不同均质方式对红花籽油O/W乳液乳化效果的影响

齐凤敏，王来忠，张佳佳，董建，孔令明*

1. 新疆农业大学食品科学与药学学院（乌鲁木齐 830052）；2. 新疆裕民天鼎红花油有限公司（塔城 834800）

红花籽油是从红花籽中提炼制得的一种可食用植物油，含有丰富的亚油酸、天然VE、黄酮等多种活性物质，含有80%以上的亚油酸，具有特殊的医疗价值和营养价值。新疆是中国红花的最大产区和主要生产基地，产量为全国的80%。红花籽油含有大量生物活性物质，含有丰富的天然生育酚，平均含量在600～800 mg/100 g之间，其中亚油酸（C18∶2）含量较高，一般在67.5%～83%之间，它是人体所需的一种必需脂肪酸，消化吸收率为99%，高于所有食用油[1-2]。经国内外大量研究结果证实，亚油酸能预防人类动脉粥样硬化、降低血脂和血清胆固醇的含量，有阻止血液的不正常凝固、软化血管、扩张动脉、稳定血压、增进体质、调节心脏和内分泌系统的功能，且有间接恢复神经的功能[3-4]。近年来，国内外研究者均将红花籽油作为一种新的功能性植物油。众多研究表明红花籽油对心血管疾病具有较好的抑制作用，并在抗氧化活性及消炎等方面有较多研究[5-7]。

红花籽油具有特殊的营养价值和医药价值，高温烹饪会破坏红花籽油中的活性物质，新疆塔城地区人们有口服红花籽油来降血脂软化血管的现象存在。为减轻口服红花籽油的油腻感、保证红花籽油不受高温的破坏，需对红花籽油进行均质乳化处理。常用的均质处理技术有高压均质处理、胶体磨均质、超声波均质和高速剪切均质。此次试验通过这4种均质方式乳化制得红花籽油乳液，通过对比不同均质方式处理得到红花籽油乳液的离心保留率、稳定性、透光率、Zeta电位和粒径，对不同均质乳化方式的效果进行对比和分析。红花籽油与水混合乳化后制得O/W型乳液，呈现出一种白色乳状液，可以保护油中营养物质，减弱入口油腻感。有研究人员对茶油、沙棘果油和薏苡仁油等相关乳液进行研究，而红花籽油乳液研究暂未发现，同时对于4种均质方式对比的研究也较少。此次试验为开发乳液类饮品提供新思路，又对比研究了4种不同均质方式对乳液乳化效果的影响，为后续进一步研究如何提高红花籽油乳液稳定性和产品开发应用提供理论基础。

1 材料与方法

1.1 试验材料

红花籽油（新疆裕民天鼎红花油有限公司）；聚甘油脂肪酸酯（上海源叶生物科技有限公司）。

1.2 仪器与设备

PL203型电子天平（海特勒-托利多仪器（上海）有限公司）；NCJJ-0.1/100纳米超高压均质机（廊坊通用机械有限公司）；JM-L50胶体磨（温州市龙湾华威机械厂）；FSH-2A可调高速匀浆机（金坛市城东新瑞仪器厂）；JYD-650L超声波细胞破碎仪（上海之信仪器有限公司）；TU-1810PC紫外可见分光光度计（北京普析通用仪器有限责任公司）；TDL-5-A低速大容量离心机（上海安亭科学仪器厂）；Malvern Zetasizer Nano Zs90粒度分析仪（英国马尔文仪器有限公司）。

1.3 试验方法

1.3.1 红花籽油乳液的制备

聚甘油脂肪酸酯是一类新型、高效、性能优良的多羟基酯类非离子型表面活性剂。其含有更多亲水性羟基，兼有亲水、亲油双重特性，具有良好的乳化、分散、稳定等作用。取0.8 g聚甘油脂肪酸酯于烧杯中，倒入40 mL红花籽油，水浴加热60 ℃使乳化剂充分溶解。将已溶解的乳化剂和红花籽油倒入360 mL的蒸馏水中，通过单因素试验，确定最佳均质条件。高压均质（30 MPa，3 次）、胶体磨均质（75 Φ，10 min）、超声波均质（450 W，14 min）、高速剪切均质（12 000 r，12 min），在常温25 ℃下，均质乳化制得红花籽油O/W乳液。

