茶多酚對淀粉酯納米顆粒及其穩定的Pickering乳液性質的影響

王 然，鐘玉珍，張麗紅

茶多酚對淀粉酯納米顆粒及其穩定的Pickering乳液性質的影響

王 然1,2，鐘玉珍1，張麗紅1

（1. 長春職業技術學院食品與生物學院，長春 130033；2. 吉林大學生物與農業工程學院，長春 130022）

為探究茶多酚（Tea Polyphenols, TPs）對辛烯基琥珀酸酐（Octenyl Succinic Anhydride, OSA）酯化淀粉納米顆粒（Starch Nanoparticles，SNPs）及其穩定的Pickering乳液性質的影響，該研究在制備OSA-SNPs的過程中添加TPs，研究TPs對OSA-SNPs的理化性質和乳化性能的影響。結果發現，添加TPs使OSA-SNPs的平均粒徑增加、表面Zeta電位絕對值下降、接觸角減小（<0.05）。通過傅立葉紅外光譜掃描發現，TPs與OSA-SNPs之間存在氫鍵和疏水相互作用。在TP-OSA-SNPs穩定的乳液中，增加TP-OSA-SNPs的質量濃度（從0.5 g/mL至2.0 g/mL），乳滴平均直徑明顯減小（<0.05）；當TP-OSA-SNPs的質量濃度增加至2 g/mL時，乳液形成了油滴緊密堆積的界面結構，能夠抑制油滴遷移。通過加速氧化試驗發現，與OSA-SNPs相比，TP-OSA-SNPs穩定的乳液中氫過氧化物值（Peroxide Value, POV）相對較低（<0.05），說明TP-OSA-SNPs具有延緩乳液中油脂氧化的作用。結果表明，這種新型具有抗氧化功能的食品級顆粒乳化劑，對構筑淀粉基Pickering乳液載體具有潛在價值。

淀粉；納米顆粒；茶多酚；食品級Pickering乳液；氧化穩定性；辛烯基琥珀酸酐酯化淀粉

0 引 言

Pickering乳液是一類由固體顆粒作為乳化劑穩定的乳液[1-2]。相比于傳統以分子乳化劑穩定的乳液，Pickering乳液具有顆粒用量少，穩定性好，無污染、無毒，環境友好等優勢[3]，因此，近年來，研究者們積極開發新型顆粒乳化劑，以期實現Pickering乳液在不同領域的應用。

淀粉是糧食初加工產物，其價格低廉、種類豐富，具有良好的加工適應性[4]。作為食品加工不可或缺的原料或加工助劑，淀粉的多種改性產品已經得到普遍應用[5-6]。在化學結構上，淀粉屬于多羥基糖類聚合物，具有較強的親水性[7-8]。為拓寬淀粉在食品中的應用，研究者在淀粉分子上接枝親油基團，以提高其乳化性[9-10]。辛烯基琥珀酸酐（Octenyl Succinic Anhydride，OSA）是美國食品藥品監督管理局（Food and Drug Administration, FDA）允許使用的酯化試劑[11]，中國政府于1997年批準其作為乳化劑和增稠劑在食品加工中使用。許多文獻報道了采用OSA改性天然淀粉球制備顆粒乳化劑并將其用于穩定Pickering乳液[12-13]。然而，不同生物源的天然淀粉顆粒的粒徑一般為微米級，研究表明，采用微米級的顆粒作為乳化劑，其穩定乳液的乳滴直徑會呈指數倍增長，甚至會形成豪米級的乳液[14]，這限制了Pickering乳液在食品加工中的應用。因此，采用OSA酯化淀粉顆粒作為乳化劑穩定Pickering乳液，一般要減小淀粉顆粒的粒徑。目前，研究者主要采用三種方式降低淀粉顆粒的粒徑：研磨、酸或酶水解以及納米沉淀[15]。由研磨得到的淀粉微粒，其粒度分布相對不均勻，因此，常采用研磨和酸水解相結合的方式來降低淀粉顆粒的粒徑。此外，采用乙醇沉淀法制得的淀粉納米顆粒（Starch Nanoparticles, SNPs），由于沒有有毒試劑殘留，是較理想的食品級納米顆粒。OSA酯化淀粉微粒因其具有良好的乳化性，被廣泛用于穩定食品級Pickering乳液[16-17]。

