专利名称：含有植物精油的纳米乳液和纳米颗粒及其制备方法
技术领域：
本发明涉及含有植物精油的纳米乳液和纳米颗粒，并更具体地涉及这样的纳米乳液、纳米颗粒、及它们的制备方法，所述纳米乳液通过使用乳化剂和水溶性生物聚 合物将提供生理活性的植物精油制成纳米乳液来改善功能成分的稳定性和内部利用度 (availability)，所述纳米颗粒能够对该纳米乳液赋予稳定性。
背景技术：
植物精油通常是指通过物理方法从具有芳香的植物分离的挥发性物质。植物精 油的分离中最常用的方法是蒸汽蒸馏法。蒸汽蒸馏法是指使用水或有机溶剂将含有植物 精油馏分的原材料加热和回流至高于溶剂沸点的温度，从而可根据沸点的不同获得具有 不同分子量的馏分。这种植物精油具有多种用途。换句话说，植物精油已用作各种目的， 例如作为利用其抗生作用和抗真菌作用的组合物、杀灭昆虫的用途、芳香疗法的用途等 (Wang L ,Li.，Zhang G.Dong J. and Eastoe J. (2007)Oil-in-water nano emulsions for pesticideformations. J. Colloid Interface Sci·314(1) :230_235)。最近，已关注数种功能性食品。功能性食品是指除了食品的营养功能或味道功能 之外还增强生物学功能的一类食品。通常，功能食品可定义为在摄取它们时有效地影响个 人健康、体育活动能力、精神状态和营养，从而充分显示对活体的生物学调节功能例如疾 病预防和治疗等的一类食品。具体地说，最近已关注了许多香料的精油组分。在韩国最 广泛使用的香料包括辣椒(capsicum annum L.)、蒜(Alliul sativum L.)、姜(Zingiber officinale)、洋葱(Allium capa)等。有科学证据表明，香料的辛辣组分提供生理活性 (Srinivasan, K. (2005)Spices as influencers of body metabolism :an overview of threedecades of research. Food Research International 38:77—86)。因此，在功會邑性 食品材料工业领域中主要关注点之一是使用香料作为原材料来寻找生理材料。香料精油 组分的辣椒素、烯丙基硫醚、二烯丙基硫醚、二烯丙基二硫醚等已知为提供有效生理活性的 组分(Srinivasan K. (2005) Spices as inf luencers ofbody metabolism an overview of three decades of research. Food ResearchInternational 38:77-86)。在食品令页域 其作为生理活化化合物的利用度和利用技术不断提高。辣椒中含有约0.5%辣椒素同系 物形式的辣椒素，其中辣椒是在韩国最广泛用于调节食品辣味的香料。已经发现，辣椒素 提供各种生理活化作用，例如加速能量代谢作用、抗氧化活性、改善血脂分布的作用、免疫 调节作用、抗癌活性、基因表达的调节作用、改善食欲的作用、促进唾液分泌作用、加速肠蠕 动运动的作用、氯化钠摄取的降解作用、由Ca2+引起的血管扩张和血管收缩作用、促进胃液 分泌的作用、提高钙吸收速率的作用、降低胆固醇、抗高血压等(Surh Y. J.，Lee R. C，Park K. K. ,Mayne S. Τ. ,Liem A. & Miller J. A. (1995)Chemoprotective effects of capsaicin and diallyl sulfideagainst mutagenesis or tumorigenesis by vinyl carbornate andN-nitrosodimethylamine. Carcinogenesis 16 :2467_2471 ；Yu R. , Choi Μ. A. , Kawada Τ. , Kim B. S. , Han I. S. & Yoo H. (2002) Inhibitory effect of capsaicinagainstcarcinogen-induced oxidative damage in rats. Journal of Food ScienceNutrition 7 67-71 ；Lejeune Μ.P.G.