Příprava a stabilita resveratrol-obsažené emulze stabilizovaná ořechovým proteinem/ CiStanche Deserticola polysacharid kompozitní nanočástice

2 výsledky a analýza

2.1 Charakterizace kompozitních nanočástic WP/CDPS

Obrázek 1A ukazuje průměrnou velikost částic WPN a všechny kompozitní nanočástice WP/CDPS. PDI všech nanočástic je nižší než 0. 2, což naznačuje, že nanočástice jsou rovnoměrně distribuovány [21]. Obrázek 1B ukazuje distribuci velikosti kapiček kompozitních nanočástic a WPN WP/CDPS. Všechny nanočástice vykazují unimodální rozdělení. Velikost kapiček WPN je asi 17,20 μm a velikost kapiček kompozitních nanočástic WP/CDPS je výrazně menší než velikost WPN, což naznačuje, že CDP mění povrch a tvar WP, mezi nimiž má C4W1 největší velikost kapiček (8,891 μm). Velikosti C1W4, C3W2 a C2W3 jsou 7,063, 7. 868 a 8,631 μm. Kompozitní nanočástice WP/CDP vytvořené kombinací CDP a WP mají kompaktnější strukturu. Polysacharidy a proteiny jsou komplexovány za vzniku hybridních částic. Částice mohou být nevratně adsorbovány na povrchu olejové vody za vzniku silné a řádné struktury rozhraní. Polysacharidy a proteiny jsou komplexovány. Interakce mezi částicemi, mezi emulgovanými kapičkami oleje a mezi emulgovanými kapičkami oleje a částicemi mohou systém výrazně stabilizovat [22].

Když je obsah WP větší než CDP (C1W4, C2W3) nebo menší než CDP (C3W2, C4W1), velikost kapiček WP/CDP ukazuje rostoucí trend se snížením WP. Velikost kapiček C1W1 nanočástice je nejmenší při 5,927 μm, což je výrazně menší než jiné kompozitní nanočástice WP/CDPS. Částice WP a CDPS tvoří nejlepší kombinaci pro pokrytí povrchu kapiček a tvoří stabilní strukturu kolem kapičky, která může účinně zabránit agregaci kapiček a dále zvyšovat stabilitu. Optimální hmotnostní poměr nanočástic WP/CDPS je proto 1: 1.
Zeta potenciál různých disperzí nanočástic je znázorněn na obrázku 1C. Suspenze WPN ukazuje kladný náboj, zatímco suspenze CDPS ukazuje negativní náboj. To ukazuje, že WP a CDP vytvářejí nanočástice jádra WP/CDPS jádra hlavně elektrostatickou interakcí. Jak se zvyšuje poměr CDP, komplex WP/CDPS
Potenciál zeta kombinovaných nanočástic se postupně snižoval z -22 mv na -37 mv.
Nízké množství inkorporace CDP může neutralizovat kladné náboje na WP a oslabit elektrostatické odpuzování částic. Jak se obsah CDP zvyšuje, potenciál zeta kompozitních nanočástic WP/CDPS se snižuje, což může poskytnout dostatečné elektrostatické odpuzování mezi částicemi, aby se zabránilo jejich agregaci.

Bylinný extrakt Cistanche s vysokou aktivní složkou

2.2 Rozhraní napětí emulze Pickering

Rozhraní napětí, jako indikátor povrchových vlastností, hraje klíčovou roli v charakteristikách emulzí [23]. Obrázek 2 ukazuje změny mezifázového napětí s časem pro různé pickovací emulze. V průběhu času se mezifázové napětí všech pickeringových emulzí postupně snižovalo a poté se stabilizovalo. Při porovnání mezifázového napětí za stabilních podmínek vykazovalo mezifázové napětí těchto pickoringových emulzí trend prvního snižování a poté se zvyšuje se zvýšením obsahu WP v kompozitních nanočásticích.
C1W1R má nejnižší mezifázové napětí a nejvyšší povrchovou aktivitu. Vyšší povrchová aktivita zlepšuje účinnost adsorpce na rozhraní, což má za následek nejnižší mezifázové napětí v adsorpční rovnováze (11,88 mn/m). Stručně řečeno, při vhodném poměru hmotnosti WP/CDPS lze vytvořit kompozitní nanočástice WP/CDPS s nízkým rozhraním napětí. Tento trend je v souladu s výsledky výzkumu mezifázového napětí nanočástic kompozitních celulózy zeinu/karboxylované celulózy Qin Weili et al. [8]. Nanokrystalové nanokrystaly zeinu/karboxylované celulózy stabilizovaly emulze Zein Zein Zein s vyšším obsahem proteinu nebo karboxylované nanokrystaly celulózy vyšší mezifázové napětí, což ukazuje na nižší adsorpční účinnost jejich nanočástic.

