Estudio sobre el efecto de la tecnología de homogeneización en la estabilidad física del aceite de palma con alto contenido de ácido oleico envuelto en nanolípidos de grado nutricional

I. Introducción

Este artículo pertenece al tema de aplicación del homogeneizador de microchorro, con un total de 3.800 palabras en el texto completo, y la lectura tarda unos 20 minutos.

resumen

Este sistema de investigación compara los efectos de tres técnicas de preparación, homogeneización de microchorro, ultrasonido y rotor - estator, sobre la estabilidad física de los nanolípidos de aceite de palma de alto ácido oleico (hopo). Los resultados muestran que los nanolípidos preparados por la técnica de homogeneización de microchorro tienen una excelente estabilidad física, con un tamaño promedio de partícula mínimo (100,3 ± 1,7 nm) y un bajo índice de dispersión múltiple (0,13 ± 0,01); Las muestras preparadas por ultrasonido mostraron la mejor estabilidad coloide (potencial Zeta - 55,9 ± 0,8 mv). El estudio también encontró que la adición de Hopo mejoró significativamente la estabilidad de almacenamiento de los nanolípidos. después de 35 días de almacenamiento a 4 ° c, el aumento del tamaño de las partículas de las muestras que contenían Hopo disminuyó en un 40% en comparación con el Grupo control. Este estudio proporciona una referencia técnica importante para la entrega eficiente de grasas funcionales en la industria alimentaria.

Palabras clave:

Nanolipídicas; Homogeneización de microchorro; Aceite de palma de alto ácido oleico; Estabilidad física; Potencial zeta; Distribución del tamaño de las partículas; La superficie de respuesta optimiza el sistema de entrega de Alimentos

II. marco general

El marco general de este artículo es el siguiente:

III. Introducción

Como aceite funcional rico en ingredientes bioactivos, el aceite de palma de alto ácido oleico (hopo) tiene un alto contenido de antioxidantes naturales como el betacaroteno (hasta 500 - 700 mg / kg) y la vitamina e, que no solo tiene importantes funciones nutricionales, sino que también mejora la estabilidad de la membrana lipídica a través de la sinergia con moléculas de fosfolípidos.

En la actualidad, las principales técnicas de preparación de nanolipídicas incluyenHomogeneización de microchorroTratamiento ultrasónico y dispersión del rotor - estator, etc. Entre ellos,La tecnología de homogeneización de microchorro muestra ventajas en la producción industrial gracias a su eficiente capacidad de control del tamaño de las partículas y buena repetibilidad del proceso.La tecnología ultrasónica es conocida por su equipo simple y bajo costo; La tecnología rotor - estator tiene ventajas obvias al procesar sistemas de alta viscosidad. Sin embargo, los estudios comparativos de estas tres tecnologías en términos de eficiencia energética, estabilidad del producto y protección de principios activos siguen siendo insuficientes.

Sobre esta base, este estudio utiliza el sistema de superficie de respuesta para optimizar los parámetros del proceso de preparación, centrándose en la investigación de las leyes de influencia de la homogeneización de microchorros, la ecografía y el rotor - estator en la estabilidad física de los nanolípidos hopo. Al caracterizar indicadores clave como la distribución del tamaño de las partículas, el potencial Zeta y el índice de polidispersión, combinados con experimentos de estabilidad de almacenamiento, se establece una relación estructura - actividad entre el proceso, la estructura y las propiedades, proporcionando una base teórica y apoyo técnico para la aplicación industrial de nanotransportistas funcionales de grasa.

IV. procesos básicos

Preparación de lípidos gruesos

Mezcla de materias primas

• La lecitina de soja (que contiene 16% de Fosfolípidos colina, 14% de Fosfolípidos etanolamina, 10% de Fosfolípidos Inositol y 34% de triglicéridos) se mezcla con aceite de palma de alto ácido oleico (hopo) en proporción al diseño experimental.

Proceso de hidratación

• Control de temperatura: agitación a temperatura constante de 35 ° c (1000 rpm, 10 min)

• Adición de fase de agua: añadir lentamente agua pura Milli - q

• Homogeneización primaria: homogeneizador de alta velocidad (ultra - turrax t25, 20000 rpm, 12 min)

• Características del producto: formación de vesículas multicapa (mlv), rango de tamaño de partícula de 1 - 5 μm

Tratamiento de homogeneización de microchorro

Las muestras de lípidos gruesos se procesan en un homogeneizador de microchorro con una cavidad interactiva en forma de 75 μm z; El tamaño de las partículas se regula cambiando la presión (500 - 1500 bar) y el número de ciclos (2 - 6). Controlar la temperatura de la suspensión a menos 35 ° c con un baño de agua helada durante todo el proceso.