，Kovacs Ε.Μ.R.，& Westerterp-Pantenga Μ. S. (2003) Effect of capsaicin on substrate oxidation and weight maintenance aftermodest body-weight loss in human subjects.The British journal of nutrition 90 651-659 ；Asai Α.，Nakagawa K.，& Miyanawa Τ. (1999)Antioxidant effects ofturmeric， rosemary and capsicum extracts on membrane phospholipidperoxidation and liver lipid metabolism in mice. Bioscience, Biotechnology, andBiochemistry 63: 2118-2122 ；Reilly C. Α.，Ehlhardt，W. J.，Jackson，D. A.，Kulanthaivel，P.，Mutlib，A.E.， Espina，R. J.，Moody, D. E.，Crouch, D. J.，&Yost，G. S. (2003)Metabolism of capsaicin by cytochrom P450 prepares noveldehydrogenated metabolites and decrease cytotoxicity to lung and liver cells.Chemical Research in Toxicology 16: 336-339 ；Henry C. J. & Emery,B. (1986)Effect of spiced food on metabolic rate. Human Nutrition. Clinical Nutrition 40 :165_168 ；Tanaka N. (2001)Nonirritating skin care compositions containingcapsaicinoids for atopic dermatitis and controlling pruritus in rough skin. Japanese Kokai Tokkyo Koho 8 :2000_2013 ；Molina—Torres J. ， Garcia-Chavez A. ， & Ramirez-Chavez, Ε. (1999)Antimicrobial properties of alkamides present inflavoring plants traditionally used in Mesoamerica :Affinin and capsaicin. Journalof Ethnopharmacology 64 :241_248)。而且，己经在二十世乡己四十 年代后期发现，辣椒素起初具有强烈剌激性，但随着时间的推移却发挥止痛作用。此后，已 经进行通过合成辣椒素衍生物来幵发新型止痛药的研究。烯丙基硫醚是散发辛辣气味的 无色液体，其在水中溶解不良，但能与有机溶剂例如醇或醚混合。已知二烯丙基二硫醚具 有优异的抗菌作用、抗微生物作用和改善血液循环以及预防成人病的作用(Marti' nez Μ. C,Corzo N. ,and Villamiel Μ. (2007)Biological properties of onions and garlic. Trends in Food Science & Technologyl8 :609_625)。酸赖氨酸为产生独特气味和蒜药效 的主要成分，其不存在于天然状态的蒜中；然而，如果将蒜破坏，蒜氨酸(alin)则通过称作 蒜苷酶的酶转化为醛赖氨酸。