核桃蛋白(walnut protein,WP)可通过自组装制成核桃蛋白纳米颗粒(walnut protein nanoparticles,WPN)。WPN具有良好的生物相容性和生物黏附性,是一种理想的载体材料。然而,由于WPN的水溶性较差,WPN稳定的Pickering乳液往往不稳定。可通过蛋白质-多糖结合制备复合纳米颗粒来调节WPN的水溶性。与此同时,肉苁蓉多糖(Cistanche deserticola polysaccharide,CDPS),可与蛋白多糖的复合,使其具有一定的乳化稳定性,代替部分乳化剂应用于食品加工中。
本研究尝试改变WP和CDPS的质量比制备WP/CDPS复合纳米颗粒。通过研究不同WP/CDPS复合纳米颗粒的物理性能,以期为提高WP/CDPS颗粒的乳化性能及乳化稳定性提供理论依据。

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将2 g WP溶解在100 mL 0.5 mol/L NaCl溶液中,75度、300 r/min搅拌12~24 h,直到完全溶解。再以3000 r/min的速度离心10 min,去除大颗粒和其他不溶性物质。最后,将得到的上清液用0.1 mol/L HCl或NaOH溶液将pH值调整为12.0,将分散体在-80度的冰箱中预冷冻12 h,然后在-50度真空冷冻干燥72 h,得到WPN。
将1.0 g CDPS、WP分别分散到100 mL蒸馏水中,制备质量分数1%的CDPS悬浮液和WP悬浮液。然后将WP悬浮液按CDPS与WP不同质量比(4∶1、3∶2、1∶1、2∶3和1∶4)加入到CDPS悬浮液中,在搅拌下得到WP和CDPS混合物。过量的水在40度的真空(-0.1 MPa)条件下通过旋转蒸发。将纳米颗粒分散体在-80度的冰箱中预冷冻12 h,然后在-50度真空冷冻干燥72 h,得到WP/CDPS复合纳米颗粒。将CDPS与WP质量比为4∶1、3∶2、1∶1、2∶3和1∶4的WP/CDPS复合纳米颗粒分别命名为C4W1、C3W2、C1W1、C2W3和C1W4。

图2 WPN和WP/CDPS复合纳米颗粒的平均粒径与PDI

图3 WPN和WP/CDPS复合纳米颗粒的液滴尺寸分布
所有纳米颗粒的PDI均低于0.2,说明纳米颗粒分布均匀。所有纳米颗粒均呈单峰分布。WPN的液滴尺寸约为17.20 μm,WP/CDPS复合纳米颗粒的液滴尺寸明显小于WPN的液滴尺寸,说明CDPS改变了WP的表面和形状,其中C4W1的液滴尺寸最大(8.891 μm),C1W4、C3W2、C2W3尺寸分别为7.063、7.868、8.631 μm。当WP含量大于CDPS(C1W4、C2W3)或小于CDPS时(C3W2、C4W1),WP/CDPS的液滴尺寸随WP的减少呈现增大的趋势。而C1W1纳米颗粒液滴尺寸最小,为5.927 μm,明显小于其他WP/CDPS复合纳米颗粒。WP与CDPS颗粒形成最佳的结合覆盖在液滴表面,并在液滴周围形成稳定的结构,可有效防治液滴聚集,进一步增强稳定性。

图4 WPN和WP/CDPS复合纳米颗粒的Zeta电位
WPN悬浮液显示正电荷,而CDPS悬浮液显示负电荷。这表明WP和CDPS主要通过静电相互作用形成WP/CDPS核壳复合纳米颗粒。随着CDPS比例的增加,WP/CDPS复合纳米颗粒的Zeta电位逐渐从-22 mV降低到-37 mV。CDPS的低掺入量可以中和WP上的正电荷,减弱粒子的静电斥力。随着CDPS含量的增加,WP/CDPS复合纳米颗粒的Zeta电位降低,可以提供颗粒间足够的静电斥力,防止其聚集。
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