一种南极磷虾油自乳化体系的构建及应用的制作方法

1.本发明涉及自乳化体系技术领域，尤其涉及一种南极磷虾油自乳化体系的构建及应用。


背景技术：

2.南极磷虾是生活在南极海域的一种资源量巨大的甲壳类浮游生物，主要以捕食浮游动物与植物为生，而南极磷虾本身亦是鲸、企鹅、海豹等高营养级动物的重要食物来源，其在南极海域的生态系统中起着关键作用；南极磷虾是地球上已知的资源量最丰富的单种生物，其生物资源量约为6.5-10亿吨；南极磷虾油营养丰富，含有磷脂、甘三酯以及其他类脂等，具有抗氧化、抗炎等多种生理功能，是一种重要的膳食补充剂。
3.自乳化体系通常由油相、乳化剂和助乳化剂组成，在体外37℃温和搅拌下或者胃肠道环境中，可自发形成液滴粒径微小的乳液；自乳化体系常被用于递送疏水性成分，可有效改善其在胃肠道内的分散、溶解和吸收效率，在医药、食品等领域都有广阔的应用前景。
4.南极磷虾油中富含磷脂和多不饱和脂肪酸(pufa)等成分，二者都具有两亲性，可以自发形成细小的乳状液滴，因此其具有潜在的乳化能力。
5.现有技术中，传统的自乳化体系中添加了高浓度的合成乳化剂，容易造成胃肠道菌群失调，过量食用可能增加胃肠道损伤的风险，并且会影响所递送成分的释放速率；并且现有技术的自乳化体系在递送性质不稳定且溶解度低的活性成分方面，依旧存在较大的局限；因而无法很好的在功能食品、医药、化妆品领域发挥作用；
6.现有技术中，也有天然乳化剂，常见的天然乳化剂可分为蛋白质、多糖和脂质三大类，但是现有的天然乳化剂，在递送稳定性差的成分(如水飞蓟素、辅酶q10等)时，仍需额外添加油相以制备递送体系，使得其在功能食品、医药和化妆品产品上的应用范围有限，无法在更广阔的范围得以应用；
7.因此，本领域技术人员致力于开发一种南极磷虾油自乳化体系的构建及应用，旨在解决现有技术中存在的缺陷问题。


技术实现要素：

8.有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是目前现有技术中，传统的自乳化体系中添加了高浓度的合成乳化剂，容易增加胃肠道负担，并且现有的天然乳化剂，常常因需配合油相使用而受限。
9.为实现上述目的，本发明一种南极磷虾油自乳化体系的构建及应用，包括如下步骤：
10.步骤1、构建南极磷虾油自乳化体系的工艺参数筛选；
11.步骤2、对步骤1构建的自乳化体系进行物化性质分析；
12.步骤3、基于步骤2的分析结果，在单因素实验基础上设计正交试验，对南极磷虾油自乳化体系进行工艺参数优化；
13.步骤4、对南极磷虾油自乳化体系进行递送效果分析；
14.所述步骤1中的工艺参数包括：助乳化剂种类、南极磷虾油和助乳化剂之间的比例、加水量、乳化条件、高压均质条件；
15.所述步骤1中的南极磷虾油作为油相和乳化剂，再添加助乳化剂、所递送成分和水所构建自乳化体系，制备过程包括如下步骤：
16.1)从乙醇、丙二醇、甘油、聚乙二醇400和水溶性维生素e中选择助乳化剂，与南极磷虾油按照10:0-6:4的质量比，磁力搅拌进行混合；
17.2)取步骤1)中的混合物，向其中加入0.5g所递送成分，以及体积为100ml-300ml的蒸馏水，磁力搅拌混匀；
18.3)取步骤2)中的混合物，使用高剪切乳化机处理，在600rpm-3000rpm下乳化2min，制得初乳；
19.4)取步骤3)中的初乳，使用高压均质机处理，在400-500bar～800-900bar下循环均质5min；
20.所述步骤1中，在筛选出适合的助乳化剂后，将助乳化剂与南极磷虾油按照一定的质量比进行混合；混合后加入所递送成分与蒸馏水；并用高剪切乳化机乳化，制得初乳；再使用高压均质机，将初乳在设定条件下循环5min；
21.所述步骤1中，助乳化剂种类，包括食品级的乙醇、丙二醇、甘油、聚乙二醇400和水溶性维生素e；
22.所述步骤1中，南极磷虾油和助乳化剂之间的比例，分别为按照质量比10:0、9:1、8:2、7:3、6:4混合；
23.所述步骤1中的加水量，分别为加入100ml、150ml、200ml、250ml和300ml蒸馏水；
24.所述步骤1中的乳化条件，是指剪切频率分别为600rpm、1200rpm、1800rpm、2400rpm和3000rpm，乳化时间为2min；