特别地，由于发现醛赖氨酸可发挥抗氧化剂的作用，其受到关 注(Marti' nez Μ. C,Corzo N. ,& Villamiel Μ. (2007)Biological properties ofonions and garlic. Trends in Food Science & Technology 18:609-625)。然而，由于酸赖氨酸 不溶于水，难以制造为可以容易摄取的产品，并且由于其具有强的肠刺激作用并具有特殊 和强烈的气味，其难以通过一般方法应用于食品。使不溶于水的物质稳定化并提高其吸收的方法之一是将它们制成乳液。乳液是指 由细颗粒制成的一种液体分散在另一液体中的体系。当由水和油产生乳液时，其广义上分 为油分散在水中的水包油型(0/W)和水分散在油中的油包水型(W/0)。水和油的乳液通过 对水和油的混合物进行强烈摇动和混合而形成。这种乳液是不稳定的。乳液不稳定的因素 包括三种类型形成颗粒附聚物的絮凝、乳状液的分层和颗粒的聚结，所述乳状液的分层将 混合物保持为分离状态并根据两个体系的相对密度将颗粒集中在乳液的表面或底部。乳化剂用于使乳液稳定。大部分乳化剂是表面活性剂。食品乳液通常可通过对由油、水和乳化剂制成的混合物施加机械能量或超声能量来制备，其中已知该乳液是不透明 的并在预定时期内具有稳定性，但是其具有热力学不稳定的特征，因而不具有长期的稳定性。在食品工业领域中制造乳液的另一问题是可使用乳化剂的限制。换句话说，许多 乳化剂不允许用于食品且一些允许使用的乳化剂仅可以在非常低的浓度下使用。而且，在 主要使用大豆油作为乳化剂用于制造食品工业中乳液的情况下，与短链或中链脂肪酸相 比，存在难以溶解许多包含于大豆油中的作为长链脂肪酸的甘油酯的缺点。
发明内容
技术问题因此，本发明的目的是提供能够稳定食品中的功能成分并使基于适合用于食品的 材料的内部吸收最大化的纳米乳液及其制备方法。本发明的另一目的是提供能够减小强烈肠反应和食品中功能成分气味的纳米乳 液及其制备方法。本发明的又一目的是提供通过进一步提高食品中功能成分的稳定性而能够长期 保存并较容易应用于其它食品的纳米颗粒及其制备方法。技术方案为实现所述目的，提供这样的纳米乳液、纳米颗粒以及它们的制备方法，所述纳米 乳液能够通过亲水性生物聚合物减小肠刺激作用并同时通过使用乳化剂和该亲水生物聚 合物将食品中的功能成分制成纳米乳液而提高食品中功能成分的稳定性和吸收，所述纳米 颗粒能够通过对该纳米乳液进行溶剂沉淀或真空冻干来进一步提高稳定性并能够以来自 该纳米乳液的粉末形式容易地应用于其它食品。下面，将具体描述本发明。纳米技术是指使用新性质和现象等产生纳米级有用材料或开发新材料的超细加 工技术。“纳米”是源自表示矮小的毫微米的词，其目前用作表示十亿分之一米的单位。纳 米技术是超过表示百万分之一的微米的精细技术，其探索纳米尺寸材料的独特性质或现象 并对纳米材料进行排列组合以建立新的技术领域。纳米技术作为国家研究课题自从二十世 纪九十年代在发达国家被广泛关注，并且是整个科学界最活跃的研究领域之一。已经进行 将纳米技术应用于食品领域的尝试。因此，最近国际上开始了纳米食品的开发，即这样的技 术开发，其能将食品中的功能成分传送到体内特定器官并同时保持活性直至该食品中的功 能成分在体内达到最终的消化和吸收阶段。最近，已经关注了许多功能食品并且已经展示了许多在功能食品中提供生物活性 的功能成分。功能成分的实例可包括胡萝卜素、黄体素、膳食纤维、类黄酮化合物、植物甾烷 醇(stanol)、植物雌激素、壳聚糖、甲壳质、牛磺酸、芝麻素等，其中它们中的大部分不溶于 水，因此难以制备为容易摄取的产品。特别地，由于香料的精油中存在的功能成分具有各种功能且首要的功能是作为抗 氧化剂，因此已积极地对其进行了研究。例如，对于辣椒素，报道了如下内容有关摄取辣椒 素之后体内生理活性变化，心率变化，以及稳定状态下、运动状态下和恢复状态下能量代谢 变化的研究；大鼠游泳训练之后由于施用辣椒素而对血清肌酸磷酸激酶(CPK)和乳酸脱氢 酶活性的影响；抑制食品中病原菌生长的能力；辣椒素对体内能量代谢和脂类氧化的影响等。
