食品级自组装的水包油微乳液作为一种介质，可用于溶解黄酮类化合物并保护其免受热降解和光降解的影响

《Journal of Molecular Liquids》：Food-grade self-assembled oil-in-water microemulsions as a medium to solubilize and protect flavonoids from thermal and photo-degradation

　　微乳技术用于提高低极性黄酮类化合物的溶解度和稳定性，通过食品级原料（水、表面活性剂、脂质）自组装形成无醇微乳（F-G MEMs），成功将槲皮素和芦丁溶解浓度提升至水溶性的两倍，并显著降低热（100℃/5min）和光（UV-A/10min）处理后的抗氧化活性损失。

　　

Liliana Pi?on-Gómez|Víctor E. Luján-Torres|Néstor Gutiérrez-Méndez|Pedro Palomares-Báez|Martha Y. Leal-Ramos|María R. Peralta-Pérez|Luz-María Rodríguez-Valdez

墨西哥奇瓦瓦州奇瓦瓦自治大学化学学院

摘要

本研究旨在探索使用食品级（F-G）无醇微乳液（MEMs）作为一种低成本、低能耗的方法，用于溶解低极性黄酮类化合物并减少其热降解和光降解。为此，将槲皮素和芦丁加入含有水（60–98%）、表面活性剂（1–10%）和脂质（1–4%）的不同F-G MEMs中。槲皮素和芦丁在F-G MEMs中的溶解度是其水溶性（0.4 mM）的两倍。当这些黄酮类化合物溶解在乙醇中后，经过加热（100°C，5分钟）和紫外A光照射（10分钟）处理时，其抗氧化活性显著下降（约20%）。然而，在相同的处理条件下，F-G MEMs中溶解的芦丁和槲皮素的抗氧化活性仅略有下降。这种保护作用是由于微乳液结构的物理屏蔽作用以及黄酮类化合物与表面活性剂和脂质相之间的相互作用。这些结果为将低极性成分纳入水基食品配方提供了新的视角。

引言

食品级（F-G）胶体递送系统可分为三种类型：固液分散体、液液分散体和自组装分散体[1]。微乳液（MEMs）属于后者，因为它们是自组装的、各向同性的、热力学稳定的结构，可以作为有效的递送系统[2]。MEMs最早由Hoar和Schulman描述[3]，他们将这种透明系统称为油包水胶束，由乳液与己醇的滴定反应形成[4]。此后，MEMs被广泛研究用于溶解低极性分子，应用于清洁和肥料产品、石油回收、土壤净化、化妆品配方和药物递送系统[1,2,5]。然而，由于制备MEMs所需的成分限制，其在食品工业中的应用一直有限。

MEMs的基本配方包括脂质、水、高比例的表面活性剂（相对于其他乳液）以降低界面张力，以及辅助表面活性剂，后者通过与表面活性剂或油/水相相互作用来进一步降低界面张力[4,6]。大多数表面活性剂具有高毒性，可能刺激皮肤或黏膜，因为它们会破坏细胞膜；因此，只有少数表面活性剂被批准用于食品配方[6,7]。常见的辅助表面活性剂包括乙醇、丙醇、异丙醇、戊醇和己醇等醇类，因为它们可以减少界面处的柔韧性并降低界面张力[4,8]。然而，由于醇类的高毒性，大多数醇类不允许用于食品产品[9]。替代醇类的物质包括短链甘醇（如丙二醇）、中链油（如乙酯）和短链脂肪酸（如乙酸）。

与其他乳液不同，MEMs的形成依赖于成分之间的相互作用而非物理方法；因此，这些系统通常使用低能耗技术制备，例如将乳液滴定到富含表面活性剂的溶液中。当水、油、表面活性剂和辅助表面活性剂按适当比例混合时，它们会自发自组装，形成稳定的透明水包油（W/O）、油包水（O/W）或双连续微乳液[10]。否则，将形成普通的乳状液或纳米乳液[4,11]。