1.3.2 离心保留率的测定

准确加入8 mL配制好的乳液于具有刻度的离心管中，然后在3 500 r/min条件下离心15 min。离心过后用直尺测量上层油脂析出高度h，每个样品做3组平行试验并记录数据[8]。

式中：H为样品高度，cm；h为油脂析出高度，cm。

1.3.3 乳液稳定性的测定

取1 mL乳液样品，用蒸馏水稀释100倍。采用TU-1810PC紫外可见分光光度计在波长750 nm处测定样品吸光度A0。取8 mL样品，在离心机中加速离心10 min（2 000 r/min），用移液管吸取1 mL离心后样品，用蒸馏水同样稀释100倍，在相同条件下测定样品吸光度A1，按式（2）计算得到稳定性[9]。

1.3.4 乳液透光率测定

取1 mL样品，用去离子水稀释100倍，在670 nm波长下测定样品的透光率，对每个样品进行3次平行测定，透光率取平行测定的平均值[10]。

1.3.5 乳液粒径和电位的测定

红花籽油乳液的粒径[11]和电位[12]均采用Malvern Zetasizer Nano-ZS90激光粒度仪进行测定。上机检测前将制备的乳液用蒸馏水稀释100倍，测定温度为25 ℃。

1.4 数据处理

每个试验3次重复试验，试验结果差异性以误差的形式标出。运用Origin 8.5软件进行图形绘制。

2 结果与分析

2.1 不同均质方式对红花籽油乳液稳定性的影响

如图1所示，经过不同均质方式处理，高压均质处理的乳液稳定性达到74.97%，其次是超声波处理（65.21%），胶体磨处理和高速剪切处理的乳液稳定性在49%～54%之间。乳液中的液滴具有很大的分散度，总表面积大，表面自由能很高，经过高压均质，料液在高速流动时的剪切效应、高速喷射时的撞击作用、瞬间强大压力降时的空穴效应三重作用下，物料达到超细粉碎[13-14]，从而大大提高乳剂的稳定性。超声波均质主要是利用超声振动诱发液体内部产生大量空泡，空泡撞击、溃灭过程产生强烈的爆炸、冲击与微射流作用[15]。随着不断的研究，人们对影响乳化体系稳定性的认识更加深入，相关研究[16]表明，添加蛋白水解物，运用超高压均质化的处理对改善食品乳化体系稳定性的效果更佳显著，同时具有高效、快捷以及稳定等优点。

2.2 不同均质方式对红花籽油乳液离心保留率的影响

如图2所示，高压均质处理的红花籽油乳液离心保留率最大，达到99.46%，胶体磨、超声波和高速剪切处理的离心保留率在93%～96%之间，结果与稳定性相一致。刘强[17]对生鲜牛乳进行均质处理，结果表明高压均质能够有效减小生鲜牛乳中脂肪球的微粒大小，同时避免生鲜牛乳在静置过程中出现脂肪上浮现象。这与刘杨等[18]研究结果相似，相比较其他几种均质方式，高速剪切均质处理的乳液整体均匀性较差。巴根纳[19]在研究牛奶均质时发现，高压均质与高剪切均质相对比，高压均质所起到的作用比高剪切处理的效果好。