脂質氧化是導致食品乳液品質劣變、脂溶性生物活性物質降解甚至功效喪失的主要因素。與純油脂相比，乳液中油脂更容易發生氧化反應，這主要是因為鐵、銅、錳等金屬離子助氧化劑分散在水相中，其能夠向油水界面傳遞氧，進而促進乳液中油脂的氧化。顆粒乳化劑通過在油水界面形成物理屏障，阻礙助氧化劑參與油脂氧化反應，因此能延緩乳液中油脂的氧化[18]。目前，已有大量研究報道了利用生物源顆粒制備食品級顆粒乳化劑[19]，然而關于具有抗氧化功能的食品級顆粒乳化劑的研究還相對較少。

茶多酚（Tea Polyphenols, TPs）是從茶葉中提取的一類多羥基酚類化合物，具有多種生理活性，屬于天然強抗氧化劑[20]。已有研究表明，TPs與淀粉等多糖類物質可以通過氫鍵、范德華力、疏水相互作用等非共價作用方式結合，增進多糖類物質的氧化穩定性[21-23]，然而，將TPs用于制備淀粉基顆粒乳化劑以及其對Pickering乳液物理穩定性和氧化穩定性影響的研究還鮮見報道。本研究采用乙醇沉淀法制備OSA-SNPs，分析添加TPs對OSA-SNPs理化性質和乳化性能的影響；采用傅立葉紅外光譜（Fourier Transform Infrared Spectroscopy, FT-IR）分析TP-OSA-SNPs的結構性質；采用掃描電子顯微鏡（Scanning Electron Microscope，SEM）觀察顆粒的形貌；采用接觸角測量儀檢測顆粒的乳化性質；采用激光粒度儀分析由不同顆粒濃度的OSA-SNPs和TP-OSA-SNPs穩定的Pickering乳液的粒徑分布和乳滴平均直徑；采用共聚焦激光掃描顯微鏡（Confocal Laser Scanning Microscopy, CLSM）觀察Pickering乳液的微觀結構；采用加速氧化試驗檢測乳液中初級氧化產物氫過氧化物值（Peroxide Value, POV）。通過研究TPs與淀粉的相互作用及其對Pickering乳液性質的影響，有助于拓寬淀粉、茶葉等農產品的應用領域，促進茶梗、茶末、滯銷茶等茶葉廢棄物的再利用，為淀粉基Pickering乳液的開發和TPs等生物活性物質的利用提供新思路。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

辛烯基琥珀酸酐（Octenyl Succinic Anhydride, OSA）酯化淀粉，宜瑞安食品配料有限公司；茶多酚（Tea Polyphenols，TPs），杭州禾田生物技術有限公司；尼羅藍，美國西格瑪奧德里奇貿易有限公司；尼羅紅，上海阿拉丁生化科技股份有限公司；油茶籽油，玉山縣大成倉食品有限公司；試驗所用試劑均為分析純。

1.2 儀器與設備

Zetasizer Nano ZSE激光納米粒度儀，英國馬爾文儀器有限公司；FA25高剪切分散乳化機，上海弗魯克科技發展有限公司；Nexus670傅立葉變換紅外光譜儀，美國熱電集團尼高力儀器公司；JSM-6700冷場發射掃描電子顯微鏡，日本電子株式會社；UVmini-1240紫外可見分光光度計，島津儀器（蘇州）有限公司；FV3000共聚焦激光掃描顯微鏡，奧林巴斯（中國）有限公司；Mastersizer3000激光粒度儀，英國馬爾文儀器有限公司；SL200KS光學法接觸角儀，美國科諾工業有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 茶多酚-OSA酯化淀粉納米顆粒的制備

參考Peng等[24]和王然[25]方法，將OSA酯化淀粉與去離子水配置成質量濃度為2%的懸浮液，并置于100 ℃恒溫水浴中連續攪拌加熱40 min；然后加入基于淀粉質量10%的TPs，并置于95 ℃恒溫水浴中連續攪拌加熱20 min。加熱結束后，將混合液冷卻至25 ℃，然后以體積比1:5的比例逐滴滴入無水乙醇中進行沉淀；再將混合液于3 500 r/min離心15 min，回收上清液，將沉淀物用無水乙醇洗兩遍，然后于?70 ℃進行真空干燥，制得含有TPs的OSA酯化淀粉納米顆粒（TP-OSA-SNPs）。

