殼聚糖-阿拉伯膠復(fù)凝聚法制備BSA微膠囊

1、青島農(nóng)業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 題 目： 殼聚糖-阿拉伯膠復(fù)凝聚法制備BSA微膠囊姓 名： 學(xué) 院： 食品科學(xué)與工程學(xué)院 專 業(yè)： 食品科學(xué)與工程 班 級(jí)： 201001 學(xué) 號(hào)： 20105272 指導(dǎo)教師： 黃國(guó)清 2014 年 5 月 30 日目 錄中文摘要Abstract1引言11.1復(fù)凝聚方法概述11.1.1 復(fù)凝聚法制備微膠囊原理11.1.2 復(fù)凝聚法制備微膠囊步驟11.1.3 復(fù)凝聚法的優(yōu)勢(shì)11.1.4 復(fù)凝聚法常用壁材及研究進(jìn)展11.2 殼聚糖21.3 阿拉伯膠21.4 殼聚糖-阿拉伯膠復(fù)凝聚法在微膠囊上的應(yīng)用21.5 本論文的研究目的32 實(shí)驗(yàn)材料與方法42.1 實(shí)驗(yàn)試劑

2、42.2 實(shí)驗(yàn)儀器42.3 試驗(yàn)方法42.3.1 BSA微膠囊的制備工藝42.3.2 乳狀液穩(wěn)定性測(cè)定方法52.3.3 W/O型BSA乳狀液制備52.3.4 W/O/W型乳狀液制備62.3.5 BSA微膠囊的制備72.3.6 BSA測(cè)定方法72.3.7包埋率計(jì)算方法72.4數(shù)據(jù)處理83.結(jié)果與分析93.1 W/O型BSA乳狀液穩(wěn)定性研究93.1.1 BSA與大豆油比例對(duì)W/O型BSA乳狀液穩(wěn)定性影響93.1.2 乳化轉(zhuǎn)速對(duì)W/O型BSA乳狀液穩(wěn)定性影響93.1.3 乳化時(shí)間對(duì)W/O型BSA乳狀液穩(wěn)定性影響103.1.4 乳化溫度對(duì)W/O型BSA乳狀液穩(wěn)定性影響103.2 W/O/W型BSA乳狀

3、液穩(wěn)定性研究113.2.1 乳化溫度對(duì)W/O/W型BSA型BSA乳狀液穩(wěn)定性的影響113.2.2 乳化轉(zhuǎn)速對(duì)W/O/W型BSA乳狀液穩(wěn)定性的影響113.2.3 乳化時(shí)間對(duì)W/O/W型BSA乳狀液穩(wěn)定性的影響123.2.4 W/O型乳狀液與GA比例對(duì)W/O/W型BSA乳狀液穩(wěn)定性的影響133.3 GA-Ch復(fù)凝聚制備微膠囊工藝研究133.3.1 pH對(duì)BSA包埋效果的影響133.3.2 溫度對(duì)BSA包埋效果的影響143.3.3 轉(zhuǎn)速對(duì)BSA包埋效果的影響143.3.4 攪拌時(shí)間對(duì)BSA包埋效果的影響154結(jié)論16致謝17參考文獻(xiàn)18青島農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 殼聚糖-阿拉伯膠復(fù)凝聚法制備BSA微膠

4、囊殼聚糖-阿拉伯膠復(fù)凝聚法制備BSA微膠囊食品科學(xué)與工程 錢云指導(dǎo)教師 黃國(guó)清摘要：微膠囊技術(shù)是提高敏感成分穩(wěn)定性的一種重要方法，其中復(fù)凝聚法由于包埋效率高，條件溫和，具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，被廣泛應(yīng)用于功能性油脂和色素等成分的包埋。本文以殼聚糖和阿拉伯膠為壁材，以牛血清白蛋白（BSA）為模式芯材，采用復(fù)凝聚法制備BSA微膠囊。首先以乳化穩(wěn)定性檢測(cè)BSA乳狀液的乳化效果，研究溫度、時(shí)間、乳化轉(zhuǎn)速、BSA與大豆油體積比等對(duì)乳狀液乳化效果的影響；以包埋率檢測(cè)BSA微膠囊的包埋效果，研究溫度、時(shí)間、攪拌轉(zhuǎn)速、pH對(duì)BSA包埋效果的影響。結(jié)果表明，將1%BSA與大豆油以1:3體積比混合，45ºC、10

5、000r/min高速分散乳化40min，得到W/O型0.25% BSA乳狀液；將此乳狀液按與5%阿拉伯膠1:4比例混合，35ºC、9000r/min高速分散乳化30min，得到W/O/W型0.05% BSA乳狀液。最后，上述乳狀液再與1%殼聚糖1:1混合，pH4.5、25ºC、10000r/min高速分散乳化30min。此時(shí)包埋效果最好為69.11%。關(guān)鍵詞：殼聚糖；阿拉伯膠；牛血清白蛋白；復(fù)凝聚；微膠囊 Preparation of bovine serum albumin microcapsules by Chitosan Arabic gum coacervation

6、Student majoring in Food Science and Engineering Qian YunTutor Huang Guo-QingAbstract: Microencapsulation is recognized as an important way for improving the stability of sensitive compounds, among various microencapsulation techniques, complex coacervation has gained wide applications in the microe

