陈红波,徐保明

（1.蒙牛乳业（集团）股份有限公司，安徽马鞍山243015;2.湖北工业大学化学与环境工程学院，湖北武汉430068）

壁材组成对原花青素微胶囊化的影响

陈红波1,徐保明2

（1.蒙牛乳业（集团）股份有限公司，安徽马鞍山243015;2.湖北工业大学化学与环境工程学院，湖北武汉430068）

主要研究采用喷雾干燥法制备微胶囊产品时壁材组成对原花青素微胶囊化的影响，结果表明：当固形物含量为20%、芯材∶壁材（质量比）=2∶5、壁材中阿拉伯胶:β-环糊精（质量比）=3∶5时，原花青素的微胶囊化效果最好，微胶囊包埋效率和得率均为最高，分别为98.5%和87.3%。而且原花青素微胶囊化后，对热、光等有一定的耐受性，其稳定性有显著提高。

原花青素；阿拉伯胶；β-环糊精；稳定性

Abstract：This paper mainly studies prepared products of micro-capsules by spray-drying,the wall material composition effect on the microencapsulation of proanthocyanidins.The results showed that:When the solids content is 20%,core material:wall material（weight ratio）is 2∶5,Arabic gum:β-cyclodextrin（weight ratio）is 3∶5,the products of micro-capsules are best,the efficiency and yield of micro-capsule are the highest,respectively 98.5%and 87.3%.And the products have a certain tolerance to heat,light,etc.,its stability has improved significantly.

Key words:proanthocyanidins;arabic gum;β-cyclodextrin;stability

原花青素(proanthocyanidin)是广泛存在于植物界的天然多酚化合物，由不同数量的(+)儿茶素,(-)表儿茶素，和(-)表儿茶素-3-邻没食子酸结合而成[1]。按聚合度的大小，通常将二聚体～四聚体称为低聚体，将五聚体以上的称为高聚体。原花青素具有很强的抗氧化活性，能够清除体内自由基和抑制脂质过氧化，研究表明其抗氧化性是传统抗氧化剂VC的20倍、VE的50倍[2]，使得它在保健食品、化妆品及医药等领域拥有广阔的应用前景。但原花青素易受光、热、pH值等外界条件的影响发生氧化且口感微涩，使其应用受到限制。

微胶囊技术就是将固体、液体或气体包埋、封存在一种微型胶囊内成为固体微粒产品的技术，这样能够保护被包裹物质，使之与外界环境隔绝，从而最大限度的保持物质的原有特性、掩盖不良气味。早在1954年，美国已经实现了微胶囊生产工业化。目前应用于食品工业中的微胶囊化方法有：喷雾干燥法、喷雾冷却固化法、油相相分离法、水相相分离法、分子微胶囊法、挤压法、吸附法、胶体冷却凝固粉碎法、多重乳状液法、气体悬浮涂裹法。其中，喷雾干燥法是最常用的微胶囊制备方法，其基本过程分为三个阶段：囊壁材料的溶解、囊芯在囊壁溶液中的乳化和喷雾干燥[3]。本试验采用喷雾干燥法研究壁材组成对原花青素微胶囊化的影响，以期制备理化性质稳定的原花青素微胶囊产品，使原花青素的应用更加广泛、有效。

1 材料与方法

1.1 试剂与仪器

没食子酸、Folin-Ciocalteau试剂：sigma公司；碳酸钠、无水乙醇：分析纯，天津市德恩化学试剂有限公司；阿拉伯胶、β-环糊精：上海化学试剂公司；蒸馏水：自制；原花青素：自制。

超声波药品处理机：济宁金百特电子有限责任公司；Spectrumlab755s紫外可见分光光度计：上海棱光技术有限公司；FA-N/JA-N电子天平：上海民桥精密科学仪器有限公司；数显恒温水浴锅：城西晓阳电子仪器厂；JHBE-50A闪式提取器：北京金鼎科技发展有限公司；QZR-5型喷雾干燥器：无锡林洲喷雾干燥器厂。