能够通过应用纳米技术使不溶于水的功能成分稳定或者提高其吸收效率的方法 是制备纳米乳液。与乳液或微乳液相比，纳米乳液具有许多优点。乳液是不透明的，其颗粒尺寸为0. 2 0. 5 μ m，该乳液只在预定时间段内具有稳 定性但却是热力学不稳定的，而纳米乳液与一般乳液相比则是热力学稳定的并具有光学分 布，因此其表现为透明溶液状态且其颗粒尺寸为5 lOOnm。而且，纳米乳液与亲水或疏水 部分持续自组装以保持更稳定的乳液状态。由于纳米乳液的颗粒非常小，重力加速度和布朗运动显著减小，不会导致乳状液 的分层或沉降现象和聚结现象，从而不会导致分散状态的分离。由于形成纳米乳液的小颗 粒具有不变的性质，抑制了聚结现象的发生，从而防止了表面聚结。与现有微乳液相比，纳 米乳液使活性材料的稳定性较高，使其可以提供内部利用度提高的效果。能够制造纳米乳液的方法是本领域技术人员所公知的。这种方法可包括搅拌法、 高压均化法、超高压法、微通道通过法等。搅拌法可以低能量制备纳米乳液。在高压均化法 中，由于活塞的操作而产生的高压流体快速通过阀门处的小间隙同时由于突然压降所造成 的气蚀、湍流和剪切力而破裂为具有纳米尺寸的细颗粒，从而使液体组分处于完全均勻的 状态。乳化剂用于制备纳米乳液，但是可以使用的乳化剂类型是有限制的。可使用的乳 化剂可包括大豆磷脂(卵磷脂)、蔗糖脂肪酸酯、甘油脂肪酸酯、脱水山梨糖醇脂肪酸酯、聚 甘油脂肪酸酯、硬脂酰基乳酸钙(calcium stearoyllactylate)等。存在许多食品领域中 乳化剂的使用只可以在低浓度下进行的情况下。例如，在丙二醇的情况下，对于Ikg的食品 不可以使用Ig以上。优选地，本发明使用脱水山梨糖醇脂肪酸酯作为乳化剂。非离子表面活性剂脱水山梨糖醇脂肪酸酯根据与脱水山梨糖醇结合的脂肪酸的 类型和数目以及酯度而具有不同的性质和用途。市售有脱水山梨糖醇单酯。与脱水山梨糖 醇结合的脂肪酸包括月桂酸(吐温20)、软脂酸(吐温40)、硬脂酸(吐温60)、和油酸(吐 温80)。特别地，本发明优选使用吐温60或吐温80作为乳化剂。在吐温20或吐温40的情 况下，更适合制造化学结构为油包水型(W/0)的乳液，但不适合制造本发明中提供的水包 油型(0/W)乳液，因为植物精油未良好地溶于生物聚合物且不容易产生乳液的分离。根据本发明的纳米乳液的一个优点提高了食品中功能成分的稳定性和内部吸收 效率，并且可以通过使用生物聚合物调节纳米乳液的粒径以保持食品中功能成分的活性直 至该功能成分被输送至人体的靶向器官而用作食品中功能成分的新概念输送体。优选地， 该生物聚合物是水溶性的。使用水溶性生物聚合物可以提高食品中功能成分的内部吸收并 且可以较容易地制备容易摄取的产品。水溶性生物聚合物包覆具有强烈辛辣的植物精油以 缓慢释放所述精油的成分并显示出遮蔽效应，从而在摄取它时不刺激人的喉咙，并且可以减小由包含于香料中的精油的功能成分而引起的肠刺激作用，且可以减少仅存在精油的功 能成分时产生的强烈气味，以解决不愿意摄取的问题。可用于本发明的水溶性生物聚合物 包括壳聚糖、褐藻酸、纤维素、角叉胶、明胶、阿拉伯胶、果胶、瓜尔豆胶等。而且，在纳米乳液含有生物聚合物的前提下，可提供由生物聚合物自身提供的 功能性特性，例如抗菌性、抗氧化性、膳食纤维的摄取等。本发明的水溶性生物聚合物以 0. 05 1. 0重量％的溶液使用并且通过溶于蒸馏水而制备。如果加入的水溶性聚合物低 于0. 05重量％，则通过加入水溶性聚合物引起的肠刺激作用的减小和精油强烈气味的减小弱；如果加入的水溶性聚合物超过1. O重量％，则乳液的粒径变得过大，从而形成微米单位的非均勻乳液。在使用水溶性生物聚合物作为基础材料的纳米乳液制造中，对制造纳米 乳液具有最大影响的三个条件即水基、油基、和乳化剂应该以恒定的比率混合以形成纳米 尺寸的稳定乳液。在本发明中，水基为水溶性生物聚合物溶液，油基为植物精油，且乳化剂 为脱水山梨糖醇脂肪酸酯。在本发明中，植物精油与乳化剂的混合比优选为1 3 1 5。当该混合比为 1 1或1 2时，形成二次颗粒，形成不稳定乳液，粒径超过lOOOnm，且油相和水相彼此分 离。当该混合比超过1 5时，植物精油中的功能成分相对于乳化剂的量变得过小。根据 本发明的研究，可以认识到由0. 03 0. 3重量％的植物精油、0. 09 1. 5%的乳化剂、和 0. 