一些作者已经成功制备了F-G微乳液，尽管大多数配方需要加入醇类作为辅助表面活性剂[5,12,13]。鉴于醇类的高毒性，我们之前开发了多种无醇F-G MEMs配方，通过用短链脂肪酸（如乙酸）替代醇类或调整表面活性剂的比例来实现。有趣的是，这些无醇MEMs在高剪切搅拌和加热条件下也表现出显著的稳定性，且没有相分离[14]。因此，这些无醇F-G MEMs可以作为溶解和保护低极性生物活性化合物（如黄酮类）的优良介质，因为黄酮类在水中的溶解度较低，且容易受到热和光的影响[15][16][17]。

黄酮类化合物具有多种有益特性，包括抗菌、抗炎和抗氧化作用[17]。因此，在过去几十年中，黄酮类引起了消费者的兴趣，促使食品工业探索将这类生物活性化合物纳入食品配方的方法。已经研究了多种策略来保护黄酮类在食品加工和储存过程中的稳定性，包括微囊化[18]、纳米乳液、脂质体包封[19]和双乳液[20]。此外，喷雾干燥和静电纺丝等包封技术也被用于提高黄酮类的稳定性[19]。然而，这些方法存在缺点，如需要昂贵的设备、规模化生产的挑战，以及某些包封系统在长期储存过程中的不稳定性（例如纳米乳液和脂质体）。此外，这些方法通常会产生较大的机械应力，可能损害生物活性化合物[19]。

因此，本研究提出使用食品级成分（不含醇类）自组装的微乳液作为溶解低极性黄酮类化合物（如槲皮素和芦丁）的经济有效方法，并减少其热降解和光降解。在此背景下，本研究增强了人们对微乳液在食品工业中作为添加和保护水基食品中低极性成分的有效载体的认识。

微乳液配方成分

脂质相包括橄榄油（Borges，西班牙）、椰子中链油（MCT Oli，Bur-Chers Natura，墨西哥）和d-柠檬烯（Química Roar，墨西哥）。表面活性剂包括聚氧乙烯山梨醇单油酸酯（Tween 80），HLB值为15，CMC为0.015 mM（Azumex，墨西哥），以及牛胆盐（胆汁盐），HLB值为18，CMC在9到15 mM之间（Sigma-Aldrich，德国）。辅助表面活性剂为乙酸（冰醋酸），来自CTR Scientific

普通微乳液和富含黄酮类化合物的微乳液的制备

所有富含油的母乳液（见表1）都具有乳状外观，浊度范围为1.67至8.69，平均滴粒大小在2300至4490 nm之间，粘度值在1.4至3.59 mPa之间。制备完成后，将母乳液缓慢滴定到相应的富含表面活性剂的溶液中以形成微乳液。所有母乳液在滴定后都形成了微乳液，除了用胆汁盐和椰子油配制的母乳液（配方A）

结论

使用食品级（F-G）成分制备的油包水（O/W）无醇微乳液（MEMs）成功溶解了低极性黄酮类化合物。这些F-G MEMs含有高比例的水（60–98%）、胆汁盐或Tween 80作为表面活性剂，以及柠檬烯、椰子油或橄榄油作为脂质相。黄酮类化合物（如槲皮素和芦丁）在水中的溶解度较低（0.4 mM），这限制了它们在食品配方中的应用。然而，这些黄酮类化合物在F-G MEMs中很容易溶解

CRediT作者贡献声明

Liliana Pi?on-Gómez：方法学研究。Víctor E. Luján-Torres：方法学研究。Néstor Gutiérrez-Méndez：写作 – 审稿与编辑，写作 – 原稿撰写，监督，数据管理，概念化。Pedro Palomares-Báez：软件应用，研究。Martha Y. Leal-Ramos：监督。María R. Peralta-Pérez：方法学研究。Luz-María Rodríguez-Valdez：软件应用，方法学研究。

资助

Liliana Pi?ón-Gómez获得了墨西哥科学、人文、技术及创新部（SECIHTI）颁发的硕士学位奖学金（奖学金编号：1174548）。

利益冲突声明

作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。

致谢

我们衷心感谢墨西哥科学、人文、技术及创新部（SECIHTI）对Liliana Pi?ón-Gómez的资助。