Obr. 2 Interfacial napětí pickeringové emulze stabilizované kompozitními nanočásticemi WP/ CDPS

2.3 Vložení účinnosti emulze Pickering

Jak je znázorněno na obrázku 3, účinnost vložení RT do WPR po skladování po dobu 35 dnů byla 65,6%, což naznačuje, že jeden WP jako emulgátor má také určitý ochranný účinek na RT. Účinnost vložení pickeringové emulze stabilizované kompozitními nanočásticemi WP/CDPS na RT přesahovalo 85%, což bylo vyšší než účinnost WPR. Když byl poměr WP/CDPS 4: 1 a 3: 2, účinnost vložení RT po skladování po dobu 35 dnů byla 89,2% a 88,6% a když poměr WP/CDPS byl 1: 4 a 2: 3, byla účinnost vložení po 35 dnech po 35 dnech. 2% a 87,6%. Ve srovnání s jinými poměry WP/CDPS byla účinnost vložení 1: 1 nejvyšší na 92,9% po skladování po dobu 35 dnů. Zhang Yali et al. [24] použili Zein/Chitosan stabilizovanou emulzi pro vložení RT. Experiment prokázal, že stabilita a trvalé uvolňování RT v tomto emulzním systému byly lepší než u RT zabudované do nanoemulze ve stejné studii. V tomto experimentu, když byl poměr přidání WP/CDPS 1: 1, byl RT zapouzdřen do pickovací emulze, která měla lepší aktivitu vychytávání volných radikálů, zatížení a stabilitu. Lze se domnívat, že když byl poměr přidání WP/CDPS 1: 1, byl to účinný doručovací systém pro bioaktivní sloučeniny.

Obr. 3 Vliv doby skladování na účinnost zapouzdření RT v emulzi

2.4 Stabilita skladování emulzí vybírání

Obrázek 4 ukazuje změny ve stabilitě skladování kompozitních nanočásticových emulzí stabilizovaných nanočástice do 20 dnů. Čerstvé emulze stabilizované různými nanočásticemi byly jednotné a mléčně bílé. Malé množství vodní vrstvy se objevilo ve WPR po 12 hodinách, což se postupně zvyšovalo s prodloužením doby skladování. Nakonec bylo dosaženo rovnováhy po 240 hodinách a podíl emulzní vrstvy byl 63,8%.

To je způsobeno hlavně skutečností, že WP obsahuje velké množství nepolárních aminokyselin, které způsobují agregaci WP v emulzi [25]. Pro kompozitní nanočástice stabilizované kompozitní nanočástice WP/CDP vykazovaly C1W1R nejlepší stabilitu skladování po 480 hodinách, s podílem emulzní vrstvy 95,6%. To je v souladu s výsledky mezifázového napětí pozorovaného v pickovacích emulzích. Čím nižší je napětí mezifázu, tím vyšší je povrchová aktivita kompozitních nanočástic. Zvýšení povrchové aktivity hraje klíčovou roli při stabilizaci emulze. Kompozitní nanočástice jsou účinně adsorbovány na rozhraní olejové vody, vytvářejí ochrannou vrstvu, snižují agregaci a zlepšují stabilitu pickovací emulze [26-27]. Když je obsah CDP v kompozitních nanočásticích vysoký, stabilita emulze se snižuje. Po 240 hodinách dosáhla emulzní vrstvy C3W2R stabilní úroveň 72,5%. Během 300 hodin dosáhla emulzní vrstva C4W1R stabilní úroveň 75,7%. To je způsobeno hlavně vysokou hydrofobitou kompozitních nanočástic obsahujících vyšší CDP. V emulzi dochází k silnému elektrostatickému odporu a strukturální stabilita kompozitních nanočástic je špatná, což vede k nestabilitě emulze. Postupem času se složené nanočástice flokují a klesnou pod účinností gravitace. Stabilita skladování C1W4R a C2W3R je lepší než stanice C4W1R a C3W2R a oba zůstávají v jednotném a stabilním stavu před 96 hodinami. Dosahují stabilního stavu po 300 hodin a 252 hodin, respektive, a konečný poměr emulzní vrstvy je asi 92,6%. Proto může být v C1W1R vytvořena stabilnější emulze. Wu Bi et al. [28] připravili novou emulzi na bázi škrobu modifikací škrobu s octonyl sukcinátovým škrobovým anhydridem pro zapouzdření RT. Tento systém může mít dobrý účinek na trvalé uvolňování na RT a může zůstat stabilní po dobu 60 dnů při 4 ° C a 25 ° C, s dobrou centrifugací a stabilitou zředění.