05 1. O重量％的水溶性生物聚合物、以及余量的水制成的纳米乳液具有上述作用。本发明的纳米乳液除了单层之外还可制备为双层和三层。双层和三层纳米乳液可 通过如下方法制备制造单层纳米乳液，处理氯化钙、并加入另一种水溶性生物聚合物，其 中当处理氯化钙时该反应变大，从而较容易制备双层纳米乳液。由于单层上双层的包封率 提高，制备双层纳米乳液时使用的水溶性生物聚合物优选具有不同的电荷。制备双层纳米 乳液并然后对其进行离心，仅取上层清液，从而除去微米尺寸的颗粒。三层纳米乳液通过如 下方法制备制造双层纳米乳液并然后加入另一水溶性生物聚合物溶液。与单层纳米乳液 相比，双层和三层纳米乳液可形成更稳定的形式的纳米乳液并且可降低食品中功能成分的 吸收和分解速率，提高内部利用度。为了将本发明的纳米乳液应用于食品，优选该纳米乳液对热处理是稳定的，因为 大部分食品在食品制造的最后步骤中都要经历热处理以灭菌。而且，对一般饮料产品进行 调节并使其以PH 4至5的最佳范围出售，特别地，纳米乳液优选在pH 4至5的范围内稳定 以应用于饮料产品。可以认识到，本发明的纳米乳液对于热处理和上述PH范围是稳定的， 如以下研究结果所示。通过溶剂沉淀法(例如乙醇或丙酮等)或者通过真空冻干法回收本发明的纳米 乳液，使其可以纳米颗粒制备，其中粉末形式的纳米颗粒比纳米乳液的稳定性进一步提高， 从而具有可以长期储存并且可以较容易应用于数种食品的优点(Galindo-Rodriguez S.， Allemann E. ， Fessi H. ， &Doelker Ε. (2004)Physicochemical parameters associated with nano particle formation in thesalting-out， emulsification—diffusionm and nanoprecipitation methods. Pharmaceutical Research 21:1428-1439)。根据本发明制 备的纳米颗粒可通过加入饮用水而出售。根据本发明人的研究结果，由于根据本发明制备 的纳米乳液具有非常透明的红色，研究结果显示纳米乳液用于饮料工业时能够满足消费者 接受度和满意度的产品使用可能性。而且，纳米乳液可以用作调味组分并且可以用作食品 (例如各种饼干、口香糖、面包或黄油等)的食品添加剂。而且，由于本发明的纳米颗粒由基 于水溶性生物聚合物的纳米乳液制备，当该纳米颗粒再次分散在水中时，其溶解良好，从而 可非常容易地应用于食品。有益效果本发明将具有许多在功能食品中提供生物活性的功能成分的植物精油制成基于 水溶性生物聚合物的纳米乳液，以最大化该功能成分的稳定性和内部吸收并减小食品中存 在功能成分时(特别是香料中只有精油成分时)能够产生的强烈气味，以解决不愿意摄取的问题。而且，水溶性生物聚合物在纳米乳液制造中用作基础材料以减小香料中精油的肠 刺激作用，并同时提供由生物聚合物自身提供的功能，例如抗菌性、抗氧化性等。特别地，当 纳米乳液制备成纳米颗粒时，可进一步提高稳定性，并且由于粉末形式的原因可容易地应 用于其它食品。
根据以下结合附图给出的优选实施方式的描述，本发明的上述和其它目标、特征 和优点将变得显而易见，在附图中图1是本发明纳米乳液的制备方法的总流程图。图2显示纳米乳液的粒径随辣椒油树脂与吐温80的混合比变化的测量结果。图3显示在75°C下热处理之后纳米乳液的粒径随辣椒油树脂与吐温80的混合比 变化的测量结果。图4显示纳米乳液的粒径随辣椒油树脂与吐温80的加入比变化的测量结果。图5显示纳米乳液的粒径随壳聚糖溶液的浓度变化的测量结果。图6 (a)显示纳米乳液的粘度随壳聚糖溶液的浓度变化的测量结果，且图6(b)显 示在75°C下热处理之后纳米乳液的粘度随壳聚糖溶液的浓度变化的测量结果。图7显示纳米乳液的粘度和粒径随PH值变化的测量结果。图8显示纳米乳液的粒径随热处理变化的测量结果。图9显示使用不同生物聚合物制备的纳米乳液的粒径的测量结果。图10显示双层纳米乳液和三层纳米乳液的制备方法的实例。图11显示包封效率随制造双层纳米乳液中壳聚糖溶液的浓度变化的测量结果。图12显示粒径随制造双层纳米乳液中壳聚糖溶液的浓度变化的测量结果。图13显示再次溶解双层纳米颗粒之后粒径的测量结果。图14显示纳米乳液的原子力显微镜的测量结果。
