茶渣微晶纤维素Pickering乳液的构建、表征及应用

摘要

Pickering乳液在功能食品的应用已成为当今食品行业的关注热点。目前，Pickering乳液稳定剂主要是一些无机、合成粒子如二氧化硅、氧化石墨烯等。然而，在人们对天然、绿色、安全食品越来越强烈的诉求下，寻找开发食品级Pickering粒子稳定剂在功能性食品研发方面显得越发重要。我国是产茶大国，而茶叶的精深加工会有大量茶渣未得到合理利用，这不仅给环境带来压力，同时也造成了资源浪费。有研究指出，茶渣中仍含有 16-18%纤维素，作为纤维素的重要衍生物微晶纤维素(Microcrystalline cellulose, MCC)，近年来受到广泛的关注，已被运用到医用、日化、食品及材料等行业。本研究以乌龙茶渣为材料，采用酸解法制备茶渣 MCC，通过正交试验设计优化制备条件，并对其化学结构、热稳定性、表面形貌等特性进行表征；以该茶渣 MCC为稳定剂构建Pickering乳液，探究其在不同条件下的特性和贮藏稳定性，并初步探索了茶渣MCC Pickering乳液在番茄红素包埋缓释的潜在应用。主要研究结果如下：　　1. 茶渣MCC的制备工艺研究　　单因素试验结果表明，酸解时间、酸解温度、料液比以及酸浓度对茶渣MCC的聚合度和得率均有显著性的影响（p＜0.05），且随着酸解时间的延长，酸解温度的升高，酸浓度的增加，料液比的增加，茶渣MCC的聚合度和得率降低。通过正交试验设计优化得到最适酸解条件为：酸解时间90 min、酸解温度65 ℃、料液比1∶20、HCl浓度1.5 mol/L；在此优化工艺条件下，茶渣MCC的聚合度为145，得率为86.7%。各酸解条件对茶渣MCC聚合度的影响因素大小顺序为：酸解温度＞HCl浓度＞酸解时间＞料液比。　　2. 茶渣MCC的表征　　采用傅里叶红外分析、X射线衍射分析、热重分析和扫描电镜表征茶渣MCC的化学结构、热稳定性、表面形貌等特性。结果表明，酸解后茶渣MCC化学结构未发生改变，仍保有纤维素类化学结构，晶型为纤维素I型；茶渣MCC具有良好的热稳定性；茶渣MCC链长变短，表面变得粗糙、疏松，还出现了空洞。　　3.茶渣MCC Pickering乳液的特性及贮藏稳定性研究　　高 MCC 浓度(1.00、2.00%)、低油水比(1∶9)、高 pH 值、低氯化钠浓度有利于乳液的稳定。在研究贮藏稳定性时，发现MCC浓度(1.00、2.00%)、油水比(1∶9)、pH值为7、氯化钠浓度为0 mmol/L时，乳液粒径在42d内贮藏稳定性较好。　　4. 活性物质包埋稳定性和模拟体外消化研究　　与大豆油相比，采用MCC乳液包埋可显著提高番茄红素的稳定性(p＜0.05)；且乳液MCC浓度的提高有利于提高番茄红素的稳定性。随着贮藏温度的升高以及光照强度的增加，乳液和大豆油中的番茄红素保留率均显著降低(p＜0.05)。这表明低温、避光条件有利于提高番茄红素在茶渣MCC乳液中的包埋稳定性。在体外模拟消化方面，包埋番茄红素的茶渣MCC Pickering乳液在胃部和小肠消化后含量都保持在90%以上，消化稳定性较好。在胃部消化过程中番茄红素并无释放，而在小肠消化后，番茄红素释放率达到66.09%。

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