原花青素微胶囊化工艺的研究

原花青素微胶囊化工艺的研究

原花青素pc微胶囊造粒技术是将固体、气体或液体材料包裹并将其放入微囊中，成为一种固体和颗粒产品的技术。它能够使被包埋的物料与外界环境隔离,最大限度地保持其原有的性能和生物活性,防止营养物质破坏和损失,并具有缓释功能,是一项发展迅速的高新技术。原花青素(Procyanidins,简称PC)是在自然界中分布很广的聚多酚类混合物。该类化合物具有许多生物活性,其以低毒、高效、高生物利用率而著称,是一种极强的体内活性功能因子。许多研究表明,原花青素具有很强的清除自由基能力,其抗氧化,清除自由基能力是VE的50倍,VC的20倍。它能防治多种因自由基而引起的疾病,还具有改善人体微循环的功能。由于原花青素易受外界条件的影响,如易氧化,对光、热、pH值敏感等,且脂溶性差,使其广泛应用受到一定的限制。本研究通过微胶囊技术提高了原花青素的稳定性及在脂溶性介质中的溶解度,为拓宽其应用领域提供了一定的实验依据。1材料和方法1.1食品级原花青素:天津尖峰天然产物有限公司。乙基纤维素、麦芽糊精、阿拉伯胶、海藻酸钠、甲基纤维素、大豆蛋白、卵磷脂均为食品级。其它试剂均为分析纯。1.2仪器和检测设备DHG-9070A型电热恒温鼓风干燥箱:上海一恒科技有限公司;FJ-200高速分散均质机:上海标本模型厂制造;电子天平:上海精密科学仪器有限公司;721分光光度仪:上海光谱仪器有限公司;数显式电热恒温水浴锅:上海跃进医疗器械厂;恒温水浴振荡器:上海跃进医疗器械厂。1.3实验方法1.3.1微胶囊的制备原花青素微胶囊的制备工艺流程为:壁材A壁材B、C↓↓心材溶解→一次乳化→二次乳化→均质→干燥→微胶囊1.3.2试剂:5/5取1.0ml适当浓度样品溶液,置于25ml比色管中,再加入正丁醇-浓盐酸(V/V=95/5)试剂10.0ml,摇匀成均一体系。打开塞子放入97℃恒温水浴中,3min后塞紧塞子,加热40min后,打开塞子于自来水中冷却5min,用0.5cm比色皿盛装,以空白为基准,在550nm处测吸光度,由吸光度可从浓度标准曲线查出相应的原花青素含量。1.3.3花青素含量微胶囊化效果用包埋率来评定,计算公式如下:包埋率(%)=(1−产品表面原花青素的含量原花青素总含量)×100(%)=(1-产品表面原花青素的含量原花青素总含量)×100微胶囊产品中总原花青素含量的测定:准确称取0.1g微胶囊产品,加入适量蒸馏水使其充分溶解过滤,然后用无水乙醇定容至25ml,准确量取1ml滤液置于25ml比色管中。其余步骤同1.3.2。微胶囊产品中表面原花青素含量的测定:准确称取0.1g微胶囊产品,加入无水乙醇,反复振荡,然后过滤,定容至25ml,准确量取1ml滤液置于25ml比色管中。其余步骤同1.3.2。1.3.4胶囊的测定在25ml正己烷中加入0.1g原花青素微胶囊,放置于40℃恒温水浴振荡器中震荡2h,室温静置一段时间后,依据1.3.2进行测定。同时与未包埋的原花青素作对照试验。2结果与讨论2.1标准曲线的绘制精密称取干燥至恒重的原花青素标准品93.2mg放入25ml容量瓶中,加入少量蒸馏水,置于超声波发生器中振荡使其充分溶解,冷却后加蒸馏水稀释至刻度,摇匀。分别精密吸取1.0ml、2.0ml、3.0ml、4.0ml、5.0ml置于10ml容量瓶中,精密加水至刻度,摇匀。依据1.3.2法,以原花青素标准品浓度为横轴、吸光度为纵轴,利用最小二乘法绘制标准曲线。结果如图1所示。