采用相同方法制備OSA酯化淀粉納米顆粒（OSA-SNPs）作為對照組，淀粉懸浮液在100 ℃恒溫水浴中連續攪拌加熱60 min，不添加TPs，制備過程同上，其中，OSA-SNPs的OSA基團取代度為0.018 3[26]。

1.3.2 茶多酚保留率的測定

TP-OSA-SNPs中TPs保留率的測定參考劉蕾等[27]方法，略有修改。在制備TP-OSA-SNPs過程中，將TP-OSA-SNPs經醇沉和醇洗處理后離心得到的上清液進行混合，并記錄上清液體積。根據TPs濃度-吸光度標準曲線，采用紫外分光光度計在274 nm波長下，檢測上清液的吸光度。TP-OSA-SNPs中TPs的保留率（，%）按下式計算：

式中M為TPs最初添加量，mg；為上清液中TPs的濃度，mg/mL；為上清液的體積，mL。

1.3.3 接觸角的測定

利用接觸角測定儀檢測OSA-SNPs和TP-OSA-SNPs樣品的界面接觸角。首先利用壓片機將樣品壓成平整、致密的圓片（直徑20 mm，厚度為2 mm），然后使用接觸角測量儀測定淀粉樣品的水相靜態接觸角，測量范圍為0°～180°。由儀器控制帶有毛細針頭的微量進樣器，將2L超純水滴在樣品圓片表面，待水滴在圓片表面平衡后進行拍攝，通過儀器自帶軟件分析接觸角[28]。每個樣品至少在圓片表面取5個點進行檢測，測量結果取5個數值的平均值。

1.3.4 傅立葉紅外光譜的測定

將OSA-SNPs、TP-OSA-SNPs樣品在真空條件下干燥至恒量，然后將其與KBr（光譜純）以質量比1∶75混合并壓制成直徑5 mm、厚度1 mm的圓片，使用紅外光譜儀在波長4 000～400 cm-1范圍內進行光譜掃描，設置光譜分辨率4 cm-1，經32次掃描獲得樣品紅外譜圖。

1.3.5 掃描電鏡觀察

將無水乙醇沉淀后得到的濕基OSA-SNPs、TP-OSA-SNPs樣品滴加到硅片上，進行凍干處理。將樣品固定在樣品臺上，經過噴金處理后，置于掃描電子顯微鏡樣品室中，然后進行抽真空，當真空度達到5×10-3時，對樣品的表面形態和尺寸進行觀察并拍照。

1.3.6 淀粉納米顆粒粒度分布和Zeta電位的測定

將濕基OSA-SNPs、TP-OSA-SNPs樣品與去離子水配置成5∶10 000 (g/mL)的懸浮液，然后超聲處理15 min，再將其置于激光納米粒度儀中進行粒度分布和Zeta電位檢測，設置分散劑為水，顆粒折光率為1.530，檢測溫度20 ℃，檢測重復3次，結果取平均值[29]。

1.3.7 水包油Pickering乳液的制備

參考Xie等[30]方法，略有修改。將OSA-SNPs和TP-OSA-SNPs樣品分別以不同的比例置于超純水中，然后將油茶籽油以體積比1∶5的比例加入超純水中，采用高速剪切乳化機在19 000 r/min下剪切乳化3 min，制得淀粉納米顆粒質量濃度分別為0.5、1.0、1.5、2.0 g/mL的水包油Pickering乳液。將制備完成的Pickering乳液置于4 mL透明樣品瓶中，放置15 d，并利用數碼相機記錄乳液樣品貯藏前后的表觀。

1.3.8 Pickering乳液粒度分布

利用激光粒度儀分別對不同質量濃度的OSA-SNPs和TP-OSA-SNPs樣品制備的Pickering乳液進行粒度分布檢測，油相的折射指數和吸收指數分別設置為1.449和0.010，水相的折射指數設置為1.330。每個樣品檢測3次，結果取平均值。

1.3.9 激光共聚焦熒光顯微鏡觀察

參考Zhu等[31]方法，略有修改。將10L濃度為0.01 mg/mL的尼羅藍和尼羅紅依次加入1 mL乳液樣品中，其中采用尼羅藍對OSA-SNPs和TP-OSA-SNPs進行染色，采用尼羅紅對油相進行染色。在避光下對乳液進行染色處理2 min，然后將乳液樣品注入玻底平皿；設置尼羅藍的發射波長為488 nm，激發波長為513 nm，尼羅紅的發射波長為633 nm，激發波長為660 nm，然后對乳液進行觀察并拍照。

