不同均質方式對紅花籽油O/W乳液乳化效果的影響

齊鳳敏，王來忠，張佳佳，董建，孔令明*

1. 新疆農業大學食品科學與藥學學院（烏魯木齊 830052）；2. 新疆裕民天鼎紅花油有限公司（塔城 834800）

紅花籽油是從紅花籽中提煉制得的一種可食用植物油，含有豐富的亞油酸、天然VE、黃酮等多種活性物質，含有80%以上的亞油酸，具有特殊的醫療價值和營養價值。新疆是中國紅花的最大產區和主要生產基地，產量為全國的80%。紅花籽油含有大量生物活性物質，含有豐富的天然生育酚，平均含量在600～800 mg/100 g之間，其中亞油酸（C18∶2）含量較高，一般在67.5%～83%之間，它是人體所需的一種必需脂肪酸，消化吸收率為99%，高于所有食用油[1-2]。經國內外大量研究結果證實，亞油酸能預防人類動脈粥樣硬化、降低血脂和血清膽固醇的含量，有阻止血液的不正常凝固、軟化血管、擴張動脈、穩定血壓、增進體質、調節心臟和內分泌系統的功能，且有間接恢復神經的功能[3-4]。近年來，國內外研究者均將紅花籽油作為一種新的功能性植物油。眾多研究表明紅花籽油對心血管疾病具有較好的抑制作用，并在抗氧化活性及消炎等方面有較多研究[5-7]。

紅花籽油具有特殊的營養價值和醫藥價值，高溫烹飪會破壞紅花籽油中的活性物質，新疆塔城地區人們有口服紅花籽油來降血脂軟化血管的現象存在。為減輕口服紅花籽油的油膩感、保證紅花籽油不受高溫的破壞，需對紅花籽油進行均質乳化處理。常用的均質處理技術有高壓均質處理、膠體磨均質、超聲波均質和高速剪切均質。此次試驗通過這4種均質方式乳化制得紅花籽油乳液，通過對比不同均質方式處理得到紅花籽油乳液的離心保留率、穩定性、透光率、Zeta電位和粒徑，對不同均質乳化方式的效果進行對比和分析。紅花籽油與水混合乳化后制得O/W型乳液，呈現出一種白色乳狀液，可以保護油中營養物質，減弱入口油膩感。有研究人員對茶油、沙棘果油和薏苡仁油等相關乳液進行研究，而紅花籽油乳液研究暫未發現，同時對于4種均質方式對比的研究也較少。此次試驗為開發乳液類飲品提供新思路，又對比研究了4種不同均質方式對乳液乳化效果的影響，為后續進一步研究如何提高紅花籽油乳液穩定性和產品開發應用提供理論基礎。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

紅花籽油（新疆裕民天鼎紅花油有限公司）；聚甘油脂肪酸酯（上海源葉生物科技有限公司）。

1.2 儀器與設備

PL203型電子天平（海特勒-托利多儀器（上海）有限公司）；NCJJ-0.1/100納米超高壓均質機（廊坊通用機械有限公司）；JM-L50膠體磨（溫州市龍灣華威機械廠）；FSH-2A可調高速勻漿機（金壇市城東新瑞儀器廠）；JYD-650L超聲波細胞破碎儀（上海之信儀器有限公司）；TU-1810PC紫外可見分光光度計（北京普析通用儀器有限責任公司）；TDL-5-A低速大容量離心機（上海安亭科學儀器廠）；Malvern Zetasizer Nano Zs90粒度分析儀（英國馬爾文儀器有限公司）。

1.3 試驗方法

1.3.1 紅花籽油乳液的制備

聚甘油脂肪酸酯是一類新型、高效、性能優良的多羥基酯類非離子型表面活性劑。其含有更多親水性羥基，兼有親水、親油雙重特性，具有良好的乳化、分散、穩定等作用。取0.8 g聚甘油脂肪酸酯于燒杯中，倒入40 mL紅花籽油，水浴加熱60 ℃使乳化劑充分溶解。將已溶解的乳化劑和紅花籽油倒入360 mL的蒸餾水中，通過單因素試驗，確定最佳均質條件。高壓均質（30 MPa，3 次）、膠體磨均質（75 Φ，10 min）、超聲波均質（450 W，14 min）、高速剪切均質（12 000 r，12 min），在常溫25 ℃下，均質乳化制得紅花籽油O/W乳液。