Obr. 4 vzhledy (A) a podíl emulgované vrstvy (B) pickeringové emulze stabilizované kompozitními nanočásticemi WP/CDPS při 25 stupních

2.5 Tepelná stabilita emulze Pickering

Tepelná stabilita pickeringových emulzí stabilizovaných kompozitními nanočásticemi WPR a WP/CDPS je znázorněna na obrázku 5. Počáteční velikost částic WPR je 45,6 μm.
Počáteční velikost částic pickeringové emulze stabilizovaná kompozitními nanočásticemi WP/CDPS se mírně zvýšila. C1W1R má nejmenší velikost částic (53,8 μm). Když se zvyšuje obsah WP nebo CDPS, zvětšuje se počáteční velikost částic emulze, což může souviset s jejich odpovídajícími kompozitními nanočásticemi. Během procesu tepelného zpracování při různých teplotách, kdy je hmotnost WP/CDPS 1: 1, polysacharidy a proteiny komplexní za vzniku hybridních částic a částice jsou nevratně adsorbovány na povrchu olejové vody za vzniku silné a uspořádané struktury rozhraní. WP Interakce mezi /CDP tvoří výrazně stabilní systém. Velikost částic C1W1R mění nejmenší s teplotou, což naznačuje, že má nejlepší tepelnou stabilitu. Ukazuje, že kompozitní částice C1W1R tvoří nejsilnější balicí strukturu mimo kapičky oleje. Čím vyšší je obsah WP, velikost částic C1W4R a C2W3R se také zvyšuje se zvýšením teploty. Hlavním důvodem může být to, že tepelné zpracování způsobuje denaturace proteinu, vystavuje hydrofobní skupiny, podporuje agregaci mezi nanočásticemi a indukuje aglomeraci kapiček. [29]. Po tepelném zpracování vykazují různé pickovací emulze různé stupně flokulace a stupeň flokulace se zvyšuje se zvýšením teploty zahřívání. Mezi stabilní emulze různých kompozitních nanočástic má C1W1R nejmenší zjevnou změnu a nejlepší tepelnou stabilitu.

V souladu s těmito výsledky Lu Siyi et al. [30] použili proteinový komplex pektin-walnut pro proteiny ke studiu jeho stability a zjistili, že po 14 dnech skladování se velikost částic emulze pektin-svatenového ořechu emulze (D4, 3) došlo k mírnému zvýšení bez fázové separace. Emulze komplexu albuminu ořechového albuminu s kurkuminem vykazovala dobrou stabilitu léčbě NaCl (až 300 mmol/l) a tepelného zpracování (až 90 stupňů), což naznačuje, že komplex je účinným dodávacím systémem pro bioaktivní sloučeniny a lze jej široce používat ve funkčních potravinách.

Obr. 5 Změna velikosti částic u Pickering emulze stabilizovaná kompozitními nanočásticemi WP/ CDPS

2.6 Oxidace oxidace lipidů pro emulze Pickering

Primární produkty oxidace lipidů jsou jedním z ukazatelů pro stanovení oxidační stability emulze [31]. Jak je znázorněno na obrázku 6, s prodloužením doby skladování se POV pickeringových emulzí stabilizovaných kompozitními nanočásticemi WP/CDPS v různých poměrech postupně zvyšoval, což bylo způsobeno autooxidací olejů.
Jak se podíl CDP zvyšuje, POV emulze se zpočátku výrazně snižuje, což naznačuje, že CDP má vliv na zpoždění oxidace oleje. Jak se však podíl CDP stále zvyšuje, POV emulze se postupně zvyšuje; Když je poměr WP/CDPS 1: 1 (C1W1R), produkce POV je nejnižší v emulzích. Wang Ran [32] použil nanočástice polyfenolů čajového polyfenolu ke stabilizaci emulzí Pickering. Studie zjistila, že čajové polyfenoly mohou významně snížit POV v emulzi a účinně zpožďovat oxidaci oleje, což je v souladu s závěrem této studie.

Obr. 6 POV Emulzí Pickering stabilizovaných různými kompozitními nanočásticemi WP/CDPS jako funkce doba skladování do 30 dnů

2.7 Mikrostruktura emulze Pickering

Mikrostruktura emulze Pickeringové připravené s WP/CDP při hmotnostním poměru 1: 1 a distribucí RT v emulčním systému byla pozorována CLSM. Obrázek 7a je obrázek stavu stohování při současném excitaci při 488 nm a 633 nm, který se zobrazuje žlutě (překrývající se barvy zelené a červené). Je pozorována síťová struktura WP/CDP kolem zabalených olejových kapiček, což může být způsobeno silnou elektrostatickou interakcí mezi WP/CDP. Obrázek 7b ukazuje zelenou obraz WPN obarveného proteinovým barvivem FITC pod excitací laseru vlnové délky 488 nm, což ukazuje, že mimo kapičky oleje je balicí vrstva WPN. Obrázek 7c ukazuje červenou obraz RT obarveného nilem červenou pod 633 nm laserovou excitací.
Na obrázku CLSM lze pozorovat, že kapičky sférického oleje WP/CDPS Pickering emulze jsou rozptýleny. Překrývající se fluorescenční mikrofotografie ukazují, že RT (červená část) je hustě zapouzdřena WP/CDP (zelená část), což ukazuje, že WP/CDP s hmotnostním poměrem 1: 1 může být adsorbován na rozhraní olejové vody, aby se efektivně stabilizoval emulze Pickering. Yang Tang et al. [15] zkoumali nový typ emulzního gelu s vysokou vnitřní fází, který byl účinně stabilizován jedinečnými nanočásticemi hybridních polysacharidů-proteinů, a pozoroval sférickou disperzi podobnou emulzi ve studii.

