膳食纖維對蛋白包裹型乳液油脂消化的影響及其機制.pdf

1、乳液遞送系統(tǒng)可有效包被、保護并靶向遞送飼料及食品行業(yè)中的諸多脂溶性成分（如脂溶性維生素、類胡蘿卜素、植物甾醇、類黃酮等）。這些生物活性分子的生物可給性和利用度通常取決于乳液油脂消化的速率和程度。在胃腸道中，膳食纖維對乳液油脂消化過程的影響取決于其本身的分子及理化特性。
　　本研究借助全自動酸堿滴定儀(pH-stat)，對體外胃腸道(GIT)消化模型的相關(guān)參數(shù)（滴定液濃度、離子強度度、脂肪酶及膽鹽濃度、溫度、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速）進行了標準化，

2、建立并完善了單級和多級GIT消化模型。在這兩種體外消化模型的基礎(chǔ)上，選擇三種不同類型和濃度水平的膳食纖維（帶正電荷的殼聚糖、帶負電荷的海藻酸鈉、呈電中性的刺槐膠），測定其在體外GIT消化模型的不同生理階段（初始階段、口腔、胃、小腸）對乳液理化性質(zhì)（粒徑、ζ-電位、表觀黏度）和微觀結(jié)構(gòu)的影響。假設(shè)每個三酰甘油分子可釋放2個自由脂肪酸分子(FFAs)，通過實時記錄用以中和FFAs所消耗的氫氧化鈉(NaOH)溶液的體積，可計算出被脂肪酶水解的

3、三酰甘油在初始脂肪乳液樣品中所占的比例（即消化率）。隨后，對消化曲線進行LOS(logarithm of slope)分析，可得到油脂消化過程中的反應(yīng)動力學(xué)參數(shù)。各試驗內(nèi)容及結(jié)果如下:
　　1.選取三種帶有不同電荷屬性的膳食纖維（殼聚糖、海藻酸鈉、刺槐膠），按比例與β-乳球蛋白(1wt％)乳化形成的納米乳液混合，使乳液-多糖復(fù)合體系中的膳食纖維濃度分別為0、0.1、0.2、0.4 wt％。含有膳食纖維的乳液在體外小腸消化模型中的消

4、化時間為2h(37℃)，消化體系中鈉離子和鈣離子的摩爾濃度分別為150 mM和10 mM，脂肪酶濃度為1.6 mg/mL，膽鹽濃度為5 mg/mL。測定消化前后乳液樣品的粒徑、PSD、ζ-電位和流變學(xué)參數(shù)。研究顯示，膳食纖維對消化前后乳液液滴理化性質(zhì)及微觀結(jié)構(gòu)的影響各不相同，且取決于纖維類型和濃度:0.1-0.4％的殼聚糖可使乳液液滴平均粒徑從0.206μm增大至170-240μm;低濃度的海藻酸鈉（0.1-0.2 wt％）對粒徑影響不

5、明顯，但高濃度組(0.4％)可使乳液平均粒徑增大到約54μm;刺槐膠（0.1-0.4 wt％）可誘發(fā)乳液液滴形成絮凝體（粒徑約1至11μm）。通過PSD、ζ-電位和激光共聚焦圖像可推斷:(1)低濃度的海藻酸鈉和刺槐膠誘發(fā)乳液液滴絮凝或聚集的原理為排空效應(yīng)，且內(nèi)部作用力相對較弱，因此結(jié)構(gòu)相對不穩(wěn)定;(2)高濃度的海藻酸鈉可與人工小腸液中的鈣離子結(jié)合形成凝膠體系，且可包埋乳液中的部分脂肪液滴;(3)而帶正電荷的殼聚糖則是通過靜電橋連作用引發(fā)

6、液滴聚集，且結(jié)構(gòu)相對緊湊。
　　2.通過記錄用以滴定乳液油脂消化產(chǎn)物FFAs所消耗的NaOH滴定液(0.1 M)，可計算乳液油脂消化所釋放的FFAs在初始乳液樣品總TAG中所占的比例，進而得到反映乳液油脂消化的動態(tài)曲線。當乳液中含有較低濃度水平(0.1-0.2 wt％)的膳食纖維，自由脂肪酸的初始釋放速率排序為:對照組≈刺槐膠組≈海藻酸鈉組＞殼聚糖組，但各處理組最終油脂消化率(≈82％-88％)差異不顯著(P＞0.05)。當膳食纖

7、維的濃度水平增高至0.4 wt％時，海藻酸鈉和殼聚糖顯著抑制了乳液油脂消化過程，油脂消化速率和程度如下:對照組≈刺槐膠組(≈83％-87％)＞殼聚糖組(≈72％)＞海藻酸鈉組(≈60％)。
　　3.以1h為限，于FFAs釋放曲線中取13個消化數(shù)據(jù)點，在前10 min內(nèi)取8個樣本點，其后，每10 min取1個樣本點。將所得數(shù)據(jù)點進行LOS分析，根據(jù)R2尋求最佳線性回歸方程。結(jié)果表明，不同類型和濃度水平的膳食纖維影響乳液油脂消化的潛在

8、反應(yīng)動力學(xué)機理也存在差異:含不同膳食纖維的乳液油脂消化動態(tài)曲線存在一階和二階反應(yīng)的差異，表現(xiàn)為存在單個或兩個偽一級反應(yīng)速率常數(shù)，其大小取決于膳食纖維的類型和濃度水平。
　　4.在多級GIT消化模型中，調(diào)節(jié)消化前乳液-多糖混合溶液中膳食纖維的濃度至1.6wt％，以使單級和多級GIT模型的小腸階段膳食纖維濃度保持一致(0.4wt％)。通過對比消化率和偽一級速率反應(yīng)常數(shù)，得到以下結(jié)論:海藻酸鈉在單級GIT模型中的油脂消化率約為60％，在

9、多級GIT模型中提高了23％;殼聚糖組在單級GIT模型中的消化率≈72％，多級GIT模型處理后消化率提高至83％;空白組和LBG組乳液樣品在多級GIT模型中未見顯著提升(P＞0.05)。分析偽一級速率反應(yīng)常數(shù)可推斷:多級GIT消化模型中人工唾液和胃液對乳液-多糖混合溶液的預(yù)處理，可改變油脂與脂肪酶結(jié)合的比表面積或界面特性，進而提高乳液油脂消化率。
　　綜上所述，我們在此提出構(gòu)化設(shè)計準則:通過控制膳食纖維的類型和濃度水平，即可控制乳