25.所述步骤1中的高压均质条件，分别为400-500bar、500-600bar、600-700bar、700-800bar和800-900bar；
26.步骤2、对步骤1构建的自乳化体系进行物化性质分析；
27.所述步骤2的物化性质分析包括：透光率、离心稳定性、液滴尺寸；
28.所述步骤2中的透光率，是取基于步骤1得到的南极磷虾油自乳化体系，使用纯水稀释1000倍后，用紫外分光光度计于400nm处测定其透光率；
29.所述步骤2中的离心稳定性，是将步骤1构建的自乳化体系在10000r/min条件下离心10min，在550nm测定其离心前后的吸光值，计算离心稳定性；离心稳定性计算公式：t＝(a
0-a)/a0*100％；式中，a0为自乳化体系离心前的吸光值，a为离心后的吸光值；
30.所述步骤2中的液滴尺寸，是取基于步骤1得到的自乳化体系，使用纯水稀释1000倍后，采用动态光散射技术(dls)测定自乳化体系的平均粒径；
31.步骤3、基于步骤2的分析结果，对构建的自乳化体系进行工艺参数优化；
32.所述步骤3，是在单因素分析结果的基础上，选取对南极磷虾油自乳化体系制备工艺影响较大的4个因素，每个因素选择3个水平，按照l9(34)正交表设计实验进行工艺优化；再通过极差分析，判断各因素的优劣情况，从而获得各因素的最佳水平组合的优化结果；
33.步骤4、对构建的南极磷虾油自乳化体系进行递送效果分析；
34.所述步骤4的递送效果分析包括：贮存实验、溶出度实验、体外释放实验；
35.所述步骤4中的贮存实验，是再最佳工艺条件下构建的自乳化体系，以及作为对照的等量所递送成分，将它们置于西林瓶中，分别储存自然光条件下4周；在此期间，每周取样一次，观察乳液粒径分布，并用高效液相色谱(hplc)分析其中所递送成分的变化，评估该自乳化体系的稳定性；
36.所述步骤4中的体外释放实验，为反相透析扩散法；参照2020年版《中国药典》配制人工胃液和人工肠液，移取人工胃液或肠液至锥形瓶中，分别向其中加入所递送成分或含所递送成分的南极磷虾油自乳化体系；向每个锥形瓶中再各加入8个透析袋，透析袋内含人工胃液或肠液；将锥形瓶置于37℃恒温摇床中，分别于0.25h、0.5h、1h、2h、3h、4h、5h、6h、7h、8h取样，每次取10ml，同时向透析袋中补液10ml；对取出的样品进行离心，取上清后，萃取所递送成分，并用hplc分析其含量；
37.所述步骤4中的hplc条件包括：使用十八烷基硅烷键合硅胶柱，流动相为甲醇-无水乙醇(56:44)，等度洗脱，流动相流速1.0ml/min，使用紫外检测器(检测波长275nm)，柱温为40℃；此外，使用有机溶剂洗涤法，利用正己烷反复洗涤自乳化体系后，检测其中游离辅酶q10的含量，并利用总辅酶q10含量减去游离辅酶q10含量，计算自乳化体系中所负载的辅酶q10量；
38.采用以上方案，本发明公开的南极磷虾油自乳化体系的构建及应用，具有以下优点：
39.(1)本发明的南极磷虾油自乳化体系的构建及应用，未使用合成乳化剂，避免了增加胃肠道负担的安全隐患，不会影响所递送成分的释放速率；并且配方合理、工艺简单、稳定性好；
40.(2)本发明的南极磷虾油自乳化体系的构建及应用，可以递送水飞蓟素、辅酶q10等敏感性的脂溶性成分，改善了这些活性成分的贮存稳定性和体外释放率，有助于扩大南极磷虾油及所递送成分的使用范围，有望开发出一系列功能食品、医药和化妆品产品；
41.综上所述，本发明公开的南极磷虾油自乳化体系的构建及应用，未使用合成乳化剂更安全、配方合理、工艺简单、稳定性好；将南极磷虾油应用到自乳化体系中，可取代油相和乳化剂，除了改善对敏感性成分的递送效果外，还具有更好的安全性和生物相容性，并且可以赋予产品更高的营养价值，使其有潜力在功能食品、医药、化妆品等多个领域发挥作用。
42.以下将结合具体实施方式对本发明的构思、具体技术方案及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
附图说明
43.图1是本发明南极磷虾油自乳化体系构建的步骤示意图；