2.2单因素试验2.2.1最佳壁材组合的确定本研究的目的是将水溶性原花青素通过微胶囊技术使其能应用于油溶性食品的抗氧化,因此壁材的选择最为关键,考虑到所选壁材的经济性,可食用性,溶解性,成膜性,乳化性,贮存性等因素,对几种壁材进行分组试验(1)乙基纤维素+麦芽糊精+阿拉伯胶;(2)乙基纤维素+麦芽糊精+海藻酸钠;(3)乙基纤维素+麦芽糊精+大豆分离蛋白;(4)乙基纤维素+麦芽糊精+甲基纤维素。1~4组中的壁材分别作为工艺流程中的壁材C、B、A而加入。通过对包埋率的测定,筛选出最佳壁材组合。结果如图2所示。1组即阿拉伯胶+麦芽糊精+乙基纤维素作为壁材效果最好,实验得到的原花青素微胶囊的色泽、粒度均较好,其它组较差。2组制得的原花青素微胶囊的包埋率也很高,但在制备过程中,由于海藻酸钠的黏度较大,不利于大规模生产。所以选择1组为最佳的壁材组合。2.2.2乳化剂的选择本实验选择唯一一种使用量不受限制的天然乳化剂—卵磷脂作为乳化剂。2.2.3心材与壁材的质量比对包埋率的影响固定壁材乙基纤维素:麦芽糊精:阿拉伯胶之质量比为5∶3∶2,乳化剂加入量为0.3%(占心材的百分数)。按以下不同的心材与壁材的质量比进行试验,心材分别为壁材质量的10%、12.5%、15%、17.5%、20%、22.5%、25%,结果如图3所示。可见,随着心壁比的增加,包埋率逐渐增大,当心材占壁材的质量百分数达到15%时,包埋率最大,然后包埋率逐渐减小。这是由于心材量增加,而壁材量不变,因而壁材不能对心材进行充分包埋的结果。故选择15%作为最佳质量比。2.2.4乳化剂添加量对粒径和包埋率的影响固定壁材之间的比例,乙基纤维素:麦芽糊精:阿拉伯胶之质量比为5∶3∶2,心材占壁材的质量百分数为15%。分别以占心材质量的0.1%,0.2%,0.3%,0.4%,0.5%,0.6%,0.7%,0.8%,0.9%的乳化剂进行试验,结果如图4所示。总体来说,包埋率随着乳化剂加入量的增加而增大,但是当乳化剂加入量超过0.6%时,包埋率增长缓慢。因此本试验选用0.6%作为乳化剂的最佳加入量。2.3渠道b:自然正义,实践中选择模拟中心根据单因素试验结果:即乳化剂为卵磷脂;壁材组合为乙基纤维素,阿拉伯胶,麦芽糊精;心材占壁材的质量百分数为15%;乳化剂加入量为0.6%(占心材的百分数);又根据三种壁材各自的物性特点与所起的作用,确定三个实验因素的取值范围为乙基纤维素:30%~60%、阿拉伯胶:20%~50%、麦芽糊精:20%~50%。响应方程Y=68.35X1+85.56X2+82.95X3-8.14X1X2+20.4X1X3-6.54X2X3+172.29X1X2X3方程经t检验,置信度a=0.05,估计值与实验值之间差别不显著,即回归方程在置信度等于0.05时预测显著。为了便于直观分析,根据方程绘制单形内的等值线,如图5所示。根据等值线图可知,包埋率的较优区域出现在因素A坐标X1<1/2,因素B坐标X2<1/2,因素C坐标X3<1/2的区域。在此区域内选择模拟中心点,即为图中椭圆形的中心点,其坐标为(0.25,0.3333,0.4167),代入方程得到的预测值为87.02%。将坐标换算成实际百分数为:乙基纤维素25%,阿拉伯胶33.33%,麦芽糊精41.67%。做验证试验,测得包埋率为88.14%,与预测值的偏差为1.12%,小于5%(P>0.01),因此可用此方程对包埋率进行预测。2.4油溶性介质正己烷用量按1.3.4方法进行试验,微胶囊化后的原花青素在油溶性介质正己烷中的溶解度为87.1mg/g。而未包埋的原花青素的溶解度仅为43.5mg/g。3最佳配比的确定通过单因素实验确定微胶囊化工艺的最佳壁材组合为:乙基纤维素、阿拉伯胶、麦芽糊精;最佳的心材占壁材的质量百分数为15%;乳化剂