1.3.2 離心保留率的測定

準確加入8 mL配制好的乳液于具有刻度的離心管中，然后在3 500 r/min條件下離心15 min。離心過后用直尺測量上層油脂析出高度h，每個樣品做3組平行試驗并記錄數據[8]。

式中：H為樣品高度，cm；h為油脂析出高度，cm。

1.3.3 乳液穩定性的測定

取1 mL乳液樣品，用蒸餾水稀釋100倍。采用TU-1810PC紫外可見分光光度計在波長750 nm處測定樣品吸光度A0。取8 mL樣品，在離心機中加速離心10 min（2 000 r/min），用移液管吸取1 mL離心后樣品，用蒸餾水同樣稀釋100倍，在相同條件下測定樣品吸光度A1，按式（2）計算得到穩定性[9]。

1.3.4 乳液透光率測定

取1 mL樣品，用去離子水稀釋100倍，在670 nm波長下測定樣品的透光率，對每個樣品進行3次平行測定，透光率取平行測定的平均值[10]。

1.3.5 乳液粒徑和電位的測定

紅花籽油乳液的粒徑[11]和電位[12]均采用Malvern Zetasizer Nano-ZS90激光粒度儀進行測定。上機檢測前將制備的乳液用蒸餾水稀釋100倍，測定溫度為25 ℃。

1.4 數據處理

每個試驗3次重復試驗，試驗結果差異性以誤差的形式標出。運用Origin 8.5軟件進行圖形繪制。

2 結果與分析

2.1 不同均質方式對紅花籽油乳液穩定性的影響

如圖1所示，經過不同均質方式處理，高壓均質處理的乳液穩定性達到74.97%，其次是超聲波處理（65.21%），膠體磨處理和高速剪切處理的乳液穩定性在49%～54%之間。乳液中的液滴具有很大的分散度，總表面積大，表面自由能很高，經過高壓均質，料液在高速流動時的剪切效應、高速噴射時的撞擊作用、瞬間強大壓力降時的空穴效應三重作用下，物料達到超細粉碎[13-14]，從而大大提高乳劑的穩定性。超聲波均質主要是利用超聲振動誘發液體內部產生大量空泡，空泡撞擊、潰滅過程產生強烈的爆炸、沖擊與微射流作用[15]。隨著不斷的研究，人們對影響乳化體系穩定性的認識更加深入，相關研究[16]表明，添加蛋白水解物，運用超高壓均質化的處理對改善食品乳化體系穩定性的效果更佳顯著，同時具有高效、快捷以及穩定等優點。

2.2 不同均質方式對紅花籽油乳液離心保留率的影響

如圖2所示，高壓均質處理的紅花籽油乳液離心保留率最大，達到99.46%，膠體磨、超聲波和高速剪切處理的離心保留率在93%～96%之間，結果與穩定性相一致。劉強[17]對生鮮牛乳進行均質處理，結果表明高壓均質能夠有效減小生鮮牛乳中脂肪球的微粒大小，同時避免生鮮牛乳在靜置過程中出現脂肪上浮現象。這與劉楊等[18]研究結果相似，相比較其他幾種均質方式，高速剪切均質處理的乳液整體均勻性較差。巴根納[19]在研究牛奶均質時發現，高壓均質與高剪切均質相對比，高壓均質所起到的作用比高剪切處理的效果好。