7、ncapsulation of functional lipids, and pigments due to its high efficiency and mild conditions. In this paper, the author attempted to microencapsulate bovine serum albumin (BSA) by the coacervation between gum Arabic (GA) and chitosan (Ch). Through the measurement of emulsion stability, the effects

8、 of agitation speed, agitation duration, temperature, and soybean oil to BSA ratio on the emulsification of BSA were studied. The effects of reaction temperature, reaction duration, agitation, speed, and coacervation pH on the microencapsulation of BSA were investigated as well by using the microenc

9、apsulation efficiency as the index. It was found that the 0.25% BSA W/O emulsification was achieved at BSA/soybean oil ratio 1:3, emulsification temperature 45 ºC, agitation speed 10000rpm and agitation time 40 min; the emulsification of 0.05% W/O/W BSA was achieved at W/O emulsion/GA ratio 1:4

10、, emulsification temperature 35 ºC, agitation speed 9000rpm and agitation time 30min. Finally, it was found that the optimum conditions for BSA microencapsulation were W/O/W emulsion/Ch ratio 1:1, pH 4.5 and reaction at 25 ºC and 1000rpm agitation for 30min. Under these conditions, the mic

11、roencapsulation efficiency reached up to 69.11%. Key words: chitosan; Arabic gum; BSA; Coacervation; MicroencapsulationII1引言1.1復(fù)凝聚方法概述1.1.1 復(fù)凝聚法制備微膠囊原理在相反電荷的電解質(zhì)之間存在靜電相互作用，當(dāng)這兩種聚電解質(zhì)所帶的電荷數(shù)相等時(shí)，靜電作用最好，從而產(chǎn)生沉淀。復(fù)凝聚法制備微膠囊的原理主要就是這種靜電作用。在等電點(diǎn)的時(shí)候，包埋芯材效果最好 1。1.1.2 復(fù)凝聚法制備微膠囊步驟通過(guò)復(fù)凝聚法制得微膠囊主要有以下三個(gè)步驟：首先，芯材在一種電荷的聚解質(zhì)溶液中

12、進(jìn)行分散，然后，加入另一種帶相反電荷的聚電解質(zhì)溶液，最后，凝聚層的膠凝與固化。復(fù)凝聚法的所需條件有：兩種帶有相反電荷的聚電解質(zhì)溶液，使得正負(fù)電荷相等的最適混合比。此外，溫度必須達(dá)到最適，以促使復(fù)凝聚產(chǎn)物的形成2。1.1.3 復(fù)凝聚法的優(yōu)勢(shì)制備微膠囊的方法很多，但是復(fù)凝聚法擁有其他技術(shù)瞠乎其后的優(yōu)勢(shì)。其中最主要的是，它的操作簡(jiǎn)單，適用范圍廣泛，能夠適用于固體以及液體芯材的微膠囊包埋，而且其包埋的產(chǎn)率都相當(dāng)高，有報(bào)道的最大包埋率可達(dá)96%；此外，通過(guò)復(fù)凝聚方法制得的微膠囊結(jié)構(gòu)良好，并且能夠通過(guò)改變不同條件來(lái)控制其一部分性能3。這些優(yōu)勢(shì)使得復(fù)凝聚法在制備微膠囊方面獲得了廣泛的應(yīng)用?，F(xiàn)在，復(fù)凝聚法已被

13、用于多種成分的包埋，如，維生素、蛋白質(zhì)、胰島素等4。1.1.4 復(fù)凝聚法常用壁材及研究進(jìn)展壁材是指用于包覆、制備微膠囊的高分子材料，是微膠囊性能好壞的關(guān)鍵性因素。一般對(duì)壁材的要求有：不會(huì)對(duì)芯材的作用產(chǎn)生不利影響、能夠?qū)π静挠羞m當(dāng)?shù)尼尫判?、沒(méi)有毒性、粘度和溶解性要好、性質(zhì)要穩(wěn)定等。多數(shù)使用的壁材為水溶性的電解質(zhì)，其溶解后帶有電荷，根據(jù)其所帶的電荷的不同可以分為三類：陰性材料、陽(yáng)性材料、兩性材料5。1.2 殼聚糖殼聚糖（Chitosan，Ch）的相對(duì)分子質(zhì)量是1×105-3×105，是白色的或淡黃色的固體，呈透明狀。它的分子結(jié)構(gòu)類似于纖維素，是直鏈狀，殼聚糖的極性很強(qiáng)，容易結(jié)

14、晶，它不容易得到非晶態(tài)的原因是，熔點(diǎn)相當(dāng)高，高于其自身分解溫度6。Ch不溶于水和堿性溶液，但是溶解于酸性溶液，而且，在酸性溶液中，Ch的分子中的氨基會(huì)與酸溶液的質(zhì)子結(jié)合，從而使其本身帶正電荷 7。Ch在復(fù)凝聚制備微膠囊方面有很大的應(yīng)用前景，主要原因是，它是唯一的天然的帶正電的大分子材料，而且它無(wú)毒害，來(lái)源充分，能與多種材料相容，所以它在其他方面也獲得了極大的關(guān)注8。1.3 阿拉伯膠阿拉伯膠（Arabic gum，GA）原產(chǎn)于非洲，是一種分泌物，主要是由于豆科類植物在逆境生存或者受到創(chuàng)傷導(dǎo)致的9。在結(jié)構(gòu)上，GA由于帶有酸性的基團(tuán)，所以它的溶液也明顯呈酸性，一般在pH2-3左右，酸穩(wěn)定性程度較高；