1.3.10 Pickering乳液氧化穩定性的測定

將新制的Pickering乳液樣品密閉存放于45 ℃恒溫箱中15 d，測定乳液的POV值，測量方法參考Liu等[32]，略有修改。在1.5 mL異辛烷和異丙醇（體積比3∶1）混合溶液中，加入不同貯藏時間的Pickering乳液0.3 mL，并以10 000 r/min離心5 min。然后取0.2 mL上清液加入2.8 mL甲醇和正丁醇（體積比2∶1）的混合溶液中，再依次加入3.94 mol/L硫氰酸銨溶液15L與0.072 mol/L亞鐵離子溶液15L（0.132 mol/L BaCl2和0.144 mol/L FeSO4混合離心后的上清液），于避光處靜置20 min后，于510 nm處測量吸光度值，利用過氧化氫異丙苯標準曲線計算Pickering乳液氫過氧化物的濃度，其中氫過氧化物值（Peroxide Value）以POV表示。

1.3.11 試驗數據分析

全部試驗重復測定3次，結果表示為平均值±標準差。采用軟件Origin 8.5繪圖，并用SPSS21.0對試驗數據的顯著性差異（<0.05）進行單因素方差分析。

2 結果與分析

2.1 茶多酚對OSA-淀粉納米顆粒性質的影響

2.1.1 紅外光譜分析

圖1為TPs、OSA-SNPs和TP-OSA-SNPs的FT-IR譜圖。從圖1a呈現的TPs的紅外光譜可以看出，在3 600～3 200 cm-1處形成了較寬的紅外光譜特征峰，這是源于羥基（—OH）的伸縮振動，表明分子間或分子內形成了氫鍵[33]；在1 700 cm?1處是羰基C＝O的伸縮振動的吸收峰。從圖1b可以看出，OSA-SNPs于1 720 cm-1和1 569 cm-1的位置分別出現了C=O酯鍵基團和-COO-的伸縮振動吸收峰，證明OSA-SNP上存在OSA酯化基團[24, 34-35]。與OSA-SNPs的紅外譜圖相比，TP-OSA-SNPs的譜帶發生了明顯的變化，其在3 600～3 200 cm-1處的—OH吸收峰向波數減小的方向發生了移動；與TPs的紅外圖譜相對照，TP-OSA-SNPs在1 700 cm?1處同樣出現了C＝O吸收峰，說明TPs與OSA-SNPs的羥基發生了交互作用，形成了氫鍵。此外，與OSA-SNPs的紅外譜帶相比，TP-OSA-SNPs在1 720 cm-1和1 569 cm-1兩處形成的吸收峰的強度明顯下降，說明TPs與OSA-SNPs之間可能存在疏水相互作用。Lv等[36]將TPs與土豆淀粉進行混合濕磨處理，發現茶多酚在1 695 cm?1處出現的C＝O吸收峰也同樣出現在土豆淀粉的紅外譜帶中，并發生了輕微的移動，說明TPs和土豆淀粉之間的羥基通過氫鍵發生了相互作用。Wang等[34]研究了添加TPs對OSA-蠟質玉米淀粉分子結構的影響，發現TPs能夠與OSA-蠟質玉米淀粉的親脂基團產生疏水相互作用，進而改變OSA-淀粉分子結構，這均與本研究結果相符。

圖1 TPs、OSA-SNPs和TP-OSA-SNPs的紅外光譜圖

2.1.2 茶多酚對OSA-淀粉納米顆粒微觀結構及顆粒性質的影響

圖2給出了OSA-SNPs和TP-OSA-SNPs的微觀形態。如圖2所示，兩種納米顆粒的表面形態十分相似，均為不規則的球形，表面凹凸不平，然而，與OSA-SNPs相比（圖2a），TP-OSA-SNPs中存在較多粒徑相對較大的顆粒（圖2b），說明添加TPs導致OSA-SNPs的粒徑增大。Wang等[34]研究了添加不同濃度的TPs對OSA-蠟質玉米淀粉分子結構的影響，發現隨著TPs添加量的增加，OSA-淀粉的水力學直徑也明顯增加。

