерел рослин, синтезу, стабільності, модифікації та застосування їжі [J]. Журнал науки
продовольства та сільського господарства, 2020, 100 (4): 1392-1404. Doi: 10.1002/jsfa.10152.
[2] Тянь Янджі, Ши Еймін, Лю Хонджі та ін. Дослідження досліджень щодо біоактивності ресвератролу та його системи доставки [j]. Продовольча наука, 2023, 44 (1): 371-379. Doi: 10.7506/spkx 1002-6630-20220308-104.
[3] Xie ZF, Chen X. Здорові переваги та їстівні системи доставки Resveratrol: огляд [j]. Продовольчі огляди International, 2023, 39 (7): 3879-3905. Doi: 10.1080/87559129.2021.2013873. [4] Kumar S, Chang YC, Lai KH та ін. Ресвератрол, молекула з протизапальною та протираковою активністю: природний продукт до хімічного синтезу [j]. Поточна лікарська хімія, 2021, 28 (19): 3773-3786. Doi: 10.2174/0929867327999200918100746. [5] Huang XL, Li Y, Zou Y та ін. Інкапсуляція ресвератролу в наночастинках ядра з ядром Zein/Pectin: стабільність, біодоступність та антиоксидантна здатність після імітованого шлунково-кишкового труднощів [j]. Харчові гідроколоїди, 2019, 93: 261-269. Doi: 10.1016/j.foodhyd.2019.02.039.
[6] Менг Лінглі, Чжан Хан, Хоу Хуйджін та ін. Вплив овальбумін-галонової кислоти-декстрану сополірону стійкість та антиоксидантну активність ресвератролу [J]. Продовольча наука, 2022, 43 (16): 135-144. Doi: 10.7506/spkx 1002-6630-20220320-235.
[7] Chen FP, Li BS, Tang C H. Нано -комплексування між ізолятом куркуміну та соєвого білка: Вплив на стабільність куркуміну/біодоступність та засвоюваність білка in vitro [j]. Журнал сільськогосподарської та харчової хімії, 2015, 63 (13): 3559-3569. Doi: 10.1021/acs.jafc.5b00448.

[8] Qin WL, Tang St, Chen CW та ін. Підготовка та характеристика емульсії пікерінгу з ефірним маслом кориці, стабілізована за допомогою нанокристалів Zein/Carboxylated Nanocrystals Composite Nananoparticle [J]. Харчові гідроколоїди, 2024, 147: 109321. Doi: 10.1016/j.foodhyd.2023.109321.