原花青素微膠囊化工藝的研究

原花青素微膠囊化工藝的研究

原花青素pc微膠囊造粒技術(shù)是將固體、氣體或液體材料包裹并將其放入微囊中，成為一種固體和顆粒產(chǎn)品的技術(shù)。它能夠使被包埋的物料與外界環(huán)境隔離,最大限度地保持其原有的性能和生物活性,防止?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)破壞和損失,并具有緩釋功能,是一項發(fā)展迅速的高新技術(shù)。原花青素(Procyanidins,簡稱PC)是在自然界中分布很廣的聚多酚類混合物。該類化合物具有許多生物活性,其以低毒、高效、高生物利用率而著稱,是一種極強(qiáng)的體內(nèi)活性功能因子。許多研究表明,原花青素具有很強(qiáng)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。它能防治多種因自由基而引起的疾病,還具有改善人體微循環(huán)的功能。由于原花青素易受外界條件的影響,如易氧化,對光、熱、pH值敏感等,且脂溶性差,使其廣泛應(yīng)用受到一定的限制。本研究通過微膠囊技術(shù)提高了原花青素的穩(wěn)定性及在脂溶性介質(zhì)中的溶解度,為拓寬其應(yīng)用領(lǐng)域提供了一定的實驗依據(jù)。1材料和方法1.1食品級原花青素:天津尖峰天然產(chǎn)物有限公司。乙基纖維素、麥芽糊精、阿拉伯膠、海藻酸鈉、甲基纖維素、大豆蛋白、卵磷脂均為食品級。其它試劑均為分析純。1.2儀器和檢測設(shè)備DHG-9070A型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱:上海一恒科技有限公司;FJ-200高速分散均質(zhì)機(jī):上海標(biāo)本模型廠制造;電子天平:上海精密科學(xué)儀器有限公司;721分光光度儀:上海光譜儀器有限公司;數(shù)顯式電熱恒溫水浴鍋:上海躍進(jìn)醫(yī)療器械廠;恒溫水浴振蕩器:上海躍進(jìn)醫(yī)療器械廠。1.3實驗方法1.3.1微膠囊的制備原花青素微膠囊的制備工藝流程為:壁材A壁材B、C↓↓心材溶解→一次乳化→二次乳化→均質(zhì)→干燥→微膠囊1.3.2試劑:5/5取1.0ml適當(dāng)濃度樣品溶液,置于25ml比色管中,再加入正丁醇-濃鹽酸(V/V=95/5)試劑10.0ml,搖勻成均一體系。打開塞子放入97℃恒溫水浴中,3min后塞緊塞子,加熱40min后,打開塞子于自來水中冷卻5min,用0.5cm比色皿盛裝,以空白為基準(zhǔn),在550nm處測吸光度,由吸光度可從濃度標(biāo)準(zhǔn)曲線查出相應(yīng)的原花青素含量。1.3.3花青素含量微膠囊化效果用包埋率來評定,計算公式如下:包埋率(%)=(1?產(chǎn)品表面原花青素的含量原花青素總含量)×100(%)=(1-產(chǎn)品表面原花青素的含量原花青素總含量)×100微膠囊產(chǎn)品中總原花青素含量的測定:準(zhǔn)確稱取0.1g微膠囊產(chǎn)品,加入適量蒸餾水使其充分溶解過濾,然后用無水乙醇定容至25ml,準(zhǔn)確量取1ml濾液置于25ml比色管中。其余步驟同1.3.2。微膠囊產(chǎn)品中表面原花青素含量的測定:準(zhǔn)確稱取0.1g微膠囊產(chǎn)品,加入無水乙醇,反復(fù)振蕩,然后過濾,定容至25ml,準(zhǔn)確量取1ml濾液置于25ml比色管中。其余步驟同1.3.2。1.3.4膠囊的測定在25ml正己烷中加入0.1g原花青素微膠囊,放置于40℃恒溫水浴振蕩器中震蕩2h,室溫靜置一段時間后,依據(jù)1.3.2進(jìn)行測定。同時與未包埋的原花青素作對照試驗。2結(jié)果與討論2.1標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制精密稱取干燥至恒重的原花青素標(biāo)準(zhǔn)品93.2mg放入25ml容量瓶中,加入少量蒸餾水,置于超聲波發(fā)生器中振蕩使其充分溶解,冷卻后加蒸餾水稀釋至刻度,搖勻。分別精密吸取1.0ml、2.0ml、3.0ml、4.0ml、5.0ml置于10ml容量瓶中,精密加水至刻度,搖勻。依據(jù)1.3.2法,以原花青素標(biāo)準(zhǔn)品濃度為橫軸、吸光度為縱軸,利用最小二乘法繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。結(jié)果如圖1所示。