具体实施例方式下面，将参考附图对本发明的实施方式进行具体描述。下面，将参考实施方式对本发明进行具体描述。然而，实施方式是用于说明本发明 的，因此，本发明的范围不受其限制。实施方式11纳米乳液的制备将辣椒油树脂和吐温80以不同的混合比(1 3,1 4,1 5)混合并在150rpm 下搅拌3分钟。以不同加入比(0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0% )向该混合溶液加入壳 聚糖溶液并在上述转速下搅拌3分钟，然后在50°C的水浴中反应1分钟，从而产生混合物。 使用超声设备(sonic dismembrator Model 500，Fisherscientific, USA)将该混合物在 45%振幅、30W和4°C的条件下超声波处理3分钟，从而产生水包油型(0/W)的纳米乳液。本 文中的加入比是指辣椒油树脂和吐温80相对于壳聚糖溶液总量的加入含量。例如，加入比 0. 4%是指向辣椒油树脂吐温80 = 1:4的混合溶液0. 4g中加入壳聚糖溶液100ml。与 以上内容相同。实施方式21纳米乳液稳定件的测量
为了测量纳米乳液的稳定性，测量粒径和粘度。粒径使用能够测量3nm 6 μ m尺寸的光散射粒径分析器(NanotracTM250， Microtrac Inc. USA)在 25°C下测量 5 分钟。丰占度<吏用丰占度计(Brookfield DV-II+, Brookfield engineering laboratory Inc.，USA)由2号轴测量并由通过在25°C、20rpm下反应1分钟而使扭矩为10%以上的范 围内的cp值表示。实施方式31辣椒油树脂/吐温80的混合比的影响在75°C下进行热处理之后，通过前述方法测量由辣椒油树脂与吐温80的混合比 为1 3、1 4和1 5制备的纳米乳液的粒径。随着吐温80的混合比的增加，纳米乳液 的尺寸是小的，但是通过使辣椒油树脂与吐温80的混合比为1 4和1 5制备的各种纳 米乳液形成为尺寸52. Inm和13. 32nm的均勻稳定的纳米乳液。在75°C下热处理15分钟之后的纳米乳液的稳定性随着吐温80的混合比增加而提 高。通过使辣椒油树脂与吐温80的混合比为1 5制备的纳米乳液的粒径为16. 06nm，但 是该粒径和热处理之前的粒径几乎没有差别。然而，以1 3的混合比制备的纳米乳液的 粒径通过多糖的聚合大幅度地从220. 3nm增加至1139nm。t施方式41 椒油树脂/ Π+.^ 80的力D入比/夺仆』M诸存稳定十牛通过将混合比为1 4的辣椒油树脂和吐温80以0. 2%,0. 4%,0. 6%,0. 8%、和 1. 0%的加入比与0. 2重量％壳聚糖溶液混合来制备纳米乳液，然后将该纳米乳液在25°C 下储存7天。此后，通过上述方法测量该纳米乳液的粒径。然而，在0.2%的加入比下形成 不稳定的乳液且一些纳米乳液的粒径在储存期间变化，但是在0.4%以上的加入比下形成 稳定的乳液(图4)。实施方式51壳聚糖溶液浓度的影响通过将混合比为1 4的辣椒油树脂和吐温80以0.4%的加入比与0.05重量％ 0. 2重量％的壳聚糖溶液混合来制备纳米乳液，并通过上述方法测量其粒径。在形成纳米乳 液中，在0. 05重量％ 0. 2重量％范围的壳聚糖溶液中粒径差别小，在12. 94nm 17. 67nm 的范围内(图5)。通过将混合比为1 4的辣椒油树脂和吐温80以0.4%的加入比与0.05重量％ 0. 2重量％的壳聚糖溶液混合而制备纳米乳液，在75°C下对该纳米乳液进行热处理15分钟 之后测量粘度。随着壳聚糖溶液浓度的增加，该纳米乳液的粘度减小，并且随着储存时间的 增加其粘度减小(图6(a))。在75°C下热处理15分钟的情况下，该纳米乳液的粘度因多糖 的分解而减小(图6(b))。实施方式61随pH变化的稳定性通过将混合比为1 4的辣椒油树脂和吐温80以0. 4%的加入比与0. 2重量％的 壳聚糖溶液混合，然后将PH调节为3、4、5和6来制备纳米乳液。制得的纳米乳液的粒径和 粘度通过上述方法测量。随着PH从3增加至6，该纳米乳液的粒径增加，但是在储存4天之 后其粒径减小，使得其粒径彼此相似，为15. 45nm 22. 53nm。推测壳聚糖由于pH低而化学 分解是导致该结果的原因。而且，粒径变化显示与随着储存时间的增加而减小的粘度测量 结果相关(图7)。实施方式71热处理的影响