15、此外，在外表結(jié)構(gòu)上GA還帶有糖類物質(zhì)，以及蛋白類物質(zhì)。這是GA有相當(dāng)好的親水親油性的重要原因。對(duì)于復(fù)凝聚反應(yīng)來(lái)說(shuō)，GA是非常好的天然的水包油型乳化穩(wěn)定劑 10。1.4 殼聚糖-阿拉伯膠復(fù)凝聚法在微膠囊上的應(yīng)用目前關(guān)于GA-Ch復(fù)凝聚法的研究主要集中在制備微膠囊和研究不同因素對(duì)微膠囊的影響。Espinosa-Andrews H等以Ch和GA為壁材，通過(guò)復(fù)凝聚的方法制備微膠囊。研究不同的pH（3.0、4.5、6.0）對(duì)于微膠囊的性質(zhì)和結(jié)構(gòu)的影響。當(dāng)pH4.5時(shí)，儲(chǔ)存量值的最大和最小值和粒子的最小值都達(dá)到。凝聚物的結(jié)構(gòu)是類似海綿狀的，而且pH對(duì)這一結(jié)構(gòu)有很大的影響，在pH4.5時(shí)該凝聚物結(jié)構(gòu)最致密，

16、液泡的組成最小11。MsChakis T等研究在pH是3時(shí)，GA與Ch的體積比例對(duì)乳劑性質(zhì)的影響。一般來(lái)說(shuō)，這一影響是很大的。此外，GA與Ch的比例不僅對(duì)對(duì)乳劑性質(zhì)，對(duì)乳劑的性能、微觀結(jié)構(gòu)、微膠囊的粒徑影響都很大。通過(guò)測(cè)定電動(dòng)勢(shì)、流變數(shù)據(jù)、粒子分析、宏觀相分離和微觀結(jié)構(gòu)觀看得到比例的大小對(duì)乳劑性質(zhì)的影響趨勢(shì)12。Avadi M R等以Ch和GA為壁材，胰島素為芯材，通過(guò)復(fù)凝聚的方法制備胰島素微粒。實(shí)驗(yàn)方法是，通過(guò)23析因設(shè)計(jì)。參考標(biāo)準(zhǔn)是，胰島素包埋效率。最終確定出哪些因素對(duì)胰島素納米粒子產(chǎn)生影響。實(shí)驗(yàn)測(cè)得，最佳的胰島素納米粒子釋放pH為5.9和8.8，這一結(jié)果與Ch在不同介質(zhì)中的溶解度不同有關(guān)

17、13。王津等用GA和Ch作為壁材，5-FU為芯材，為獲得緩釋效果，通過(guò)復(fù)凝聚工藝制得微膠囊。工藝標(biāo)準(zhǔn)是，藥物包埋率；實(shí)驗(yàn)方法是，L9(34)正交實(shí)驗(yàn)，最后得出最優(yōu)的工藝條件。然后，用最優(yōu)的條件來(lái)制5-FU微微囊，通過(guò)測(cè)量可知，最終產(chǎn)品的抗氧化能力非常好，表面形態(tài)也良好。最后通過(guò)體外施放來(lái)判斷出微膠囊擁有很好的緩釋作用 14。1.5 本論文的研究目的牛血清白蛋白（bovine serum albumin，BSA）由于本身具有的多種功能，在食品、醫(yī)學(xué)、生物等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，但是，因?yàn)樗姆浅Ｃ舾械奶匦?，如不能再溫度高、濕度高的環(huán)境中放置，不能喝金屬類物質(zhì)接觸，否則就會(huì)變性。這種特性使得它不能被

18、充分應(yīng)用 15。而B(niǎo)SA微膠囊化則很好地避免這些缺陷，達(dá)到對(duì)BSA的充分利用。微膠囊化是一種能夠提高敏感芯材成分穩(wěn)定性的最好方法，而復(fù)凝聚法就是一種條件最溫和的微膠囊化方法。這種通過(guò)復(fù)凝聚法制得的微膠囊，它的芯材不會(huì)接觸不利環(huán)境從而發(fā)生變質(zhì)，具有很好的保護(hù)效果，從而使得芯材能夠在不同環(huán)靜中發(fā)生作用 16。截止到目前，還沒(méi)有見(jiàn)到關(guān)于GA-Ch復(fù)凝聚法制得BSA微膠囊的報(bào)道。所以，本課題選擇殼聚糖和阿拉伯膠作為壁材成分2，經(jīng)過(guò)復(fù)凝聚工藝制備BSA微膠囊。通過(guò)分析不同制備條件對(duì)微囊的包埋率的影響以選擇出最好的制備工藝條件。本文對(duì)敏感類物質(zhì)BSA的研究和應(yīng)用提供了理論基礎(chǔ)。2 實(shí)驗(yàn)材料與方法2.1 實(shí)

