一种生物法和物理法互穿型交联网络乳液凝胶的制备方法

技术领域

本发明涉及乳液凝胶制备技术领域，尤其涉及一种生物法和物理法互穿型交联网络乳液凝胶的制备方法。

背景技术

乳液凝胶是指油滴分散在凝胶基质中的一种具有三维网络结构的半固状食品体系。乳液凝胶兼有乳状液和水凝胶的优点，乳液液滴能溶解脂溶性或两亲性活性物质，其三维网状结构又能很好地固定并保护液滴，是生物活性物质良好的运输载体。相比乳液而言，乳液凝胶具有牢固的网络结构，不仅能维持运输及贮存过程中食品的稳定性，还能高效运载生物活性物质并达到缓慢释放的效果。乳液凝胶可通过加热蛋白变性、酶作用、盐离子作用或物理方法使乳液的连续相凝胶化或聚集乳液液滴形成。

明胶(GA)是通过动物胶原蛋白部分水解得到的肽和蛋白质的混合物，具有良好的两亲性能、优异的生物相容性，易于获得，生产成本低。明胶溶液经冷却后分子间通过非共价作用自聚集形成凝胶，由于明胶仅依靠氢键等非共价作用形成凝胶，其凝胶强度及热稳定性差，经加热处理后会使明胶的凝胶性能下降。谷氨酰胺转氨酶(TG酶)是一种具有活性中心的单体蛋白质，可催化蛋白质多肽发生分子内和分子间发生共价交联，从而改善蛋白质的结构和性质，如提高蛋白质的发泡性，乳化性，乳化稳定性，热稳定性、保水性和凝胶能力等，进而改善食品的风味、口感、质地和外观。TG酶可催化明胶分子中谷氨酰胺和赖氨酸间交联，形成共价交联键，以提高明胶乳化性、乳化稳定性和热稳定性，促进其在食品工业中的应用。

海藻酸钠(SA)是一种安全的天然阴离子多糖，可与二价金属阳离子交联形成凝胶。与其他水凝胶材料相比，海藻酸钠水凝胶无毒且生物相容性高，被广泛应用于人造骨和皮肤的凝胶组织工程、药物传递、创面敷料、包装等多种生物技术领域。海藻酸钠水凝胶的制备通常以离子交联为主，常用碳酸钙或氯化钙溶液等作为钙源，其中的Ca

羧甲基纤维素钠(CMC-Na)是具有许多羟基和羧基的直链淀粉，来源广泛成本低廉，具有吸湿性并且能够吸收大量的水分，因此用羧甲基纤维素钠制备的水凝胶具有含水量高、生物降解性好、无毒性等许多优异的性能，被广泛应用于农业和生物。由于羧甲基纤维素钠分子中有大量的羟基和羧基，能够通过静电作用与二价或三价的金属阳离子形成三维聚合物网络结构。羧甲基纤维素钠溶液与Fe

传统凝胶是由单一的物理交联网络形成，缺乏良好的力学性能、强度低、韧性差、软而脆，很难满足实际应用需求。互穿网络凝胶是由两种或两种以上聚合物网络形成相互贯穿或缠结结构的聚合物共混体系。互穿型交联网络凝胶是由相互独立且相互贯穿的凝胶体系构所成的，具有比传统单一体系的凝胶更优异的吸附性能、机械性能和稳定性。