圖3呈現了OSA-SNPs和TP-OSA-SNPs的平均粒徑、粒度分布、Zeta電位以及接觸角。如圖3所示，TP-OSA-SNPs平均粒徑（222.00±1.40）nm顯著大于（＜0.05）OSA-SNPs（173.20±0.57）nm；從粒度分布曲線也可以看出，與OSA-SNPs相比，TP-OSA-SNPs粒度分布峰的峰形較窄，峰強度較高，并且向粒徑增大的方向發生了平移，說明雖然TP-OSA-SNPs的粒徑較大，但粒徑分布相對均勻，較小的多分散性指數（Polydispersity Index，PDI）說明了其粒度分布的均勻性（PDI為0.159）。此外，從圖3中還可以看出，添加TPs導致OSA-SNPs的接觸角由83.20°±1.02°減小至78.60°±0.84°（<0.05），Zeta電位絕對值由|24.20| mV減小至|19.10| mV（<0.05）。OSA-SNPs表面所帶負電荷主要來源于OSA分子的烯基長鏈，添加TPs導致OSA-SNPs表面所帶負電荷減少，這會減弱TP-OSA-SNPs之間的靜電斥力[37]。同時，OSA分子的烯基長鏈也是賦予淀粉納米顆粒疏水性的主要原因，OSA改性使淀粉納米顆粒具有油水潤濕性，研究表明，具有良好油水潤濕性的顆粒，其接觸角接近90°[38]。本研究發現，添加TPs導致OSA-SNPs接觸角有所降低，表明與OSA-SNPs相比，TP-OSA-SNPs的疏水性減弱；這是因為TPs中含有大量的親脂性成分[39]，其與OSA分子的疏水性成分之間可能存在疏水相互作用，阻礙了OSA分子的烯基長鏈接觸油相，因此導致TP-OSA-SNPs的疏水性下降。Peng等[24]和Wang等[34]相繼報道了添加TPs導致OSA-蠟質玉米淀粉乳化性減弱，這與本研究結果相符。

圖2 OSA-SNPs和TP-OSA-SNPs的掃描電鏡圖

注：小寫字母上標表示在0.05水平差異顯著，PDI為多分散性指數。

2.2 不同顆粒濃度的OSA-SNPs和TP-OSA-SNPs穩定的Pickering乳液

2.2.1 乳液的粒度分布

圖4給出了不同質量濃度OSA-SNPs和TP-OSA-SNPs穩定的Pickering乳液在15 d貯藏前后的乳液表觀、乳滴平均直徑和粒徑分布曲線。如圖4a所示，當OSA-SNPs的質量濃度從0.5 g/mL增加至2.0 g/mL時，其穩定乳液的乳滴粒徑分布曲線峰向粒徑增大的方向發生了輕微的平移，并且2.0 g/mL OSA-SNPs穩定的乳液其乳滴粒徑分布曲線在主峰旁粒徑增加的方向出現了一個小峰，表明乳液樣品中形成許多粒徑較大的油滴。從OSA-SNPs穩定的乳液的平均粒徑[4,3]和(90)也可以看出，乳液的平均粒徑隨著OSA-SNPs質量濃度的增加而增加。這主要是因為OSA-SNPs的平均粒徑較小，根據布朗運動原理，粒徑較小的顆粒與較大顆粒相比，其運動速度更快，在穩定乳液時其會先到達油水界面；此外，根據顆粒粒徑和乳滴的曲率關系[40]，粒徑較小的顆粒易于形成直徑較小的乳滴，因此，當OSA-SNPs質量濃度增加至2.0 g/mL時，乳液中形成了大量直徑小于1m的乳滴，這些直徑較小的乳滴通過布朗運動吸附在直徑較大的乳滴表面，導致乳滴的平均粒徑增加。如圖4b所示，由不同質量濃度OSA-SNPs穩定的乳液放置15 d后沒有發生明顯的油相析出，乳液的[4,3]和(90)有增加的趨勢，其中OSA-SNPs質量濃度為2.0 g/mL的乳液樣品，在15 d貯藏中其(90)的增加幅度較小。

