醇提超臨界蜂膠剩余物的性質(zhì)及其微膠囊粉末的制備

吉 挺，李文艷，岑 寧，吳宏安

(揚(yáng)州大學(xué)動(dòng)物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，江蘇 揚(yáng)州 225009)

醇提超臨界蜂膠剩余物的性質(zhì)及其微膠囊粉末的制備

吉 挺，李文艷，岑 寧，吳宏安

(揚(yáng)州大學(xué)動(dòng)物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，江蘇 揚(yáng)州 225009)

對(duì)超臨界蜂膠的利用價(jià)值及其應(yīng)用進(jìn)行探討。采用HPLC法、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)法對(duì)蜂膠黃酮種類、總黃酮含量和抗氧化能力進(jìn)行測(cè)定，采用冷凍干燥法對(duì)剩余物進(jìn)行包埋。結(jié)果表明：醇提超臨界萃取蜂膠剩余物的總黃酮含量為118.798mg/kg，與醇提蜂膠接近；不同蜂膠品對(duì)油脂的過(guò)氧化保護(hù)作用的強(qiáng)弱順序是醇提蜂膠＞醇提超臨界萃取蜂膠剩余物＞超臨界蜂膠，說(shuō)明超臨界蜂膠剩余物也有一定的抗氧化作用；包埋后制備出的微膠囊產(chǎn)品粉質(zhì)細(xì)膩、質(zhì)地疏松，包埋率可達(dá)到69.87%。

蜂膠；再利用；總黃酮；抗氧化；微膠囊

蜂膠是一種獨(dú)特而寶貴的天然資源，是蜜蜂(Apis mellifera)從膠源植物的芽苞或樹(shù)干上采集的樹(shù)脂，再混入其上顎腺分泌物和蜂蠟等形成的一種芳香味膠狀固體。經(jīng)研究證明，蜂膠具有顯著的抗菌、抗病毒、抗氧化、降血糖、降血脂、提高免疫力等多種醫(yī)療保健功能，并對(duì)人體無(wú)任何毒副作用，是一種十分安全的保健品[1]。

目前，常用的蜂膠提取方法有乙醇提取和CO2超臨界萃取兩種。使用超臨界技術(shù)萃取出的蜂膠呈金黃色，具備蜂膠固有的芳香味，減少了乙醇提取的溶劑殘留問(wèn)題[2]。但是，CO2超臨界萃取的蜂膠得率比較低，其中很多都以殘?jiān)男问綋p失掉了。在高端蜂膠生產(chǎn)中，人們大多將殘?jiān)鼇G棄，這在很大程度上造成了原料的浪費(fèi)。在低端蜂膠市場(chǎng)上，有一些人用樹(shù)膠充當(dāng)蜂膠，這嚴(yán)重?fù)p害了消費(fèi)者的利益，也沖擊了正品蜂膠市場(chǎng)[3]。

本實(shí)驗(yàn)對(duì)超臨界萃取后的蜂膠殘?jiān)M(jìn)行二次提純，并用微膠囊技術(shù)對(duì)醇提超臨界萃取蜂膠剩余物進(jìn)行包埋，擬為超臨界蜂膠剩余物的再利用以及蜂膠產(chǎn)品深加工工藝研究提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

蜂膠 揚(yáng)州大學(xué)實(shí)驗(yàn)蜂場(chǎng)；豬板油、大豆油均為市售。

乙醇(純度95%)、甲醇、氯仿、氯化亞鐵、濃鹽酸、硫氰酸鉀、無(wú)水乙醚、羧甲基纖維素鈉(均為分析純)；麥芽糊精、變性淀粉、單硬脂酸甘油酯、蔗糖脂肪酸酯等(均為食品級(jí))。

1.2 儀器與設(shè)備

HA121-50-01超臨界萃取裝置 南通華安超臨界設(shè)備有限公司；NDJ-8S數(shù)字旋轉(zhuǎn)黏度計(jì) 上海舜宇恒平科學(xué)儀器有限公司；FJ-200-S數(shù)顯高速分散均質(zhì)機(jī) 上海標(biāo)本模型廠； FD-5真空冷凍干燥機(jī) 上海市離心機(jī)械研究所；LC-600高效液相色譜儀 LabTecho公司；光柵分光光度計(jì)；旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀；離子鍍膜儀；環(huán)境掃描電子顯微鏡。

1.3 方法

1.3.1 蜂膠的提取

1.3.1.1 醇提蜂膠的提取工藝流程

蜂膠原膠→除雜→冷凍→粉碎→95%乙醇溶液浸泡72h→過(guò)濾→上清液蒸餾→干燥→醇提蜂膠

1.3.1.2 蜂膠的超臨界萃取

蜂膠原膠經(jīng)粉碎后在46℃、25MPa的條件下以CO2為流體進(jìn)行萃取。

1.3.1.3 醇提超臨界萃取蜂膠剩余物工藝流程

95%乙醇浸泡超臨界蜂膠殘?jiān)?2h→過(guò)濾→上清液蒸餾→干燥→醇提超臨界萃取蜂膠剩余物

1.3.2 3種提取方法獲得蜂膠總黃酮含量的檢測(cè)

將經(jīng)這3種提取方法得到的蜂膠產(chǎn)品進(jìn)行基于8種黃酮成分的分析，采用高效液相色譜法，通過(guò)計(jì)算不同峰面積獲得8種黃酮成分含量，并計(jì)算總黃酮含量。