圖1 不同均質方式對紅花籽油乳液穩定性的影響

圖2 不同均質方式對紅花籽油乳液離心保留率的影響

2.3 不同均質方式對紅花籽油乳液透光率的影響

如圖3所示，高速剪切均質處理的透光率最高達到23.79%，高壓均質的透光率最小為13.56%，經過高壓均質的樣品其透光率明顯低于其他處理組，乳化效果最好。透光率越小，表明油脂小顆粒充分被打散均勻分布在水相中，乳劑顆粒大小越均一，乳劑整體越均勻。許威等[20]研究表明，透光率一方面可能與所制備乳液的粒徑有關，高壓均質制備乳液粒徑較小，具有大的比表面積，具備較高的吸附能力；另一方面與乳液界面層有關，高能乳化使得大量乳化劑穩定存在于界面，并形成致密層，而渦旋制備的乳液界面層，具有較高的動能，可游離到水相中。趙芳芳等[21]在研究咖啡乳飲料脂肪穩定性中也發現，蛋白質顆粒和脂肪球越小，分布越均勻，則吸光度越大，透光率越小，穩定性也越好。這是由于壓力增大，原乳劑粒子經過打碎和重新乳化，使原液得到了細化和均化。這與莫建強等[22]研究結果一致。

圖3 不同均質方式對紅花籽油乳液透光率的影響

2.4 不同均質方式對紅花籽油乳液Zeta電位的影響

如圖4所示，4種均質方式的電位大部分集中在-25～-50 mV之間。Zeta電位是衡量分散體系穩定性的重要標準。高壓均質處理的乳液電位為-42.56 mV，超聲波均質處理的乳液電位為-36.28 mV，膠體磨和高速分散剪切均質電位分別為-35.22和-32.79 mV。經過高壓均質的樣品，電位絕對值高于其他處理組，因其所帶電荷多，彼此間排斥力大，油脂分子不易聚集，乳液體系穩定，電荷絕對值越大說明體系越穩定，反之，絕對值越低，粒子間越傾向于相互吸引而發生聚集[23]。

圖4 不同均質方式對紅花籽油乳液Zeta電位的影響

2.5 不同均質方式對紅花籽油乳液粒徑的影響

如圖5所示，4種均質方式處理的乳液粒徑差距較明顯，高壓均質的粒徑強度分布主要集中在78.82～230 nm之間，最大強度分布達到122.42 nm，高壓均質處理的粒徑相對偏小且均一。超聲波處理的乳液粒徑主要集中在250～375 nm之間，最大強度分布粒徑達到295.31 nm，膠體磨和高速剪切均質的強度最大分別達到458.67和615.14 nm。高壓均質處理的樣品油脂分子被充分打散，分散程度高，且粒徑較小，分布均勻。超聲波均質處理粒徑的降低是由于超聲波處理過程中超微束和紊流作用力，以及超聲波探頭的空化效應所致[24]。膠體磨是使物料通過定、轉齒之間的間隙，齒斜面之間的物料受到極大的剪切力和摩擦力，同時又在高頻振動和高速旋渦等復雜力的作用下，物料混合、研磨、乳化、粉碎、均質，從而達到精細超微的效果[25]。高速剪切均質是通過機器分散刀頭的定子和轉子的緊密配合，產生強大的剪切力，使得團聚在一起的顆粒發生分裂、破碎并均勻分散于介質中[26]。

圖5 不同均質方式處理對紅花籽油乳液粒徑的影響

3 結論與討論

研究結果顯示：高壓均質處理的離心保留率和穩定性均高于其他處理組，透光率最小，Zeta電位絕對值大于其余3組，粒徑較小且分布均勻，乳液整體穩定性較好。對于不同均質處理紅花籽油乳化效果由好到差為高壓均質＞超聲波均質＞膠體磨均質＞高速剪切均質。劉強[17]和莫建強等[21]研究高壓均質、超聲波均質和高剪切均質3種均質方式，乳化效果結果顯示高壓均質的均質處理效果比高剪切均質好，而超聲波均質與另外2種均質效果都好，但存在超聲波設備功率較大、使用成本高等缺點，高剪切均質具有結構簡單、能耗低等優點，但均質效果不理想。在減少使用乳化劑等外加添加劑的條件下，為獲得長時間穩定的乳化效果，高壓均質處理是十分有效的手段之一。由于實現了物料的細微化、提高了細微化食物在人體內的消化吸收率，高壓均質處理非常適合應用于開發老年人食用的營養食品、嬰幼兒食品、流體食品和功能性食品等，市場的潛在需求甚高。