44.图2是本发明南极磷虾油自乳化体系构建实施例1中，各因素对自乳化体系透光率、离心稳定性和粒径的影响结果图；
45.图3中a是本发明南极磷虾油自乳化体系实施例1中的透光率的极差分析结果图，b是最佳条件下构建自乳化体系的平均粒径分析图；
46.图4是本发明南极磷虾油自乳化体系实施例1中，乳液性质随时间变化的贮存稳定
性实验图；
47.图5是本发明南极磷虾油自乳化体系实施例1，贮存实验和体外释放实验中辅酶q10含量变化结果图。
具体实施方式
48.以下介绍本发明的多个优选实施例，使其技术内容更加清楚和便于理解。本发明可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，这些实施例为示例性描述，本发明的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。
49.实施例1、采用本发明方法完成南极磷虾油自乳化体系的构建，用于递送对光敏感的辅酶q10
50.如图所示，图1为本发明南极磷虾油自乳化体系构建的结构示意图，本实施例1首先进行步骤1、构建南极磷虾油自乳化体系的工艺参数筛选；
51.所述步骤1中的工艺参数包括：助乳化剂种类、南极磷虾油和助乳化剂之间的比例、加水量、乳化条件、高压均质条件；
52.所述步骤1中，在筛选出适合的助乳化剂后，将助乳化剂与南极磷虾油按照一定的质量比进行混合；混合后加入所递送成分与蒸馏水；并用高剪切乳化机乳化，制得初乳；再使用高压均质机，将初乳在设定条件下循环5min；
53.所述步骤1中，助乳化剂种类，包括食品级的乙醇、丙二醇、甘油、聚乙二醇400和水溶性维生素e；
54.所述步骤1中，南极磷虾油和助乳化剂之间的比例，分别为按照质量比10:0、9:1、8:2、7:3、6:4混合；
55.所述步骤1中的加水量，分别为加入100ml、150ml、200ml、250ml和300ml蒸馏水；
56.所述步骤1中的乳化条件，是指剪切频率分别为600rpm、1200rpm、1800rpm、2400rpm和3000rpm，乳化时间为2min；
57.所述步骤1中的高压均质条件，分别为400-500bar、500-600bar、600-700bar、700-800bar和800-900bar；
58.随后进行步骤2、对步骤1构建的自乳化体系进行物化性质分析；
59.所述步骤2的物化性质分析包括：透光率、离心稳定性、液滴尺寸；
60.所述步骤2中的透光率，是取基于步骤1得到的南极磷虾油自乳化体系，使用纯水稀释1000倍后，用紫外分光光度计于400nm处测定其透光率；
61.所述步骤2中的离心稳定性，是将步骤1构建的自乳化体系在10000r/min条件下离心10min，在550nm测定其离心前后的吸光值，计算离心稳定性；离心稳定性计算公式：t＝(a
0-a)/a0*100％；式中，a0为自乳化体系离心前的吸光值，a为离心后的吸光值；
62.所述步骤2中的液滴尺寸，是取基于步骤1得到的自乳化体系，使用纯水稀释1000倍后，采用动态光散射技术(dls)测定自乳化体系的平均粒径；
63.如图所示，图2是本发明南极磷虾油自乳化体系构建实施例1中，各因素对自乳化体系透光率、离心稳定性和粒径的影响结果图；
64.图2中a图为乳化剂种类对透光率、离心稳定性的影响折线图；
65.图2中b图为南极磷虾油和助乳化剂之间的比例对透光率、离心稳定性的影响折线
图；
66.图2中c图为加水量对透光率、离心稳定性的影响折线图；
67.图2中d图为乳化条件对透光率、离心稳定性的影响折线图；
68.图2中e图为均质压力对透光率、离心稳定性的影响折线图；
69.图2中f图为平均粒径对助乳化剂种类、南极磷虾油和助乳化剂之间的比例、加水量、乳化条件、均质压力影响的折线图；
70.具体实施时，本实施例1根据透光率、离心稳定性和乳液粒径的检测结果(图2)，可以得出分析结论：在单因素实验中筛选出的最适宜参数为：助乳化剂为水溶性维生素e，南极磷虾油与助乳化剂的比例为9：1，体系加水量为200ml，使用高剪切乳化机在1200rpm下乳化2min制备初乳，并在700-800bar条件下高压均质处理5min。