19、驗(yàn)試劑殼聚糖（粘度500mPas）（AR）濰坊海之源有限公司阿拉伯膠（AR）上海國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司BSA（AR）國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司鹽酸（AR）萊陽(yáng)市康德化工有限公司氫氧化鈉（AR）上海國(guó)藥試劑有限公司大豆油風(fēng)益貿(mào)易私人有限公司2.2 實(shí)驗(yàn)儀器HH-S2數(shù)顯恒溫水浴鍋金壇市醫(yī)療儀器廠90-3型雙向定時(shí)恒溫磁力攪拌器上海滬分析儀器廠有限公司UV2000紫外分光光度計(jì)上海尤尼柯儀器有限公司電子天平上海奧豪斯公司低速大容量離心機(jī)上海安亭科學(xué)儀器廠DELTA 320 PH計(jì)上海梅特勒托利多公司數(shù)顯高速分散均質(zhì)機(jī)上海標(biāo)本模型廠2.3 試驗(yàn)方法2.3.1 BSA微膠囊的制備工藝由于復(fù)凝聚反應(yīng)主要

20、用于油溶性芯材的包埋，因此在包埋水溶性芯材BSA 時(shí)，需要先將其轉(zhuǎn)化為油包水（W/O）型乳狀液，然后再通過(guò)乳化反應(yīng)得到水包油包水（W/O/W）型乳狀液，最后，經(jīng)過(guò)復(fù)凝聚反應(yīng)制備BSA微膠囊。本文選用大豆油來(lái)制備W/O型BSA乳狀液，然后再以GA為乳化劑，制備W/O/W型乳狀液，最后通過(guò)調(diào)節(jié)乳狀液的pH值，使GA與Ch發(fā)生復(fù)凝聚反應(yīng)，從而達(dá)到BSA包埋的目的。BSA的包埋流程如圖1所示。圖1 GA-Ch復(fù)凝聚反應(yīng)制備BSA微膠囊的流程Figure 1 Flow chart for BSA microcapsule preparation by GA-Ch coacervation2.3.2 乳狀

21、液穩(wěn)定性測(cè)定方法2.3.2.1 W/O型BSA乳狀液穩(wěn)定性測(cè)定方法在離心管中加入一定量的W/O乳狀液，4000r/min的轉(zhuǎn)速下，離心15min，讀取頂部析出的油相的體積17。用以下方程式計(jì)算穩(wěn)定性：2.3.2.2 W/O/W型BSA乳狀液穩(wěn)定性測(cè)定方法W/O/W乳狀液的乳層保留率的測(cè)定方法與上相同，在條件為2000r/min的轉(zhuǎn)速下離心15min17。相應(yīng)的計(jì)算公式為：2.3.3 W/O型BSA乳狀液制備以1%BSA為水相，大豆油為油相，將兩者以一定體積比混合，在一定水浴溫度條件下，高速分散乳化一段時(shí)間，形成均勻的乳狀液。2.3.3.1 BSA與大豆油比例對(duì)W/O型BSA乳狀液穩(wěn)定性影響將1

22、%BSA溶液與大豆油分別按照1:1、1:1.5、1:2、1:2.5、1:3比例混合，在25ºC，10000r/min條件下高速分散20min，獲得均勻的W/O乳狀液，采用2.3.2.1方法測(cè)其穩(wěn)定性。2.3.3.2 乳化轉(zhuǎn)速對(duì)W/O型BSA乳狀液穩(wěn)定性影響將1%BSA溶液與大豆油按照1:1.5比例混合，在25ºC條件下，分別以7000r/min、8000r/min、9000r/min、10000r/min、11000r/min、12000r/min、13000r/min轉(zhuǎn)速高速分散20min，獲得均勻的W/O乳狀液，然后采用2.3.2.1方法測(cè)其穩(wěn)定性。2.3.3.3 乳化

23、時(shí)間對(duì)W/O型BSA乳狀液穩(wěn)定性影響將1%BSA溶液與大豆油按照1:1.5比例混合，在25ºC，10000r/min條件下分別高速分散10min、20min、30min、40min、50min，獲得均勻的W/O乳狀液，然后采用2.3.2.1方法測(cè)其穩(wěn)定性。2.3.3.4 乳化溫度對(duì)W/O型BSA乳狀液穩(wěn)定性影響將1%BSA溶液與大豆油按照1:1.5比例混合，分別在25ºC、35ºC、45ºC、55ºC、65ºC，10000r/min條件下高速分散20min，獲得均勻的W/O乳狀液，然后采用2.3.2.1方法測(cè)其穩(wěn)定性。2.3.4 W/

24、O/W型乳狀液制備將制備的W/O乳狀液按一定體積比與5%GA溶液混合，乳化一段時(shí)間，形成均勻W/O/W型BSA乳狀液。2.3.4.1 乳化溫度對(duì)W/O/W型BSA乳狀液穩(wěn)定性影響將W/O乳狀液與5%GA溶液按照1:4比例混合，分別在25ºC、35ºC、45ºC、55ºC、65ºC，10000r/min的條件下，高速分散20min，獲得均勻的W/O/W型BSA乳狀液，然后采用2.3.2.2方法測(cè)其穩(wěn)定性。2.3.4.2 乳化轉(zhuǎn)速對(duì)W/O/W型BSA乳狀液穩(wěn)定性影響將W/O乳狀液與5%GA溶液按照1:4比例混合，在25ºC的條件下，分別以