通过将混合比为1 4的辣椒油树脂和吐温80以0. 4%的加入比与0. 2重量％ 的壳聚糖溶液混合来制备纳米乳液，然后使该纳米乳液在50°C、75°C和IOCTC下经历热处 理15分钟。在50°C、75°C和100°C进行热处理的情况下，随温度的升高，各纳米乳液的粒径 增加至66. 30nm、63. 40nm和93. 60nm(图8)。因此，在50°C以上的热处理中，可以证实纳米 乳液的胶束结构转变，从而其稳定性略微低；然而，即使在高温热处理的情况下，也显示出 IOOnm以下的纳米乳液的形成可能性和纳米乳液用于食品的可能性。实施方式81使用各种精油制造纳米乳液除了辣椒油树脂之外，还使用姜精油和蒜精油，通过0.05重量％壳聚糖溶液和 0. 05重量％褐藻酸制备纳米乳液。其粒径为24. 9Inm 35. 80nm,因此每种类型的粒径差 别不大(图9)。因此，证实了使用各种食品中的功能成分和亲水生物聚合物制造纳米乳液 的可能性。91態禾口Ξ隠内舰麵離Φ識-驢■白■向为了制备双层纳米乳液，将通过使辣椒油树脂和吐温80以1 4混合而形成的 0. 4g混合物加入IOOml的0. 05重量％褐藻酸溶液(pH 4. 9)中，将它们在150rpm下搅拌 混合60分钟，然后将7. 6ml的18mM CaCb溶液加入该混合物并在150rpm下搅拌混合60分 钟。将25ml的0.05%壳聚糖溶液(pH 4.6)加入该混合物并将它们在150rpm下搅拌混合 2小时，从而使该双层乳液稳定化。为了除去微米单位尺寸的乳液，将其在ll，000rpm、4°C 下离心40分钟，然后仅取上层清液。为了限定用于制造三层纳米乳液的褐藻酸和壳聚糖的 浓度，通过将褐藻酸浓度固定为0. 05重量％并将壳聚糖的浓度不同地设定为0. 05 0. 09 重量％来制备纳米乳液。调节并制备0. 05重量％褐藻酸溶液和0. 05重量％壳聚糖溶液， 使其PH分别为4. 9和4. 6。将117. 5ml的0.05重量％褐藻酸(pH 4.9)加入0. 75g辣椒 油树脂和吐温80的混合物中，并将它们搅拌30分钟，然后将7. 5ml的18mM CaCl2溶液缓 慢加入该混合物同时搅拌1小时，从而生成褐藻酸一次乳液。将25ml的0. 05重量％壳聚 糖(pH 4.6)缓慢加入该制得的一次乳液同时将制得的一次乳液搅拌1.5小时。所形成的 纳米乳液在恒定速率下搅拌30分钟并使用过滤器进行过滤，然后在室温下稳定24小时。双层和三层的制备方法简图如图10所示。如上制备的双层和三层纳米乳液的褐藻酸单层上壳聚糖双层的包封效率最高为 68%。观察到随着壳聚糖浓度的增加，包封效率降低(图10)。由于在大于0.07%壳聚糖 溶液中纳米乳液胶束结构被破坏，粒径增加(图11)。因此，在制造双层纳米乳液中使用具 有不同电荷的亲水生物聚合物时，可以证实应该使用相同的浓度以形成稳定的纳米乳液。实施方式101纳米颗粒的稳定性的测量通过在_18°C对下列条件下制备的双层纳米乳液进行真空冻干来制备纳米颗粒 辣椒油树脂和吐温80的混合比为1 4，使用0.05%褐藻酸溶液和0.05%壳聚糖溶液，力口 入比为0. 4%。将50mg制得的双层纳米颗粒与50ml蒸馏水在50rpm下进行搅拌混合30分 钟，该双层纳米颗粒再次溶解，然后测量其粒径(图12)。粒径的测量结果从13. 7Inm略微 提高到18. 92nm，但是证实粒径之间的差别不大并且再次形成具有相对稳定形式的纳米乳 液。实施方式111纳米乳液的原子力显微镜测量为了进行原子力显微镜(AFM)测量，将100μ 1用蒸馏水稀释的制得的纳米乳液放置在载玻片(slide cover glass)上并将其在25°C下干燥24小时。原子力显微镜使用可得自Park System Inc.的XE-IOO且测量使用非接触模式，该非接触模式为轻敲模式 (tapping mode)。为此，使用目前市售的用于轻敲模式的AFM探针(Nanosensor Inc.，弹性 常数=42N/m，共振频率=320kHz)。粒径在如下条件下测量0. 3Hz的测量速率、测量尺寸 X扫描IymXY扫描μ m、且图像数据格式为256像素256行。为了获得相延迟的标准化数 据，使用原子力显微镜的“零相”指令对该相延迟进行初始化并然后进行测量。通过原子力 显微镜证实纳米乳液形态的测量结果是形成均勻的胶束结构(图13)。本领域技术人员将认识到，上述说明书中公开的概念和具体实施方式