注：D[4,3]為體積平均直徑，D(90)表示小于此粒徑的乳滴體積含量占全部乳滴的90%。

如圖4c所示，隨著TP-OSA-SNPs的質量濃度從0.5 g/mL增加至2.0 g/mL，其穩定乳液的乳滴粒徑分布曲線峰從雙峰分布變為單峰分布，并且乳滴粒度分布峰向粒徑減小的方向發生了平移，乳液的[4,3]和(90)均表現出下降的趨勢，這表明隨著TP-OSA-SNPs質量濃度的增加，其穩定乳液的乳滴平均直徑明顯減小，說明TP-OSA-SNPs能夠吸附在油水界面上，發揮穩定乳液的作用；當TP-OSA-SNPs的質量濃度較低時，其在乳液油水界面的覆蓋程度較低，乳滴易發生聚集導致直徑增加；隨著TP-OSA-SNPs質量濃度的增加，其能夠在油水界面形成穩定的物理屏障，阻礙乳滴聚集，因此乳滴的平均直徑降低。如圖4d所示，由TP-OSA-SNPs穩定的乳液放置15 d后沒有發生明顯的油相析出。當乳液中TP-OSA-SNPs的質量濃度為0.5 g/mL和1.0 g/mL時，隨著在貯藏時間的延長，乳液的(90)明顯增加；當乳液中TP-OSA-SNPs的質量濃度為1.5 g/mL時，在貯藏15 d后，乳液中乳滴粒徑分布主峰旁粒徑增加的方向出現一個小峰，表明乳滴粒徑增加；而乳液中TP-OSA-SNPs的質量濃度為2.0 g/mL時，其乳滴粒徑增加幅度較小，說明乳液在15 d貯藏期具有良好的穩定性。

2.2.2 乳液微觀結構觀察

Pickering乳液的微觀結構以及不同質量濃度OSA-SNPs和TP-OSA-SNPs在油水界面的吸附情況如圖5所示。在圖5中，上圖呈現為乳液的油滴，其由尼羅紅染色，在激發波長488 nm下標記為綠色；下圖呈現為乳液中的OSA-SNPs或TP-OSA-SNPs，由尼羅藍染色，在激發波長633 nm下標記為紅色。由不同質量濃度OSA-SNPs和TP-OSA-SNPs穩定的Pickering乳液，其微觀結構形態呈現出明顯的差異。從圖5a可以看出，1.0 g/mL OSA-SNPs穩定的Pickering乳液，其油滴表現出良好的分散性，OSA-SNPs緊密的吸附在油滴表面，形成阻隔層，抑制油滴聚結，然而OSA-SNPs穩定的乳液也表現出油滴尺寸不均勻的現象，乳液中存在大量直徑小于1m油滴，同時，也存在許多直徑超過20m油滴。如圖5b所示，當乳液中OSA-SNPs的質量濃度增加至2.0 g/mL時，乳液中的小油滴增多了，并且一些小油滴傾向于吸附在大油滴的表面，但是OSA-SNPs在油滴之間形成了物理屏障，因此，抑制了油滴的聚結。圖5c和d呈現了不同質量濃度的TP-OSA-SNPs所穩定的Pickering乳液的微觀形態。如圖5c所示，1.0 g/mL TP-OSA-SNPs穩定的乳液中油滴的分散性良好，但是，與1.0 g/mL OSA-SNPs穩定的乳液相比，TP-OSA-SNPs在油水界面上的吸附量明顯減少，這是因為與OSA-SNPs相比，TP-OSA-SNPs的接觸角較小（圖3），疏水性較弱，其在油水界面的吸附能力也有所減弱。此外，TP-OSA-SNPs表面所帶負電荷相對較少，顆粒之間的靜電斥力較弱，所以顆粒易于發生聚集。從圖5d中可以看出2.0 g/mL TP-OSA-SNPs穩定的乳液，形成了油滴堆積的界面結構，TP-OSA-SNPs填充在油水界面之間，抑制油滴的遷移，乳液中的油滴仍然保持圓形，說明乳液具有良好的穩定性。