25、7000r/min、8000r/min、9000r/min、10000r/min、11000r/min、12000r/min、13000r/min轉(zhuǎn)速，高速分散20min，獲得均勻的W/O/W型BSA乳狀液，然后采用2.3.2.2方法測(cè)其穩(wěn)定性。2.3.4.3 乳化時(shí)間對(duì)W/O/W型BSA乳狀液穩(wěn)定性影響將W/O乳狀液與5%GA溶液按照1:4比例混合，在25ºC、10000r/min條件下，分別高速分散10min、20min、30min、40min、50min、60min，獲得均勻的W/O/W型BSA乳狀液，然后采用2.3.5方法測(cè)其穩(wěn)定性。2.3.4.4 W/O乳狀液與GA比例對(duì)W

26、/O/W型BSA乳狀液穩(wěn)定性影響將W/O乳狀液與5%GA溶液分別按照1:1、1:2、1:3、1:4、1:5、1:6比例混合，在25ºC，10000r/min條件下高速分散20min，獲得均勻的W/O/W型BSA乳狀液，然后采用2.3.2.2方法測(cè)其穩(wěn)定性。2.3.5 BSA微膠囊的制備2.3.5.1 pH對(duì)BSA包埋效果的影響將濃度為1%的Ch溶液與W/O/W型BSA乳狀液等體積混合，用鹽酸和氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH分別至3.0、3.5、4.0、4.5、5.0、5.5和6.0，在25ºC、10000r/min條件下高速分散20min，然后采用2.3.6方法測(cè)其包埋率。2.3.5.2

27、 攪拌溫度對(duì)BSA包埋效果的影響將濃度為1%的Ch溶液與W/O/W型BSA乳狀液等體積混合，用鹽酸和氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH到4.5，分別在25ºC、35ºC、45ºC、55ºC、65ºC，10000r/min條件下高速分散20min，然后采用2.3.6測(cè)其包埋率。2.3.5.3 攪拌轉(zhuǎn)速對(duì)BSA包埋效果的影響將濃度為1%的Ch溶液與W/O/W型BSA乳狀液等體積混合，用鹽酸和氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH到4.5，25ºC條件下，分別在8000r/min、9000r/min、10000r/min、11000r/min、12000r/min、13000r/

28、min轉(zhuǎn)速下高速分散20min，然后采用2.3.6測(cè)其包埋率。2.3.5.4 攪拌時(shí)間對(duì)BSA包埋效果的影響將濃度為1%的Ch溶液與W/O/W型BSA乳狀液等體積混合，用鹽酸和氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH到4.5，25ºC、10000r/min條件下，分別高速分散10min、20min、30min、40min、50min、60min，然后采用2.3.6測(cè)其包埋率。2.3.6 BSA測(cè)定方法將GA/Ch復(fù)凝聚反應(yīng)后的乳狀液在4000r/min，10min條件下離心。根據(jù)考馬斯亮藍(lán)法制出BSA標(biāo)準(zhǔn)曲線，將離心后上清液的吸光度值帶入曲線公式，計(jì)算出相應(yīng)BSA濃度，進(jìn)而計(jì)算出上清液中的BSA質(zhì)量。2.3

29、.7包埋率計(jì)算方法根據(jù)上清液中BSA質(zhì)量和離心液BSA總質(zhì)量，按照如下公式計(jì)算包埋率18：2.4 數(shù)據(jù)處理每次單因素實(shí)驗(yàn)都測(cè)定3次，結(jié)果用x表示，然后運(yùn)用SPSS軟件進(jìn)行顯著性分析，當(dāng)顯著水平小于0.05時(shí)，則認(rèn)為數(shù)據(jù)間有顯著性差異。3.結(jié)果與分析3.1 W/O型BSA乳狀液穩(wěn)定性研究3.1.1 BSA與大豆油比例對(duì)W/O型BSA乳狀液穩(wěn)定性影響B(tài)SA與大豆油比例對(duì)W/O型BSA乳狀液穩(wěn)定性影響如圖2。圖2 BSA與大豆油比例對(duì)W/O型BSA乳狀液穩(wěn)定性的影響Fig.2 Effect of BSA to soybean oil ratio on the stability of W/O BSA

30、 emulsions由圖2可知，BSA與大豆油的比例對(duì)乳狀液穩(wěn)定性影響較大，隨著B(niǎo)SA與大豆油比例值減小其乳狀液穩(wěn)定性逐漸增加。在比例為1：3時(shí)，穩(wěn)定性最好，且與其它比例的乳狀液的穩(wěn)定性均具有顯著性差異（P<0.05）。這是由于當(dāng)水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)減少時(shí)，乳狀液滴之間不易相互碰撞而聚集下沉19。而且實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)繼續(xù)增加大豆油體積時(shí)，會(huì)出現(xiàn)攪拌無(wú)法均勻的現(xiàn)象。所以，確定BSA與大豆油比例1:3是最佳乳化比例。3.1.2 乳化轉(zhuǎn)速對(duì)W/O型BSA乳狀液穩(wěn)定性影響乳化轉(zhuǎn)速對(duì)W/O型BSA乳狀液穩(wěn)定性影響如圖3。由圖3可知，乳化轉(zhuǎn)速對(duì)W/O型BSA乳狀液穩(wěn)定性影響較大，穩(wěn)定性隨著轉(zhuǎn)速的增加而先增加后減