发明内容

本发明制备了生物物理交联三重互穿网络凝胶GA/CMC-Na/SA，以TG交联的明胶为第一高分子网络，以Fe

本发明的技术方案如下：

一种生物法和物理法互穿型交联网络乳液凝胶的制备方法，包括如下步骤：

(1)将乳清蛋白、麦芽糊精溶于水中作为水相，将水相与油相混合，经过高速剪切、高压均质，得到乳液；

优选的，所述油相为玉米油、黄油、椰子油中的一种或多种；

优选乳清蛋白、麦芽糊精、水、油相的质量比为1：4：10：5；

优选的，高速剪切的条件为18000rpm，60s；高压均质的条件为30Mpa，2次；

(2)将明胶溶液、CMC-Na溶液与海藻酸钠溶液混合，得到混合胶液；

具体的，所述明胶溶液的配制方法为：按照料液比1：3将明胶加入到水中，室温下溶胀0.5h后，加热到50～60℃搅拌20min，得到明胶溶液；

所述CMC-Na溶液的配制方法为：按照料液比1：90将CMC-Na加入到水中，90℃水浴0.5h，得到CMC-Na溶液；

所述海藻酸钠溶液的配制方法为：按照料液比1：19将海藻酸钠加入到水中，搅拌60min，过夜充分水化，得到海藻酸钠溶液；

所述明胶溶液、CMC-Na溶液与海藻酸钠溶液的质量比为1：1：8～2：1：1；

(3)将步骤(1)所得乳液与步骤(2)所得混合胶液进行混合，使用高速分散器进行剪切，得到乳液凝胶；

所述乳液与混合胶液质量比为1：1～4：1；

所述高速分散器进行剪切的条件为18000rpm，60s；

(4)向步骤(3)所得乳液凝胶中加入TG酶、FeCl

所述TG酶的酶活200u/ml，TG酶的添加量为明胶质量的2％；

所述FeCl

(5)将步骤(4)中交联的乳液凝胶用冰水浴冷却至0℃，然后浸泡于Ca

所述Ca

本发明的有益效果在于：

本发明制备方法中所需的明胶和羧甲基纤维素钠、海藻酸钠来源广泛、廉价易得，具有良好生物相容性。制得的乳液凝胶耐高温、凝胶强度大，具有广阔的实际应用前景，在食品、医药、材料等领域有着巨大的潜力。

附图说明

图1为互穿型交联网络乳液凝胶制备流程图。

图2为互穿型交联网络乳液凝胶工艺流程图。

图3为对比例1、实施例1经高温(100℃)处理后图像。

图4为对比例1、实施例1的DSC图。

具体实施方式

下面通过具体实施例进一步描述本发明，但本发明的保护范围并不仅限于此。

对比例1

(1)将2g乳清蛋白、8g麦芽糊精加入到20g水中，磁力搅拌20min，加入10g玉米油，经高速剪切，条件为18000rpm，60s，高压均质条件为30Mpa，2次，得到乳液。

(2)将15g明胶加入到45g水中，待明胶充分吸水溶胀置于55℃进行水浴加热并搅拌20min，得到明胶溶液。将0.5g CMC-Na加入到45g水中，90℃水浴0.5h，以得到CMC-Na溶液。

(3)将5g海藻酸钠加入到95g水中，充分搅拌60min，过夜充分水化以得到海藻酸钠溶液。

(4)将10g明胶溶液、10g CMC-Na溶液与20g海藻酸钠溶液按照1：1：2进行混合，得到混合胶液。

(5)将40g乳液与40g混合胶液以1：1行混合，并使用高速分散器进行剪切，高速分散条件为18000rpm，60s，得到乳液凝胶。

(6)将乳液凝胶冰水浴冷却至0℃。

(7)将完全凝固的乳液凝胶浸泡于水溶液中24h。

实施例1

(1)将2g乳清蛋白、8g麦芽糊精加入到20g水中，磁力搅拌20min，加入10g玉米油，经高速剪切，条件为18000rpm，60s，高压均质条件为30Mpa，2次，得到乳液。

(2)将15g明胶加入到45g水中，待明胶充分吸水溶胀置于55℃进行水浴加热并搅拌20min，得到明胶溶液。将0.5g CMC-Na加入到45g水中，90℃水浴0.5h，以得到CMC-Na溶液。

(3)将5g海藻酸钠加入到95g水中，充分搅拌60min，过夜充分水化以得到海藻酸钠溶液。

(4)将10g明胶溶液、10g CMC-Na溶液、20g海藻酸钠溶液按照1：1：2进行混合，得到混合胶液。

(5)将40g乳液与40g混合胶液以1：1进行混合，并使用高速分散器进行剪切，高速分散条件为18000rpm，60s，得到乳液凝胶。

(6)向乳液凝胶加入0.05g TG酶、0.1ml浓度为1％ FeCl

(7)将交联完成的乳液凝胶冰水浴冷却至0℃。

(8)将完全凝固的乳液凝胶浸泡于Ca

对乳液凝胶的测试方式如下：

热稳定性测试

称取试样15mg，保护气为氮气，气体流速为30mL/min，将试样于差示扫描量热仪中检测并以10℃/min的速率从30℃升高至300℃。

结果如图4所示，样品在高温下均为吸热反应，且在100℃至120℃之间均有一个明显的吸收峰，实施例1相比于对比例1热变性中点温度提高，表明实施例1热稳定性大于对比例1。这是由于实施例1经过交联形成三重互穿网络结构，因此需要更高的温度才能破坏凝胶网络的结构。