图1 不同均质方式对红花籽油乳液稳定性的影响

图2 不同均质方式对红花籽油乳液离心保留率的影响

2.3 不同均质方式对红花籽油乳液透光率的影响

如图3所示，高速剪切均质处理的透光率最高达到23.79%，高压均质的透光率最小为13.56%，经过高压均质的样品其透光率明显低于其他处理组，乳化效果最好。透光率越小，表明油脂小颗粒充分被打散均匀分布在水相中，乳剂颗粒大小越均一，乳剂整体越均匀。许威等[20]研究表明，透光率一方面可能与所制备乳液的粒径有关，高压均质制备乳液粒径较小，具有大的比表面积，具备较高的吸附能力；另一方面与乳液界面层有关，高能乳化使得大量乳化剂稳定存在于界面，并形成致密层，而涡旋制备的乳液界面层，具有较高的动能，可游离到水相中。赵芳芳等[21]在研究咖啡乳饮料脂肪稳定性中也发现，蛋白质颗粒和脂肪球越小，分布越均匀，则吸光度越大，透光率越小，稳定性也越好。这是由于压力增大，原乳剂粒子经过打碎和重新乳化，使原液得到了细化和均化。这与莫建强等[22]研究结果一致。

图3 不同均质方式对红花籽油乳液透光率的影响

2.4 不同均质方式对红花籽油乳液Zeta电位的影响

如图4所示，4种均质方式的电位大部分集中在-25～-50 mV之间。Zeta电位是衡量分散体系稳定性的重要标准。高压均质处理的乳液电位为-42.56 mV，超声波均质处理的乳液电位为-36.28 mV，胶体磨和高速分散剪切均质电位分别为-35.22和-32.79 mV。经过高压均质的样品，电位绝对值高于其他处理组，因其所带电荷多，彼此间排斥力大，油脂分子不易聚集，乳液体系稳定，电荷绝对值越大说明体系越稳定，反之，绝对值越低，粒子间越倾向于相互吸引而发生聚集[23]。

图4 不同均质方式对红花籽油乳液Zeta电位的影响

2.5 不同均质方式对红花籽油乳液粒径的影响

如图5所示，4种均质方式处理的乳液粒径差距较明显，高压均质的粒径强度分布主要集中在78.82～230 nm之间，最大强度分布达到122.42 nm，高压均质处理的粒径相对偏小且均一。超声波处理的乳液粒径主要集中在250～375 nm之间，最大强度分布粒径达到295.31 nm，胶体磨和高速剪切均质的强度最大分别达到458.67和615.14 nm。高压均质处理的样品油脂分子被充分打散，分散程度高，且粒径较小，分布均匀。超声波均质处理粒径的降低是由于超声波处理过程中超微束和紊流作用力，以及超声波探头的空化效应所致[24]。胶体磨是使物料通过定、转齿之间的间隙，齿斜面之间的物料受到极大的剪切力和摩擦力，同时又在高频振动和高速旋涡等复杂力的作用下，物料混合、研磨、乳化、粉碎、均质，从而达到精细超微的效果[25]。高速剪切均质是通过机器分散刀头的定子和转子的紧密配合，产生强大的剪切力，使得团聚在一起的颗粒发生分裂、破碎并均匀分散于介质中[26]。

图5 不同均质方式处理对红花籽油乳液粒径的影响

3 结论与讨论

研究结果显示：高压均质处理的离心保留率和稳定性均高于其他处理组，透光率最小，Zeta电位绝对值大于其余3组，粒径较小且分布均匀，乳液整体稳定性较好。对于不同均质处理红花籽油乳化效果由好到差为高压均质＞超声波均质＞胶体磨均质＞高速剪切均质。刘强[17]和莫建强等[21]研究高压均质、超声波均质和高剪切均质3种均质方式，乳化效果结果显示高压均质的均质处理效果比高剪切均质好，而超声波均质与另外2种均质效果都好，但存在超声波设备功率较大、使用成本高等缺点，高剪切均质具有结构简单、能耗低等优点，但均质效果不理想。在减少使用乳化剂等外加添加剂的条件下，为获得长时间稳定的乳化效果，高压均质处理是十分有效的手段之一。由于实现了物料的细微化、提高了细微化食物在人体内的消化吸收率，高压均质处理非常适合应用于开发老年人食用的营养食品、婴幼儿食品、流体食品和功能性食品等，市场的潜在需求甚高。