水溶性维生素(吡哆醇与氰钴胺)双重包埋体系的构建及其在食品模拟物与模型饮料中的稳定性研究

【字体: 时间:2025年07月02日 来源:Food Chemistry 8.5

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  为解决水溶性维生素在食品加工中稳定性差的问题,研究人员采用PLA/PVA双聚合物基质开发了吡哆醇(B6)与氰钴胺(B12)的双重包埋纳米颗粒(PC-PP NPs)。该体系粒径约254 nm,包封率达42-44%,在温度、pH和储存条件下表现优异稳定性,模型饮料中维生素保留率>75%,胃肠消化6小时后释放率仍超45%,为功能性食品开发提供新策略。

  

在食品工业中,维生素强化是改善营养不良的重要手段,但水溶性维生素如吡哆醇(维生素B6)和氰钴胺(维生素B12)面临严峻挑战——它们易受温度、pH和加工条件影响,导致生物利用度低下。据统计,全球约20%人群存在B族维生素缺乏,引发贫血、神经系统病变等健康问题。传统直接添加方式常因维生素降解失效,而现有纳米包埋技术多聚焦脂溶性维生素,对水溶性维生素的共包埋研究近乎空白。

针对这一瓶颈,国防研究与发展组织资助的研究团队创新性地采用聚乳酸(PLA)和聚乙烯醇(PVA)复合基质,通过双重乳液溶剂蒸发法构建了双维生素纳米递送系统(PC-PP NPs)。这项发表于《Food Chemistry》的研究,首次实现了两种水溶性维生素的协同包埋与精准控释,为功能性饮料开发提供了突破性解决方案。

研究团队运用三项关键技术:基于Box-Behnken模型的工艺优化设计,通过动态光散射(DLS)分析纳米颗粒的粒径分布与Zeta电位,以及体外模拟胃肠消化模型评估释放动力学。实验选用橄榄油和乙酸分别作为亲脂性与亲水性食品模拟物,并在含蔗糖、柠檬酸的模型饮料体系中验证实际应用效果。

材料与方法
研究采用医用级PLA(分子量75000)与PVA构建载体,通过W1/O/W2型双重乳液法制备纳米颗粒。优化后的工艺参数使PC-PP NPs达到254±12 nm粒径,多分散指数(PDI)<0.3,Zeta电位-32 mV,B6与B12包封率分别为44.2%与42.7%。

稳定性研究
加速实验显示,PC-PP NPs在4-40°C范围内粒径变化率<15%,pH 3-9环境下包封结构稳定。21天储存后,模型饮料中维生素保留率达78.3%(B6)和76.8%(B12),且未影响饮料pH与色泽(ΔE<1.5)。

释放动力学
在10%乙酸溶液(模拟酸性食品)中,6小时维生素释放量达68-72%,显著高于橄榄油体系(32-35%)。经模拟胃肠消化后,饮料中的PC-PP NPs仍保持45%以上的释放效率,证实其抗消化酶降解能力。

这项研究开创性地证明:PLA/PVA双载体系统能有效克服水溶性维生素的包埋难题。PC-PP NPs不仅具备工业级热稳定性,其"智能释放"特性更适配不同食品基质需求。该技术将维生素强化效率提升3倍以上,且完全兼容现有饮料生产线,为预防微量营养素缺乏症提供了可规模化的解决方案。研究团队特别指出,该体系可扩展至其他水溶性活性成分的共递送,在功能性食品开发中具有广阔前景。

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