71.随后，选择南极磷虾油/助乳化剂比例、加水量、乳化条件和均质压力为正交试验的考察因素；利用spssau设计4因素3水平正交试验，结果如表1所示。综合来看，当制备条件为a2b2c2d1(南极磷虾油/助乳化剂比例为9:1，加水量200ml，乳化条件1200rpm和均质压力600-700bar)时，自乳化体系性质最为稳定；
72.表1正交试验计划及结果
[0073][0074]
随后进行步骤3、基于步骤2的分析结果，对构建的自乳化体系进行工艺参数优化；
[0075]
所述步骤3，是在单因素分析结果的基础上，选取对南极磷虾油自乳化体系制备工艺影响较大的4个因素，每个因素选择3个水平，按照l9(34)正交表设计实验进行工艺优化；再通过极差分析，判断各因素的优劣情况，从而获得各因素的最佳水平组合的优化结果；
[0076]
通过极差分析，判断各因素的优劣情况，并获得各因素的最佳水平组合。
[0077]
如图所示，图3是本发明南极磷虾油自乳化体系实施例1步骤3中的极差分析结果图；
[0078]
此次实施例1利用透光率、离心稳定性和粒径分别计算r值；结果发现4个因素的优劣排序均为：南极磷虾油/助乳化剂(a)》乳化条件(c)》加水量(b)》均质压力(d)。以透光率
为例，各因子的最佳水平如图3a所示；对试验方案进行进一步验证，验证试验结果见表2，可知最优组合为a2b2c1d3；
[0079]
此外，使用该组合制备的自乳化体系，dls检测发现乳液粒径呈单峰分布(图3b)，表明可以制备出十分稳定的自乳化体系。因此，南极磷虾油自乳化体系制备条件优化为“南极磷虾油/助乳化剂比例为9:1，加水量200ml，乳化条件600rpm和均质压力800-900bar”。
[0080]
表2验证试验结果
[0081][0082]
步骤4、对构建的南极磷虾油自乳化体系进行递送效果分析；
[0083]
具体实施时，本实施例1对构建的南极磷虾油自乳化体系进行递送效果分析。贮存实验中，分别使用不同的助乳化剂，在最佳条件下制备自乳化体系，并在室温、自然光条件下贮存了4周。
[0084]
如图所示，图4是本发明南极磷虾油自乳化体系实施例1中，乳液性质随时间变化的贮存稳定性实验图；图4中，a是使用不同助乳化剂构建自乳化体系贮存期间外观变化图，b、c、d分别是使用水溶性维生素e构建的自乳化体系贮存期间透光率、离心稳定性和粒径变化图；
[0085]
如图4a所示，所使用的助乳化剂从左到右依次为：甘油、聚乙二醇400、丙二醇、乙醇和水溶性维生素e。对比分析观察可以发现：使用水溶性维生素e时，体系稳定性最好，使用甘油的体系在第4周时已经出现了明显分层，使用其他助乳化剂的体系最上层也有少量虾青素析出。随后，取使用水溶性维生素e的自乳化体系，分析其贮存过程中各指标的变化情况，同时以无水乙醇溶解同等剂量的辅酶q10作为对照。
[0086]
结果发现：贮存4周后透光率几乎未发生改变，离心稳定性和粒径略有增加，增加量分别为8.55％和7.26％，表明该自乳化体系贮存稳定性很好(图4b-d)。此外，贮存过程中辅酶q10含量变化如图5a所示，无自乳化的辅酶q10暴露在自然光条件下时，会发生一定程度的降解。在贮存4周时，辅酶q10保留率只有77.70％左右；而磷虾油自乳化体系对辅酶q10起到了保护作用，4周后其保留率为96.44％。
[0087]
体外释放实验中，将同等剂量辅酶q10置于生理盐水中，制备成混悬液作为对照。
[0088]
如图所示，图5是本发明南极磷虾油自乳化体系实施例1，贮存实验和体外释放实验中辅酶q10含量变化结果图；
[0089]
如图5b，不管是在人工胃液还是肠液中，自乳化体系的辅酶q10累积释放量均高于混悬液。在1h左右，辅酶q10累积释放百分率达到最高，之后基本维持不变。在人工胃液和肠液中8h时，辅酶q10混悬液的累积释放百分率分别为18.03％和10.56％，自乳化体系的为68.24％和60.00％。这可能是由于自乳化体系液滴比表面积较大；且其中南极磷虾油和助乳化剂的存在，有助于提高所递送成分的释放量。
[0090]
综上所述，本专利技术方案，未使用合成乳化剂，避免了增加胃肠道负担的安全隐