1.2 分析方法

1.2.1 微胶囊化效果的评定

微胶囊化的效果用微胶囊化效率和微胶囊化产率来评定。微胶囊化效率是衡量原花青素的被包埋程度，微胶囊化效率=（1-微胶囊表面原花青素量）/产品中原花青素量×100%；微胶囊化产率指微胶囊产品中芯材的含量与制备微胶囊时初始加入的芯材含量之比，它反映的是微胶囊制备过程中的保留率，微胶囊化产率=微胶囊产品中所含原花青素量/理论总原花青素量×100%[4]。

1.2.2 微胶囊化原花青素稳定性试验

将制备好的微胶囊化花青素装于透明的样品瓶中密封贮藏，在室温（20±5）℃下用自然光照射，每隔一周取样测定花青素含量，与贮藏前样品中花青素含量相比得保留率[5]。

1.2.3 标准曲线的绘制[6]

以没食子酸为标准品，用蒸馏水配置不同浓度的没食子酸标准品溶液，分别取不同浓度的溶液1 mL于10 mL的容量瓶中，加入1.5 mL的碳酸钠溶液（质量分数26.7%）、0.5 mL的Folin-Ciocaheau显色剂，用蒸馏水定容至刻度。容量瓶置于25℃下的恒温水浴锅内，2 h后，于760 nm下，以蒸馏水为空白样，用紫外分光光度计测吸光度。以标准溶液浓度为横坐标，吸光度为纵坐标绘制标准曲线见图1。

图1 没食子酸标准曲线Fig.1 Standard curve of gallic acid

1.2.4 微胶囊中原花青素含量的测定

精确称取0.2 g左右的微胶囊化原花青素放入研钵中加入适量蒸馏水研成糊状，过滤，滤过液移至250 mL的容量瓶中，用蒸馏水定容。取1 mL溶液于10 mL的容量瓶中，加入1.5 mL的碳酸钠溶液、0.5 mL的Folin-Ciocaheau显色剂，用蒸馏水定容至刻度。容量瓶置于25℃下的恒温水浴锅内，2 h后，测其吸光度。

1.2.5 微胶囊表面原花青素含量的测定

精确称取0.5 g左右的微胶囊化原花青素加入10 mL 95%乙醇洗涤5 min，过滤，滤过液移至250 mL的容量瓶中，用蒸馏水定容。取1 mL溶液于10 mL的容量瓶中，加入1.5 mL的碳酸钠溶液、0.5 mL的Folin-Ciocaheau显色剂，用蒸馏水定容至刻度。容量瓶置于25℃下的恒温水浴锅内，2 h后，测其吸光度。

2 方法

以阿拉伯胶和β-环糊精为壁材的微胶囊包埋，称取一定量的β-环糊精溶解在蒸馏水中，再加入一定量的阿拉伯胶溶液，缓慢加入花青素，搅拌均匀，均质形成稳定的乳化液，进行喷雾干燥，得到含花青素的粉末状产品，然后对产品进行测定效率和得率的测定。

分别改变阿拉伯胶和β-环糊精的质量配比、芯材与壁材的质量配比以及固形物含量，进行单因素试验，确定最佳壁材组成对原花青素微胶囊化效果。按L9(34)正交试验设计的因素水平见表1。

表1 正交试验方案Table 1 The program of orthogonal experiment

3 结果与分析

3.1 阿拉伯胶与β-环糊精的质量配比对原花青素微胶囊化效果的影响

阿拉伯胶与β-环糊精的质量配比对原花青素微胶囊化效果的影响见图2。

图2 阿拉伯胶与β-环糊精的质量配比对原花青素微胶囊化效果的影响Fig.2 The weight ratio of Arabic gum and β-cyclodextrin effect on microencapsulation of proanthocyanidins

β-环糊精具有特殊的中空结构，可与许多物质形成包接配位物，将外来分子置于中心部位而完成包埋过程[4]。而阿拉伯胶具有很好的乳化性和成膜性，有利于提高产品的微胶囊化效果，由图2可知，微胶囊化的效率随阿拉伯胶的增加而增加。但当壁材中阿拉伯胶的比例过高时，可能会因为壁材黏度过大而影响微胶囊化效果。