Tratamiento por ultrasonido

Tomar 80 ml de suspensión lipídica gruesa y colocarla en un vaso de precipitados de 100 ml, y utilizar ultrasonido (sonda de 1 / 2 ", 20 khz) para el tratamiento ultrasónico de" tiempo (min) "y" amplitud (%) "diseñados de acuerdo con la tabla 2; El baño de agua helada controla la temperatura < 35 ° c.

Tratamiento del rotor - estator

Circular continuamente la suspensión de grasa gruesa a través del sistema rotor - estator y ajustar la velocidad de rotación (15000 - 25000 rpm) y el tiempo de tratamiento (0,5 - 4 min) de acuerdo con el diseño de la tabla 2; El sistema de circulación de agua de 2 ° C controla la temperatura inferior a 35 ° c.

V. resultados y debates

1. el efecto de la tecnología de homogeneización en las características de los nanolipídicos

Las tres técnicas pueden preparar nanolipídicas con un tamaño de partícula ≤ 200 nm.

• El microchorro (mf) obtiene el tamaño de partícula más pequeño y la distribución más concentrada (100,3 nm más baja, PDI = 0,13), que se puede controlar con precisión ajustando la presión y el número de ciclos.

• El ultrasonido (us) puede reducir el tamaño de las partículas a 149,2 nm, pero el PDI es ligeramente más alto (0,20), afectado principalmente por el tiempo y la amplitud del ultrasonido.

• El diámetro de partícula obtenido del rotor - estator (rs) es el más grande, con un mínimo de 163,6 nm, y el PDI puede alcanzar 0,25, dominado por la velocidad y el tiempo de procesamiento.

Estabilidad del potencial zeta: US (- 55,9 mv) > RS (- 51,6 mv) > MF (- 46,6 mv).

Establecer un modelo rsm para todas las tecnologías y realizar un análisis de variación (anova). Solo se conserva el modelo significativo de P < 0,05; El R cuadrado de todos los modelos es superior a 0,90, y el desajuste P es superior a 0,05, lo que indica que el modelo está bien ajustado y se puede utilizar para la predicción.

El efecto de la homogeneización de los microchorros en la estabilidad de los nanolípidos

• Tamaño de las partículas: disminuye significativamente con el aumento de la presión y el número de ciclos; La presión máxima (1500 bar) + 6 ciclos pueden obtener 100,3 nm. el aumento de la concentración de aceite aumenta el tamaño de las partículas (el ácido oleico de cadena larga se inserta en la doble capa de fosfolípidos), mientras que el aumento de la concentración de lecitina reduce el tamaño de las partículas (formando más vesículas).
• Potencial zeta: rango de - 32,1 ~ - 46,6 mv, en un rango de alta estabilidad. El aumento de la presión y el número de ciclos debilita el potencial, posiblemente debido a la oxidación o la mezcla de aire. El aumento de la concentración de aceite puede mantener un potencial más negativo, presumiblemente relacionado con la lecitina sinérgica con sus componentes antioxidantes.
• PdI：0.13–0.28， Todos menos 0,3, lo que indica que el sistema es altamente uniforme; El aumento del número de ciclos puede reducir significativamente el idp.

El efecto de la ecografía en la estabilidad de los nanolípidos

• Tamaño de las partículas: disminuye con la extensión del tiempo de ultrasonido y el aumento de la amplitud; 10 min、 Se pueden obtener 149,2 nm a una amplitud del 100%. el aumento de la concentración de aceite también aumenta el tamaño de las partículas.
• Potencial zeta: el conjunto está entre - 32,4 ~ - 55,9 MV y se encuentra en una zona de alta estabilidad. La ecografía prolongada reduce el valor absoluto del potencial, lo que puede estar relacionado con los radicales libres producidos por la cavidad que promueven la degradación / oxidación de fosfolípidos.
• Pdi: disminución con el aumento del tiempo y la amplitud de la ecografía; La fuerte acción de la cavidad causada por un tiempo de procesamiento más largo y una mayor amplitud ayuda a la homogeneización del tamaño de las partículas.

La influencia del factor rotor - estator en la estabilidad de los nanolipídicos

• Tamaño de las partículas: disminuye con el aumento de la velocidad y el tiempo de procesamiento; La velocidad máxima (25000 rpm) + 4 Min puede reducir el tamaño de las partículas a 163,6 nm. la tendencia de influencia de la concentración de aceite y la concentración de lecitina en el tamaño de las partículas es consistente con las dos técnicas anteriores.
• Potencial zeta: rango - 27,3 ~ - 51,6 mv, el conjunto sigue siendo alto y estable.
• PdI：0.25–0.56， Significativamente más alto que las dos primeras técnicas, lo que indica una amplia distribución del tamaño de las partículas; Aumentar la velocidad y el tiempo puede mejorar la uniformidad hasta cierto punto.