患，不会影响所递送成分的释放速率；并且配方合理、工艺简单、稳定性好；可以递送水飞蓟素、辅酶q10等敏感性的脂溶性成分，改善了这些活性成分的贮存稳定性和体外释放率，有助于扩大南极磷虾油及所递送成分的使用范围；并且将南极磷虾油应用到自乳化体系中，可取代油相和乳化剂，除了改善对敏感性成分的递送效果外，还具有更好的安全性和生物相容性，可以赋予产品更高的营养价值，使其有潜力在功能食品、医药、化妆品等多个领域发挥作用。
[0091]
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员，无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的试验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

技术特征：
1.一种南极磷虾油自乳化体系的构建及应用，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、构建南极磷虾油自乳化体系的工艺参数筛选；步骤2、对步骤1构建的自乳化体系进行物化性质分析；步骤3、基于步骤2的分析结果，在单因素实验基础上设计正交试验，对南极磷虾油自乳化体系进行工艺参数优化；步骤4、对南极磷虾油自乳化体系进行递送效果分析；所述步骤1中的工艺参数包括：助乳化剂种类、南极磷虾油和助乳化剂之间的比例、加水量、乳化条件、高压均质条件；所述步骤2的物化性质分析包括：透光率、离心稳定性、液滴尺寸；所述步骤4的递送效果分析包括：光稳定性实验、溶出度实验、体外释放实验。2.如权利要求1所述南极磷虾油自乳化体系的构建及应用，其特征在于，所述步骤1中的南极磷虾油作为油相和乳化剂，再添加助乳化剂、所递送成分和水所构建自乳化体系，制备过程包括如下步骤：1)从乙醇、丙二醇、甘油、聚乙二醇400和水溶性维生素e中选择助乳化剂，与南极磷虾油按照10:0-6:4的质量比，磁力搅拌进行混合；2)取步骤1)中的混合物，向其中加入0.5g所递送成分，以及体积为100ml-300ml的蒸馏水，磁力搅拌混匀；3)取步骤2)中的混合物，使用高剪切乳化机处理，在600rpm-3000rpm下乳化2min，制得初乳；4)取步骤3)中的初乳，使用高压均质机处理，在400-500bar～800-900bar下循环均质5min。3.如权利要求1所述南极磷虾油自乳化体系的构建及应用，其特征在于，所述自乳化体系中所使用的助乳化剂可作为食品配料或药用辅料。4.如权利要求1所述南极磷虾油自乳化体系的构建及应用，其特征在于，所述自乳化体系所递送成分为水溶性差，且/或对光、热、氧气等较为敏感的成分；可以是单一活性物质，也可以是两种及以上组分的混合物。5.如权利要求1所述南极磷虾油自乳化体系的构建及应用，其特征在于，所述步骤3在单因素实验基础上，选择南极磷虾油/助乳化剂、乳化条件、加水量和均质压力作为考察因素，设计正交试验优化构建自乳化体系的工艺参数。6.如权利要求1所述南极磷虾油自乳化体系的构建及应用，其特征在于，所述制备得到的自乳化体系透光率为81.01％-92.69％，离心稳定性为10.05％-17.74％。7.如权利要求1所述南极磷虾油自乳化体系的构建及应用，其特征在于，所述制备得到的乳液粒径呈单峰分布，平均粒径为91.25nm-110.43nm。

技术总结
本发明的南极磷虾油自乳化体系的构建及应用，包括步骤1、构建南极磷虾油自乳化体系的工艺参数筛选；步骤2、对步骤1构建的自乳化体系进行物化性质分析；步骤3、基于步骤2的分析结果，在单因素实验基础上设计正交试验，对南极磷虾油自乳化体系进行工艺参数优化；步骤4、对南极磷虾油自乳化体系进行递送效果分析；本发明利用南极磷虾油本身的乳化性，可以递送性质不稳定且溶解度低的活性成分；并且自乳化体系构建时未使用合成乳化剂，不会增加胃肠道负担，可提高所递送成分的释放速率；并且该自乳化体系配方合理、工艺简单、稳定性好；此外，该自乳化体系有助于扩大所递送成分的使用范围，使其可以在功能食品、医药、化妆品领域发挥作用。用。用。


技术研发人员：周芳 曹婉秀 魏嫣妍 陈娟娟 董海燕 李文玉
受保护的技术使用者：青岛海洋生物医药研究院
技术研发日：2023.05.09
技术公布日：2023/8/6