3.2 芯材与壁材的质量配比对原花青素微胶囊化效果的影响

芯材与壁材的质量配比对原花青素微胶囊化效果的影响见图3。喷雾干燥法制备的微胶囊中，芯材有效载量可达到60%~70%，但一般为20%~40%[4]。由图3可知随着芯材与壁材比例的提高，微胶囊产品的效率和得率增加，但当芯材与壁材的比例提高到3∶5时，产品效率下降，这可能是因为芯材载量过高，囊壁强度减弱，产品不耐摩擦或挤压，从而降低了壁材对芯材的包覆效果，导致产品的效率较低。

图3 芯材与壁材的质量配比对原花青素微胶囊化效果的影响Fig.3 The weight ratio of core material and wall material effect on microencapsulation of proanthocyanidins

3.3 固形物含量对原花青素微胶囊化得影响

图4 固形物含量对原花青素微胶囊化的影响Fig.4 The solids content effect on microencapsulation of proanthocyanidins

固形物含量对原花青素微胶囊化得影响见图4。由图4可知随着固形物浓度的增加，微胶囊产品的效率先上升后下降。这可能是因为固形物浓度增加时，体系的黏度增大，减少了芯材向壁表面的迁移，有利于喷雾干燥过程中囊壁的形成和致密性的提高。但是当固形物含量过高时，进料黏度的增大使料液的雾化困难，并导致料液在干燥筒中的粘壁严重，使喷头发生堵塞现象。

3.4 以阿拉伯胶和β-环糊精为壁材的试验结果与分析

以阿拉伯胶和β-环糊精为壁材的试验结果与分析见表2~表4。

表2 正交试验结果Table 2 The results of orthogonal experiment

续表2 正交试验结果Continue table 2 The results of orthogonal experiment

表3 以效率为指标的极差分析Table 3 The range analysis of efficiency as an indicator

表4 以得率为指标的极差分析Table 4 The range analysis of yield as an indicator

表3为以效率为指标的极差分析，比较三因素的极差R，结果是X3>X1>X2，由此可见固形物含量对效率的影响最为显著，其次为壁材中阿拉伯胶与β-环糊精的比例；表4是以得率为指标的极差分析，比较三因素的极差R，结果是X3>X2>X1，由此可见固形物含量对效率的影响最为显著，其次为芯材与壁材的比例。

综上所述，当固形物含量为20%、芯材∶壁材（质量比）=2∶5、壁材中阿拉伯胶:β-环糊精（质量比）=3∶5时，微胶囊包埋效率和得率均为最高。用上述条件做验证试验，得到的微胶囊效率和得率分别为98.5%和87.3%。

3.5 微胶囊化原花青素稳定性的影响

微胶囊化原花青素稳定性的影响见图5。由图5可以发现，微胶囊化原花青素在室温光照条件下保存4周后囊内原花青素保留率仍在55%以上,而囊外原花青素4周后保留率不到5%。微胶囊囊外原花青素的降解速度明显快于囊内的原花青素，这说明微胶囊壁材对原花青素的保护作用是非常明显的。

图5 微胶囊化原花青素产品的稳定性Fig.5 The stability of products of micro-capsules

4 结论

用喷雾干燥法制备微胶囊化原花青素，阿拉伯胶与β-环糊精的质量配比为3∶5，芯材与壁材的质量配比2∶5，固形物含量为20%时所得产品的微胶囊化效率达95%以上。采用阿拉伯胶和β-环糊精为壁材对原花青素进行微胶囊化，所得微胶囊化原花青素对热、光等的稳定性有一定的改善。

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The Influence of Wall Material Composition for the Microencapsulation of Proanthocyanidins

CHEN Hong-bo1,XU Bao-ming2
（1.Mengniu Dairy(Group)Co.,Ltd.,Ma'anshan 243015,Anhui,China;2.School of Chemical and Environmental Engineering,Hubei University of Technology,Wuhan 430068,Hubei,China）

2010-02-01

陈红波（1977—），男（汉），工程硕士，研究方向：食品加工工艺。

*通信作者：徐保明（1966—），男（汉），高级工程师，副教授。