Optimización y estabilidad física de almacenamiento de nanolipídicas

Las tres tecnologías se optimizan por segunda vez a través de rsm:

• El objetivo es minimizar el tamaño de las partículas, el valor absoluto del potencial Zeta y el pdi;
• Sobre esta base, se amplía aún más la carga de Hopo para examinar su impacto en la estabilidad.

La excelente fórmula resultante se almacenó a 4 ° C durante 35 días, y el tamaño de las partículas, el potencial Zeta y el PDI se tomaron muestras cada 7 días (tabla 6).

Cambios en el tamaño de las partículas:

• Las muestras preparadas por MF y US tenían un tamaño de partícula inferior a 200 nm durante todo el período de almacenamiento.
• Las muestras de Estados Unidos con alta carga de petróleo registraron el menor aumento del tamaño de las partículas (solo el 2,7%), mientras que las muestras de Rs con alta carga de petróleo registraron el mayor aumento (15,2%).

Cambios en el potencial zeta:

• El valor absoluto del potencial eléctrico de las muestras MF de alta carga de aceite disminuyó significativamente (18,9%). Las muestras de US y Rs disminuyeron menos (≤ 26%), lo que indica que la alta concentración de aceite puede mejorar la estabilidad potencial hasta cierto punto.

Cambios en el pdi:

• El IDP de las muestras MF y US sigue siendo inferior a 0,3, manteniendo un alto grado de uniformidad; Las muestras de Rs aumentaron el PDI a 0,35 a alta carga de petróleo, y su distribución tiende a ser desigual.

Observación de la microscopía electrónica de transmisión (tem)

Los nanolípidos preparados en las mejores condiciones muestran una estructura de vesículas esféricas de una sola capa, y el tamaño de las partículas es consistente con los resultados de dls. se verifica además que las tres técnicas pueden obtener nanolípidos.

Contenido de betacaroteno en los liposomas MF y US youzhi

El betacaroteno es fácil de degradar por el calor.

Los resultados de la clar mostraron que el contenido de betacaroteno en la suspensión lipídica bruta era de 6,49 × 10⁻ mg ML 1. la tasa de retención después del tratamiento con microchorro fue del 92,9% (una disminución del 7,09%). La tasa de retención después del tratamiento por ultrasonido fue del 61,2% (38,83% menos).

Muestra que la tecnología de microchorro tiene el menor daño al betacaroteno y puede estar relacionada con la alta temperatura instantánea local de la ecografía.

VI. Conclusiones

El método de superficie de respuesta (rsm) se utilizó para optimizar sistemáticamente el proceso y la fórmula de tres técnicas de homogeneización - micro - chorro (mf), ultrasonido (us) y rotor - estator (rs) - en la preparación de nanolípidos enterrados en aceite de palma de alto ácido oleico (hopo).

• La tecnología de microchorro tiene un rendimiento integral excelente dentro del rango investigado, puede obtener un tamaño mínimo de partícula (¿ 100 nm) y un índice de baja dispersión múltiple (pdi < 0,15), y la uniformidad del sistema es la mejor.
• Las tres técnicas pueden preparar nanolipídicas con un tamaño de partícula inferior a 200 nm, que se ajustan a la definición de "nanolipídicas".

Al optimizar la carga de hopo, se encontró que aumentar el contenido de aceite puede mejorar significativamente la estabilidad física de los lípidos durante el almacenamiento a 4 ° C y 35 días:

• En condiciones de microchorro y ultrasonido, el crecimiento del tamaño de las partículas, la disminución absoluta del potencial Zeta y el aumento del PDI de las muestras de alto aceite fueron menores que los de las muestras de bajo aceite.

• Los resultados muestran que los componentes antioxidantes (como el betacaroteno) en Hopo tienen un efecto antioxidante sinérgico con la doble capa molecular de fosfolípidos, lo que retrasa la aglomeración y degradación oxidativa de los lípidos.

Solución integral para el tratamiento de homogeneización de microchorro

Referencias

[1] Juan David Beltrán, Ricaurte L, Estrada K B, et al. Efecto de los métodos de homogeneización sobre la estabilidad física de los nanoliposomas de grado nutricional utilizados para encapsular aceite de palma alto oleico [J]. LWT, 118[2025-08-09]. DOI:10.1016/j.lwt.2019.108801.