圖5 不同濃度的OSA-SNPs和TP-OSA-SNPs穩定的Pickering乳液的共聚焦激光掃描顯微鏡圖

2.3 Pickering乳液的脂質氧化穩定性

圖6呈現了在貯藏過程中不同質量濃度OSA-SNPs和TP-OSA-SNPs穩定的Pickering乳液中POV值。如圖所示，隨著貯藏時間的延長，不同質量濃度的OSA-SNPs和TP-OSA-SNPs穩定的Pickering乳液的POV值均逐漸增加，但是增加的程度不同。從圖6a可以看出，當OSA-SNPs質量濃度從0.5 g/mL增加至2.0 g/mL時，其穩定的乳液的POV值明顯降低，這可能是由于OSA-SNPs質量濃度增加，其在油水界面形成的吸附層的厚度增加，能起到延緩油脂氧化的作用。如圖6b所示，與OSA-SNPs相比，TP-OSA-SNPs穩定的Pickering乳液的POV值明顯降低（＜0.05），并且隨著TP-OSA-SNPs質量濃度的增加，乳液中POV值逐漸下降，這主要與顆粒乳化劑在油水界面形成的阻隔層以及TPs賦予TP-OSA-SNPs的抗氧化活性（TP-OSA-SNPs中TPs保留率為14.49%±2.13%）有關。Miao等[21]利用TPs復合多孔淀粉制備食品級的包裝膜，研究發現復合膜具有優異的抗氧化性能。Yuan等[22]在海藻酸鈣凝膠中添加TPs制成可食用的生物活性膜，研究發現茶多酚的添加提升了復合膜的抗氧化活性。Zhang等[23]利用TPs與蠟質玉米淀粉復合制成納米纖維復合膜，研究表明隨著TPs濃度的增加，復合膜的抗氧化性增強。上述文獻均與本研究結論相符。

圖6 不同顆粒濃度的OSA-SNPs和TP-OSA-SNPs穩定的Pickering乳液貯藏15 d的氫過氧化物值

3 結 論

1）茶多酚（Tea Polyphenols，TPs）與辛烯基琥珀酸酐（Octenyl Succinic Anhydride, OSA）酯化淀粉納米顆粒（Starch Nanoparticles，SNPs）能夠通過氫鍵和疏水相互作用結合，并采用醇沉法制成納米顆粒，其多分散性指數（Polydispersity Index，PDI）為0.159，說明其粒度分布較均勻。

2）添加TPs能使OSA-SNPs的粒徑從（173.20± 0.57）nm增加至（222.00±1.40）nm，表面負電荷數從（?24.20±3.18）mV減少至（?19.10±1.30）mV，接觸角從83.20°±1.02°減小至78.60°±0.84°，表明添加TPs導致OSA-SNPs的疏水性下降。

3）由OSA-SNPs穩定的Pickering乳液，隨著OSA-SNPs的質量濃度從0.5 g/mL增加至2.0 g/mL，乳液的體積平均直徑從24.2m增加至43.2m；由質量濃度為2 g/mL的OSA-SNPs穩定的乳液，形成了大量的小乳滴，一些小乳滴會吸附在較大乳滴的表面，但是乳液沒有發生聚結現象。由TP-OSA-SNPs穩定的Pickering乳液，隨著TP-OSA-SNPs的質量濃度從0.5 g/mL增加至2.0 g/mL，乳液的體積平均直徑從51.1m降低至25.2m；由質量濃度為2 g/mL的TP-OSA-SNPs穩定的乳液，大量的TP-OSA-SNPs填充在油滴緊密堆積的油水界面，并形成有效的物理屏障，維持乳液的穩定。

4）隨著TP-OSA-SNPs質量濃度的增加，乳液的POV值明顯降低，并且質量濃度為2 g/mL的TP-OSA-SNPs穩定的乳液，在貯藏中其氫過氧化物值（Peroxide Value, POV）最小，說明TP-OSA-SNPs在油水界面上，既能形成物理屏障以抑制油滴聚結，又能發揮抗氧化劑效果，提高乳液的氧化穩定性。

通過研究TPs對OSA-SNPs及其穩定的乳液性質的影響，可為開發新型具有抗氧化功能的顆粒乳化劑，為構筑食品級淀粉基Pickering乳液運載體系提供借鑒。

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Effects of tea polyphenols on the properties of starch ester nanoparticles and their stabilized Pickering emulsions

Wang Ran1,2, Zhong Yuzhen1, Zhang Lihong1

(1.,,130033,;2.,,130022,)