31、小，其中10000r/min的穩(wěn)定性最大，且與其它轉(zhuǎn)速的乳狀液的穩(wěn)定性均具有顯著性差異（P<0.05）。這是因?yàn)槿闋钜菏艿搅Φ淖饔?，BSA分子露出了許多的結(jié)合點(diǎn)，利于油滴的作用，從而加速了乳狀液的形成效率，加強(qiáng)了穩(wěn)定性20。所以，確定10000r/min為W/O乳狀液的最佳乳化轉(zhuǎn)速。圖3 乳化轉(zhuǎn)速對(duì)W/O型BSA乳狀液穩(wěn)定性的影響Fig.3 Effect of emulsifying speed on the stability of W/O BSA emulsions3.1.3 乳化時(shí)間對(duì)W/O型BSA乳狀液穩(wěn)定性影響乳化時(shí)間對(duì)W/O型BSA乳狀液穩(wěn)定性影響如圖4。圖4 乳化時(shí)間對(duì)W/

32、O型BSA乳狀液穩(wěn)定性的影響Fig.4 Effect of emulsifying time on the stability of W/O BSA emulsions由圖4可知，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，W/O型BSA乳狀液的穩(wěn)定性呈先增加再減小的趨勢(shì)，40min時(shí)穩(wěn)定性達(dá)到最大，且與其它時(shí)間的乳狀液的穩(wěn)定性均具有顯著性差異（P<0.05）。當(dāng)時(shí)間為50min時(shí)，穩(wěn)定性又稍有減小，這是由于長(zhǎng)時(shí)間的攪拌，可能液滴之間彼此開(kāi)始聚集，影響了乳狀液的形成，致使50min時(shí)形成的乳狀液穩(wěn)定性又減小20。所以，確定40min為W/O乳狀液的最佳乳化時(shí)間。3.1.4 乳化溫度對(duì)W/O型BSA乳狀液穩(wěn)定性影響乳

33、化溫度對(duì)W/O型BSA乳狀液穩(wěn)定性影響如圖5。由圖5可知，隨著溫度的升高，穩(wěn)定性總體呈增加趨勢(shì)，45ºC、55ºC、65ºC3者乳狀液的穩(wěn)定性沒(méi)有顯著性差異，但45ºC的穩(wěn)定性最大，與25ºC、35ºC的乳狀液的穩(wěn)定性有顯著性差異（P<0.05）。這是由于BSA分子是一種蛋白質(zhì)分子，蛋白質(zhì)分子在溫度過(guò)高或過(guò)低時(shí)都會(huì)發(fā)生變性，所以，BSA分子在溫度升高后發(fā)生了輕微的變性，分子部分展開(kāi)，暴露出了增水基團(tuán)，其能夠幫助蛋白質(zhì)與油滴結(jié)合，從而促進(jìn)了乳狀液的形成，進(jìn)而穩(wěn)定性提高。但當(dāng)溫度超過(guò)45ºC時(shí)，疏水基團(tuán)開(kāi)始暴露，蛋白質(zhì)分子

34、彼此發(fā)生聚集，影響乳化效果20。所以，確定45ºC為W/O乳狀液的最佳乳化溫度。圖5 乳化溫度對(duì)W/O型BSA乳狀液穩(wěn)定性的影響Fig.5 Effect of emulsifying temperature on the stability of W/O BSA emulsions3.2 W/O/W型BSA乳狀液穩(wěn)定性研究3.2.1 乳化溫度對(duì)W/O/W型BSA型BSA乳狀液穩(wěn)定性的影響乳化溫度對(duì)W/O/W型BSA乳狀液穩(wěn)定性的影響如圖6。圖6 乳化溫度對(duì)W/O/W型BSA乳狀液穩(wěn)定性的影響Fig.6 Effect of emulsifying temperature on the

35、stability of W/O/W BSA emulsions由圖6可知，隨著溫度的升高，乳狀液的穩(wěn)定性總體呈減小趨勢(shì)，65ºC的穩(wěn)定性與其它溫度均有顯著性差異（P<0.05），25ºC、35ºC、45ºC、55ºC四者的穩(wěn)定性沒(méi)有顯著差異，但35ºC的穩(wěn)定性最大。這是因?yàn)闇囟壬?，?huì)促進(jìn)布朗運(yùn)動(dòng)，所以，液滴會(huì)加快速度運(yùn)動(dòng)，彼此之間更易碰撞，從而聚集，最終導(dǎo)致乳狀液穩(wěn)定性下降21。所以確定35ºC為W/O/W型BSA乳狀液乳化的最佳溫度。3.2.2 乳化轉(zhuǎn)速對(duì)W/O/W型BSA乳狀液穩(wěn)定性的影響乳化轉(zhuǎn)速對(duì)W/O/W型

36、BSA乳狀液穩(wěn)定性的影響如圖7。圖7 乳化轉(zhuǎn)速對(duì)W/O/W型BSA乳狀液穩(wěn)定性的影響Fig.7 Effect of emulsifying speed on the stability of W/O/W BSA emulsions由圖7可知，乳化轉(zhuǎn)速對(duì)W/O/W型BSA乳狀液穩(wěn)定性有很明顯的影響，隨著轉(zhuǎn)速的增加，穩(wěn)定性呈先增加后減小的趨勢(shì)。轉(zhuǎn)速為9000 r/min 的穩(wěn)定性最大，且與其它轉(zhuǎn)速的乳狀液的穩(wěn)定性均具有顯著性差異（P<0.05）。8000r/min、10000r/min、11000r/min、12000r/min、13000r/min5者沒(méi)有顯著性差異。所以，9000r/mi