2.2單因素試驗2.2.1最佳壁材組合的確定本研究的目的是將水溶性原花青素通過微膠囊技術(shù)使其能應(yīng)用于油溶性食品的抗氧化,因此壁材的選擇最為關(guān)鍵,考慮到所選壁材的經(jīng)濟(jì)性,可食用性,溶解性,成膜性,乳化性,貯存性等因素,對幾種壁材進(jìn)行分組試驗(1)乙基纖維素+麥芽糊精+阿拉伯膠;(2)乙基纖維素+麥芽糊精+海藻酸鈉;(3)乙基纖維素+麥芽糊精+大豆分離蛋白;(4)乙基纖維素+麥芽糊精+甲基纖維素。1~4組中的壁材分別作為工藝流程中的壁材C、B、A而加入。通過對包埋率的測定,篩選出最佳壁材組合。結(jié)果如圖2所示。1組即阿拉伯膠+麥芽糊精+乙基纖維素作為壁材效果最好,實驗得到的原花青素微膠囊的色澤、粒度均較好,其它組較差。2組制得的原花青素微膠囊的包埋率也很高,但在制備過程中,由于海藻酸鈉的黏度較大,不利于大規(guī)模生產(chǎn)。所以選擇1組為最佳的壁材組合。2.2.2乳化劑的選擇本實驗選擇唯一一種使用量不受限制的天然乳化劑—卵磷脂作為乳化劑。2.2.3心材與壁材的質(zhì)量比對包埋率的影響固定壁材乙基纖維素:麥芽糊精:阿拉伯膠之質(zhì)量比為5∶3∶2,乳化劑加入量為0.3%(占心材的百分?jǐn)?shù))。按以下不同的心材與壁材的質(zhì)量比進(jìn)行試驗,心材分別為壁材質(zhì)量的10%、12.5%、15%、17.5%、20%、22.5%、25%,結(jié)果如圖3所示?？梢?隨著心壁比的增加,包埋率逐漸增大,當(dāng)心材占壁材的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)達(dá)到15%時,包埋率最大,然后包埋率逐漸減小。這是由于心材量增加,而壁材量不變,因而壁材不能對心材進(jìn)行充分包埋的結(jié)果。故選擇15%作為最佳質(zhì)量比。2.2.4乳化劑添加量對粒徑和包埋率的影響固定壁材之間的比例,乙基纖維素:麥芽糊精:阿拉伯膠之質(zhì)量比為5∶3∶2,心材占壁材的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為15%。分別以占心材質(zhì)量的0.1%,0.2%,0.3%,0.4%,0.5%,0.6%,0.7%,0.8%,0.9%的乳化劑進(jìn)行試驗,結(jié)果如圖4所示?？傮w來說,包埋率隨著乳化劑加入量的增加而增大,但是當(dāng)乳化劑加入量超過0.6%時,包埋率增長緩慢。因此本試驗選用0.6%作為乳化劑的最佳加入量。2.3渠道b:自然正義,實踐中選擇模擬中心根據(jù)單因素試驗結(jié)果:即乳化劑為卵磷脂;壁材組合為乙基纖維素,阿拉伯膠,麥芽糊精;心材占壁材的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為15%;乳化劑加入量為0.6%(占心材的百分?jǐn)?shù));又根據(jù)三種壁材各自的物性特點與所起的作用,確定三個實驗因素的取值范圍為乙基纖維素:30%~60%、阿拉伯膠:20%~50%、麥芽糊精:20%~50%。響應(yīng)方程Y=68.35X1+85.56X2+82.95X3-8.14X1X2+20.4X1X3-6.54X2X3+172.29X1X2X3方程經(jīng)t檢驗,置信度a=0.05,估計值與實驗值之間差別不顯著,即回歸方程在置信度等于0.05時預(yù)測顯著。為了便于直觀分析,根據(jù)方程繪制單形內(nèi)的等值線,如圖5所示。根據(jù)等值線圖可知,包埋率的較優(yōu)區(qū)域出現(xiàn)在因素A坐標(biāo)X1<1/2,因素B坐標(biāo)X2<1/2,因素C坐標(biāo)X3<1/2的區(qū)域。在此區(qū)域內(nèi)選擇模擬中心點,即為圖中橢圓形的中心點,其坐標(biāo)為(0.25,0.3333,0.4167),代入方程得到的預(yù)測值為87.02%。將坐標(biāo)換算成實際百分?jǐn)?shù)為:乙基纖維素25%,阿拉伯膠33.33%,麥芽糊精41.67%。做驗證試驗,測得包埋率為88.14%,與預(yù)測值的偏差為1.12%,小于5%(P>0.01),因此可用此方程對包埋率進(jìn)行預(yù)測。2.4油溶性介質(zhì)正己烷用量按1.3.4方法進(jìn)行試驗,微膠囊化后的原花青素在油溶性介質(zhì)正己烷中的溶解度為87.1mg/g。而未包埋的原花青素的溶解度僅為43.5mg/g。3最佳配比的確定通過單因素實驗確定微膠囊化工藝的最佳壁材組合為:乙基纖維素、阿拉伯膠、麥芽糊精;最佳的心材占壁材的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為15%;乳化劑