Pickering emulsions can be expected to serve as a promising method against coalescence during storage in the food industry. Food-grade oil-in-water Pickering emulsions are stabilized by the solid particles on the oil-water interface, where a dense film can be formed against the aggregation of droplets. In this study, the food-grade oil-in-water Pickering emulsion was prepared using Octenyl Succinic Anhydride (OSA) modified waxy maize Starch Nanoparticles (SNPs) in the presence of Tea Polyphenols (TPs). An investigation was also made to clarify the effects of TPs on physicochemical properties and emulsifying capacity of OSA-starch nanoparticles (OSA-SNPs). The potential of TP-OSA-SNPs was examined after the combination of OSA-starches with TPs. The ethanol precipitation was then selected as a kind of particle emulsifier. An analysis was also conducted for the properties of Pickering emulsions that stabilized by OSA-SNPs and TP-OSA-SNPs at different concentrations. The mean particle size of OSA-SNPs and TP-OSA-SNPs was measured by the laser diffraction particle size analyzer and Scanning Electron Microscope (SEM). The results showed that the mean particle size of TP-OSA-SNPs (222.00±1.40) nm was larger than that of OSA-SNPs (173.20±0.57) nm. The absolute value of Zeta potential for the TP-OSA-SNPs (|-19.10±1.30| mV) was less than that of OSA-SNPs (|-24.20±3.18| mV). The contact angle of TP-OSA-SNPs (78.60°±0.84°) was also smaller than that of OSA-SNPs (83.20°±1.02°). It infers that there was a weaker hydrophobicity of TP-OSA-SNPs, compared with the OSA-SNPs. Furthermore, the structural properties of OSA-SNPs and TP-OSA-SNPs were analyzed by Fourier Transform Infrared spectroscopy (FT-IR). Specifically, the characteristic absorbance peak at 3 600-3 200 cm-1of TP-OSA-SNPs was shifted towards the lower wavenumber, compared with the OSA-SNPs. Moreover, the FT-IR spectra of TP-OSA-SNPs appeared a peak at the same wavenumber, indicating that the hydrogen bonds were formed in the interactions of TPs with OSA-SNPs, compared with the absorbance peak at 1 700 cm-1of TPs. There were the decreased intensities of peaks for the TP-OSA-SNPs at 1 720 and 1 569 cm-1, indicating the hydrophobic association between TPs and OSA-SNPs. There was an outstanding change in the Pickering emulsions that stabilized by OSA-SNPs and TP-OSA-SNPs at different concentrations. The mean droplet size of the OSA-SNPs emulsions increased slightly, as the concentration of OSA-SNPs increased from 0.5 g/mL to 2.0 g/mL. By contrast, the mean droplet size of the TP-OSA-SNPs emulsions decreased with the increasing TP-OSA-SNPs additions from 0.5 g/mL to 2.0 g/mL. The droplet size distributions of the TP-OSA-SNPs emulsions at different concentrations were changed from the bimodal to the unimodal distribution. The trend was attributed to the various compositions of interfacial structure with the different particle emulsifiers. The morphologies of Pickering emulsions were visualized by Laser Confocal Fluorescence Microscopy (CLSM). Specifically, a large quantity of OSA-SNPs was absorbed closely on the surface of oil droplets, inhibiting the droplets from gathering. There was a weaker absorbing capacity of TP-OSA-SNPs, compared with the OSA-SNPs. The reason was the smaller quantities of absorbed TP-OSA-SNPs on the oil-water interface.Additionally, an interfacial droplet-compacted structure was formed in the TP-OSA-SNPs emulsion with a concentration of 2 g/mL, which was in favor of inhibiting oil droplets migration. A rapid oxidation test was carried out to determine the oxidative stabilities of OSA-SNPs and TP-OSA-SNPs emulsions. The Peroxide Value (POV) was also selected to evaluate the formation of primary oxidative products in the emulsions. There was an increase in the POV of the OSA-SNPs and TP-OSA-SNPs emulsions during storage. However, the POV descended with the increasing concentration of OSA-SNPs or TP-OSA-SNPs in the emulsion. Furthermore, the POV values in the TP-OSA-SNPs emulsions were smaller after 15 days of storage, compared with the OSA-SNPs emulsions. It infers that the oxidation stabilities of the TP-OSA-SNPs emulsions were better than that of the OSA-SNPs emulsions. Consequently, the interactions between TPs and starch-based nanoparticles emulsifier can greatly contribute to developing the better carrier for the bioactive substances. The finding can also provide a potential application to fabricate the delivery system of food-grade starch-based Pickering emulsion.

starch; nanoparticles; tea polyphenols; food-grade Pickering emulsion; oxidative stability; octenyl succinic anhydride modified starch

10.11975/j.issn.1002-6819.2022.17.033

TS235.1

A

1002-6819(2022)-17-0303-08

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2022-04-21

2022-08-04

長春職業技術學院應用技術研究與開發項目（YY-2019B25）

王然，博士生，講師，研究方向為農產品加工及貯藏工程、食品級淀粉基乳液遞送體系。Email：ranwang13@mails.glu.edu.cn