37、n是W/O/W型BSA乳狀液乳化的最佳轉(zhuǎn)速。3.2.3 乳化時(shí)間對(duì)W/O/W型BSA乳狀液穩(wěn)定性的影響乳化時(shí)間對(duì)W/O/W型BSA乳狀液穩(wěn)定性的影響如圖8。圖8 乳化時(shí)間對(duì)W/O/W型BSA乳狀液穩(wěn)定性的影響Fig.8 Effect of emulsifying time on the stability of W/O/W BSA emulsions如圖8可知，隨著時(shí)間的增加，乳狀液的穩(wěn)定性呈先增加后減小的趨勢(shì)，其中，30min的穩(wěn)定性最大，且與其它時(shí)間的乳狀液穩(wěn)定性均有顯著性差異（P<0.05）。這主要是因?yàn)槿榛瘯r(shí)間過(guò)短，乳化不夠充分。乳化時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，超過(guò)30min時(shí)，可能會(huì)有一定的揮發(fā)

38、，所以乳化時(shí)間越長(zhǎng)揮發(fā)量越大，進(jìn)而穩(wěn)定性就變小21。所以確定30min為W/O/W型BSA乳狀液乳化的最佳時(shí)間。3.2.4 W/O型乳狀液與GA比例對(duì)W/O/W型BSA乳狀液穩(wěn)定性的影響W/O型乳狀液與GA比例對(duì)W/O/W型BSA乳狀液的影響如圖9。圖9 W/O型乳狀液與GA比例對(duì)W/O/W型BSA乳狀液穩(wěn)定性的影響Fig.9 Effect of W/O emulsions to GA ratio on the stability of BSA emulsions由圖9可知，W/O/W型BSA乳狀液穩(wěn)定性隨著比例的增加而先增加后減小，在比例1:4時(shí)穩(wěn)定性最大，且與其它比例的乳狀液的穩(wěn)定性均有顯

39、著性差異（P<0.05）。因此，W/O/W型BSA乳狀液乳化的最佳比例是1:4。3.3 GA/Ch復(fù)凝聚制備微膠囊工藝研究3.3.1 pH對(duì)BSA包埋效果的影響pH對(duì)BSA包埋效果的影響見(jiàn)圖10。圖10 pH對(duì)BSA包埋效果的影響Fig.10 Effect of pH on the microencapsulation of BSA由圖10可知，隨著pH的增加，包埋率先增加再減小，當(dāng)pH4.5時(shí)，包埋率最大，且與其它pH的包埋率均有顯著性差異（P<0.05）。這是由于GA和Ch復(fù)凝聚反應(yīng)制備微膠囊的原理就是主要依據(jù)靜電相互作用，所以復(fù)凝聚反應(yīng)的pH直接決定了這種靜電相互作用的能力，

40、影響了包埋效果。當(dāng)pH4.5時(shí)，GA與Ch兩者所帶的電荷數(shù)相等，達(dá)到靜電平衡，靜電作用最強(qiáng)，包埋率最高，當(dāng)pH增大或降低時(shí)，都不會(huì)達(dá)到靜電平衡，靜電作用較小，不利于反應(yīng)22。因此，GA/Ch復(fù)凝聚反應(yīng)的最佳pH為4.5。3.3.2 溫度對(duì)BSA包埋效果的影響溫度對(duì)BSA包埋效果的影響見(jiàn)圖11。圖11 溫度對(duì)BSA包埋效果的影響Fig.11 Effect of temperature on microencapsulation of BSA如圖11可知，隨著溫度的升高，微膠囊的包埋率呈減小趨勢(shì)，25ºC的包埋率最大，且與其它溫度的包埋率均有顯著性差異（P<0.05）。這說(shuō)明在適當(dāng)

41、的溫度下，Ch與GA分子運(yùn)動(dòng)速度不快，能在BSA周圍最多的聚集，進(jìn)行復(fù)凝聚反應(yīng)，促進(jìn)微膠囊的形成，當(dāng)溫度升高時(shí)，Ch與GA分子熱運(yùn)動(dòng)速度加快，不易在BSA周圍聚集，進(jìn)而包埋率下降23。由此，GA/Ch復(fù)凝聚反應(yīng)的最佳溫度為25ºC。3.3.3 轉(zhuǎn)速對(duì)BSA包埋效果的影響轉(zhuǎn)速對(duì)BSA包埋效果的影響見(jiàn)圖12。如圖12可知，隨著轉(zhuǎn)速的增加，包埋率呈先增加后減小的趨勢(shì)，10000r/min的包埋率最大，且與其它轉(zhuǎn)速的包埋率均具有顯著性差異（P<0.05）。這是由于攪拌速度過(guò)慢，GA和Ch無(wú)法充分反應(yīng)，并且GA和Ch形成的復(fù)凝物會(huì)附著在微膠囊的表面。攪拌速度過(guò)快，則導(dǎo)致反應(yīng)產(chǎn)生的微膠囊到