可容易地用作修改或设计实施本发明相同目的的其它实施方式的基础。本领域技术人员还将认识到， 这种等同的实施方式不脱离所附权利要求限定的本发明的精神和范围。工业实用性本发明将具有许多在功能食品中提供生物活性的功能成分的植物精油制成基于水溶性生物聚合物的纳米乳液，以最大化该功能成分的稳定性和内部吸收并减小食品中存 在功能成分时(特别是香料中只有精油成分时)能够产生的强烈气味，以解决不愿意摄取 的问题。而且，水溶性生物聚合物在纳米乳液制造中用作基础材料以减小香料中精油的肠 刺激作用，并同时提供由生物聚合物自身提供的功能，例如抗菌性、抗氧化性等。特别地，当 纳米乳液制备成纳米颗粒时，可进一步提高稳定性，并且由于粉末形式的原因可容易地应 用于其它食品。
权利要求
一种纳米乳液，其包含相对于纳米乳液的总重量计，0.03～0.3重量％的植物精油、0.09～1.5重量％的脱水山梨糖醇脂肪酸酯、0.05～1.0重量％的水溶性生物聚合物、和余量的水。
2.权利要求1的纳米乳液，其中所述植物精油包括选自如下的一种或多种辣椒精油、 蒜精油、姜精油和洋葱精油。
3.权利要求1的纳米乳液，其中所述水溶性生物聚合物包括选自如下的一种或多种 壳聚糖、褐藻酸、纤维素、角叉菜胶、明胶、阿拉伯胶、果胶和瓜尔豆胶等。
4.权利要求1的纳米乳液，其中所述脱水山梨糖醇脂肪酸酯为吐温60或吐温80。
5.纳米颗粒，其通过对由权利要求1 4中任一项制备的纳米乳液进行溶剂沉淀或真 空冻于而制备。
6.制备单层纳米乳液的方法，包括如下步骤将0. 03 0. 3重量％的植物精油和0. 09 1. 5重量％的脱水山梨糖醇脂肪酸酯加入 0. 05 1. 0重量％的水溶性生物聚合物中； 加入余量的水；和 将该混合物制成纳米乳液。
7.制备双层纳米乳液的方法，包括如下步骤将0. 03 0. 3重量％的植物精油和0. 09 1. 5重量％的脱水山梨糖醇脂肪酸酯加入 0. 05 1. 0重量％的一种水溶性生物聚合物中； 加入余量的水； 将氯化钙加入该混合物中； 将加入氯化钙的混合物制成纳米乳液；向所述纳米乳液中加入0. 05 1. 0重量％的另一种水溶性生物聚合物，然后将其制成 纳米乳液；和通过对该纳米乳液进行离心而分离具有纳米尺寸的乳液。
8.制备三层纳米乳液的方法，包括如下步骤将0. 03 0. 3重量％的植物精油和0. 09 1. 5重量％的脱水山梨糖醇脂肪酸酯加入 0. 05 1. 0重量％的一种水溶性生物聚合物中； 加入余量的水； 将氯化钙加入该混合物中； 将加入氯化钙的混合物制成纳米乳液；向所述纳米乳液中加入0. 05 1. 0重量％的另一种水溶性生物聚合物，然后将其制成 纳米乳液；向所述纳米乳液中加入0. 05 1. 0重量％的又一种水溶性生物聚合物，然后将其制成 纳米乳液；和通过对该纳米乳液进行离心而分离具有纳米尺寸的乳液。
9.纳米颗粒，其通过对由权利要求6 8中任一项制备的纳米乳液进行溶剂沉淀或真 空冻干而制备。
全文摘要
本发明涉及纳米乳液、纳米颗粒以及它们的制备方法，所述纳米乳液通过使用亲水生物聚合物将食品的功能成分制成纳米乳液而能够减少肠刺激作用、提高食品中功能成分的稳定性和吸收、并通过减小能由所述功能成分产生的强烈气味来解决不愿意摄取的问题，所述纳米颗粒能够通过对该纳米乳液进行溶剂沉淀或真空冻干来进一步提高稳定性并能够容易地应用于其它食品。
文档编号A23L1/222GK101801216SQ200880025288
公开日2010年8月11日 申请日期2008年6月11日 优先权日2007年8月6日
发明者崔成旭, 崔爱真, 赵镛珍, 金哲镇, 金钟泰 申请人:韩国食品研究院