Obr. 7 Konfokální mikrofotografie pickering emulze stabilizované kompozitními nanočásticemi C1W1

3 Závěr

Složené nanočástice WP/CDPS byly konstruovány pomocí WP a CDPS a emulze Pickering s nimi byly připraveny jako stabilizátory a jejich stabilita a rychlost zapouzdření RT byla dále zkoumána. Velikost kapiček kompozitních nanočástic WP/CDPS byla výrazně menší než velikost WPN. CDP změnily povrch a tvar WP a kombinovaly se s WP za vzniku kompaktnější struktury kompozitních nanočástic WP/CDPS, což může účinně zabránit agregaci kapiček a dále zvyšovat stabilitu. Mezi nimi, když hmotnostní poměr WP k CDPS byl 1: 1, byla průměrná velikost částic pickeringové emulze nejmenší (5,927 μm), mezifázové napětí bylo nejnižší (11,88 mn/m) a měla dobrou stabilitu a tepelnou stabilitu. Po 480 hodinách skladování byla míra stratifikace emulze 95,6%. Během tepelného zpracování při různých teplotách se velikost částice emulze změnila nejméně s teplotou. Výsledky testů CLSM ukazují, že WP/CDPS může účinně zapouzdřit RT. Účinnost vložení RT vkládání emulze stabilizované na nanočástice WP/CDPS přesahovala 85%, což bylo vyšší než účinnost emulze WPR. Účinnost vložení RT byla po skladování až 92,9% po 35 dnech.

Reference:

[1] Tian BR, Liu J Y. Resveratrol: přehled zdrojů rostlin, syntéza, stabilita, modifikace a použití potravin [J]. Journal of the Science
potravin a zemědělství, 2020, 100 (4): 1392-1404. Doi: 10.1002/jsfa.10152.
[2] Tian Yanjie, Shi Aimin, Liu Hongzhi, et al. Výzkum výzkumu na bioaktivitu resveratrolu a jeho dodávacího systému [J]. Food Science, 2023, 44 (1): 371-379. Doi: 10,7506/spkx 1002-6630-20220308-104.
[3] Xie ZF, Chen X. Zdravé výhody a jedlé doručovací systémy ofresveratrolu: přehled [J]. Recenze Food International, 2023, 39 (7): 3879-3905. Doi: 10.1080/87559129.2021.2013873. [4] Kumar S, Chang YC, Lai KH, et al. Resveratrol, molekula s protizánětlivými a protirakovinovými aktivitami: přírodní produkt k chemické syntéze [J]. Aktuální léčivá chemie, 2021, 28 (19): 3773-3786. Doi: 10.2174/0929867327999200918100746. [5] Huang XL, Liu Y, Zou Y, et al. Zapouzdření resveratrolu v nanočásticích jádro-skořepiny zein/pektin: stabilita, biologická doba a antioxidační kapacita po simulovaném gastrointestinálnímdigestionu [J]. Potravinové hydrokoloidy, 2019, 93: 261-269. Doi: 10.1016/j.foodhyd.2019.02.039.
[6] Meng Lingli, Zhang Han, Hou Huijing, et al. Účinek kopolymerníku kyseliny ovalbumin-gallové a dextran Stabilita a antioxidační aktivita resveratrolu [J]. Food Science, 2022, 43 (16): 135-144. Doi: 10,7506/spkx 1002-6630-20220320-235.
[7] Chen FP, Li BS, Tang C H. Nano komplexace mezi izolátem kurkuminu a sójového proteinu: vliv na stabilitu kurkuminu/biologickou přístupnost a stravitelnost in vitro proteinu [J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2015, 63 (13): 3559-3569. Doi: 10.1021/acs.jafc.5b00448.

[8] Qin WL, Tang ST, Chen CW, et al. Příprava a charakterizace emulze Esenciálního oleje skořicového oleje stabilizovaného stabilizovaným nanokrystaly nanokrystalů zeinu/karboxylované celulózy [J]. Potravinové hydrokoloidy, 2024, 147: 109321. DOI: 10.1016/J.FOODHYD.2023.109321.