42、處飛濺，并且大量氣孔會(huì)出現(xiàn)在微膠囊表面，不利于微膠囊產(chǎn)品的收集24。所以，10000r/min為GA/Ch復(fù)凝聚反應(yīng)的最佳轉(zhuǎn)速。圖12 轉(zhuǎn)速對(duì)BSA包埋效果的影響Fig.12 Effect of speed on the microencapsulation of BSA3.3.4 攪拌時(shí)間對(duì)BSA包埋效果的影響攪拌時(shí)間對(duì)BSA包埋效果的影響見(jiàn)圖13。圖13 攪拌時(shí)間對(duì)BSA包埋效果的影響Fig.13 Effect of time on the microencapsulation of BSA由圖13可知，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，包埋率呈先增加再減小的趨勢(shì)，30min時(shí)包埋率最大，且與其它時(shí)間的包埋

43、率均具有顯著性差異（P<0.05）。這是因?yàn)殡S著反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)，GA和Ch分子與BSA顆?？梢猿浞纸佑|發(fā)生反應(yīng)形成微膠囊，時(shí)間越長(zhǎng)，形成的微膠囊的數(shù)目越多，提高了微膠囊的包埋率。當(dāng)時(shí)間繼續(xù)延長(zhǎng)時(shí)，已經(jīng)形成的微膠囊會(huì)由于劇烈的持續(xù)攪拌，囊膜變的細(xì)薄，BSA易沖破壁材而出，所以微膠囊包埋率開(kāi)始下降23。因此，30min為GA/Ch復(fù)凝聚反應(yīng)的最佳時(shí)間。4結(jié)論本文主要探究了GA與Ch復(fù)凝聚法制備BSA微膠囊的三個(gè)主要工藝步驟，通過(guò)單因素試驗(yàn)，尋找最適工藝條件，制備出包埋率較高的BSA微膠囊。本論文主要研究結(jié)果如下：首先，制備W/O型BSA乳狀液，以乳狀液穩(wěn)定性為監(jiān)測(cè)指標(biāo)，通過(guò)單因素試驗(yàn)，研究溫

44、度、BSA與大豆油體積比例、時(shí)間、轉(zhuǎn)速對(duì)乳狀液穩(wěn)定性的影響。結(jié)果表明，將1%BSA與大豆油以1:3體積比混合，45ºC、10000r/min高速分散乳化40min，得到乳化效果最好的W/O型0.25%BSA乳狀液。然后，制備W/O/W型BSA乳狀液，也以乳狀液穩(wěn)定性為監(jiān)測(cè)指標(biāo)，通過(guò)單因素試驗(yàn)，研究W/O乳狀液與GA體積比例、溫度、時(shí)間、轉(zhuǎn)速對(duì)乳狀液穩(wěn)定性的影響。結(jié)果表明，將W/O型乳狀液按與5%阿拉伯膠1:4比例混合，35ºC、9000r/min高速分散乳化30min，得到乳化效果最好的W/O/W型0.05%BSA乳狀液。最后，在上述W/O/W型BSA乳狀液中加入Ch，復(fù)凝

45、聚法制備BSA微膠囊。分析方法也是通過(guò)單因素試驗(yàn)，研究pH、溫度、時(shí)間、轉(zhuǎn)速對(duì)包埋率的影響。結(jié)果表明，W/O/W型乳狀液與1%殼聚糖1:1混合，pH4.5、25ºC、10000r/min高速分散乳化30min。此時(shí)包埋效果最好為69.11%。 致謝本論在經(jīng)過(guò)兩個(gè)月的努力下終于完成，在此向所有關(guān)心、幫助過(guò)我的老師和學(xué)姐，同學(xué)表示最誠(chéng)摯的謝意！首先感謝黃國(guó)清老師對(duì)我的幫助。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，老師關(guān)注實(shí)驗(yàn)的每一步進(jìn)展，幫助我開(kāi)拓思路，培養(yǎng)了我獨(dú)立思考和查閱文獻(xiàn)的能力。從選題到最后定稿，都傾注了老師大量的心血。不僅在學(xué)習(xí)方面，黃老師在工作和其他方面，也給予我許多的幫助。尤其是他耐心的輔導(dǎo)和寶貴的

46、意見(jiàn)保證了我的畢業(yè)設(shè)計(jì)課題的按期完成。其次，非常感謝程玲云學(xué)姐的熱情幫助，她不辭辛苦的為我準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)過(guò)程中所用到的儀器試劑，并耐心的教我儀器的使用方法，為我完成這篇論文提供了巨大的支持。在此表示衷心的感謝！在此，還要感謝在我實(shí)驗(yàn)和寫(xiě)論文的過(guò)程中，給予我?guī)椭椭С止膭?lì)的同學(xué)。他們給我提出了許多寶貴的意見(jiàn)和幫助。使我能夠順利完成實(shí)驗(yàn)和論文。最后，再次感謝所有提供給我?guī)椭椭С值睦蠋?，學(xué)姐和同學(xué)。參考文獻(xiàn)1 孫興麗.大豆分離蛋白/殼聚糖復(fù)凝聚辣椒紅色素微膠囊的制備及表征D.青島：青島農(nóng)業(yè)大學(xué)，2013.2 王國(guó)志.殼聚糖與阿拉伯膠的復(fù)凝聚及其微囊的制備D.哈爾濱：黑龍江大學(xué)，2013.3 孫麗建，趙學(xué)

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