1.3.3 3種提取方法獲得蜂膠在豬油體系中的抗氧化保護(hù)作用

將豬板油洗凈切成小塊，在高溫條件下熬制成豬油，冷卻。試驗(yàn)分為4組，空白對(duì)照組、醇提蜂膠組、超臨界萃取蜂膠組、醇提超臨界萃取蜂膠剩余物組，添加蜂膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.05%，每組做4個(gè)平行樣。將試樣置于(60±2)℃的烘箱，每隔12h測(cè)一次油脂過(guò)氧化值。

1.3.4 醇提超臨界萃取蜂膠剩余物微膠囊粉末的制備工藝流程[4-7]

將大豆油加熱至60℃，加入單硬脂酸甘油酯，攪拌混合均勻，再加入蜂膠粉末，快速攪拌，制成油相(終溫60℃)。再將麥芽糊精加入溫水中，待麥芽糊精溶解完全呈透明色時(shí)，緩慢加入變性淀粉，攪拌機(jī)攪拌數(shù)次，加入羧甲基纖維素鈉，再攪拌數(shù)次，制成水相。在快速攪拌下，將油相緩慢加入水相中，充分?jǐn)嚢杌旌?，攪拌機(jī)攪拌，均質(zhì)，即成均勻的微膠囊乳化液。最后將乳化液倒入直徑15cm的塑料培養(yǎng)皿中(乳化液厚度不超過(guò)5cm)，冷凍干燥8h后粉碎、過(guò)篩，得到醇提超臨界萃取蜂膠剩余物微膠囊粉末。

1.4 測(cè)定指標(biāo)

1.4.1 過(guò)氧化值

抗氧化作用是蜂膠最主要的生理作用，目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上的蜂膠產(chǎn)品主要也是針對(duì)這一生理功能進(jìn)行技術(shù)開(kāi)發(fā)的。測(cè)定方法參照GB/T 5009.37—2003《食用植物油衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的分析方法》[8]。

1.4.2 乳化穩(wěn)定性

乳化液是多相分散體系，具有熱力學(xué)不穩(wěn)定性，液滴有自動(dòng)聚結(jié)的趨勢(shì)。乳化液如果均質(zhì)的不好，芯材液滴越大上浮的速度就越快，分層后上層百分含量就越大。所以放置相同時(shí)間的情況下，乳化液的下層百分含量就能代表乳化液的穩(wěn)定性[9]。測(cè)定方法：將乳化液稀釋3倍倒入具塞量筒中，靜置24h，下層乳化液百分率即為乳化液穩(wěn)定性的指標(biāo)。

1.4.3 乳化液黏度

黏度對(duì)微膠囊乳化液的制備會(huì)產(chǎn)生一定的影響。黏度過(guò)高，會(huì)給后續(xù)的攪拌、均質(zhì)帶來(lái)困難；黏度太低，蜂膠顆粒會(huì)下沉。因此，要將黏度控制在適合的范圍內(nèi)。測(cè)定方法：用數(shù)顯旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)測(cè)定，測(cè)定溫度為30℃，待轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)15s后讀數(shù)。

1.4.4 微膠囊包埋率

微膠囊包埋率是評(píng)價(jià)微膠囊產(chǎn)品好壞的重要指標(biāo)[10]。測(cè)定方法：準(zhǔn)確稱取樣品2g于一已干燥至質(zhì)量恒定的錐形瓶中(樣品與錐形瓶總質(zhì)量為m1)，分兩次加入30mL無(wú)水乙醚振蕩提取10min，用已知質(zhì)量(m2)的濾紙過(guò)濾樣品，并用10mL無(wú)水乙醚洗滌錐形瓶和濾紙，然后在60℃烘干并冷卻稱量(m3)。計(jì)算公式為[10]：

式中：m為樣品質(zhì)量/g；N為微膠囊制品中油脂理論相對(duì)含量/%。

1.4.5 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

選擇微膠囊包埋率最高的配方，通過(guò)正交試驗(yàn)優(yōu)化微膠囊的制備工藝。以單因素試驗(yàn)為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)L9(34)正交表設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)，選擇最適的工藝參數(shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同提取方法所得黃酮種類和總黃酮含量的差異

圖1 幾種蜂膠制品的液相色譜圖Fig.1 Liquid chromatograms of propolis products with three extracts from propolis

黃酮類化合物是蜂膠的主要成分，它在穩(wěn)定血液循環(huán)、增加酶類活性、提高免疫力水平、抗炎除毒、調(diào)節(jié)新陳代謝和生理功能方面，有著極好的作用[11]。圖1是3種提取方法獲得的蜂膠制品中8種主要黃酮類化合物成分的液相色譜圖，表1為根據(jù)圖1所獲得的不同提取方法蜂膠制品黃酮類化合物含量測(cè)定結(jié)果。從表1可以看出：醇提超臨界萃取蜂膠剩余物的總黃酮含量為118.798mg/kg，與醇提蜂膠接近(127.808mg/kg)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于超臨界蜂膠(5.04mg/kg)，另外，醇提超臨界萃取蜂膠剩余物中高良姜素含量是相當(dāng)可觀的，比醇提蜂膠高出28.44%。這說(shuō)明醇提超臨界萃取蜂膠剩余物是有開(kāi)發(fā)利用價(jià)值的。

表1 3種方法提取的蜂膠黃酮類化合物含量的差異測(cè)定結(jié)果Table1 Comparison of flavonoid compound composition of three extracts from propolismg/kg

2.2 不同提取方法所得蜂膠抗氧化效果的比較

表2 3種方法提取的蜂膠對(duì)豬油的過(guò)氧化保護(hù)作用測(cè)定結(jié)果Table2 Comparison of protective effects of three extracts from propolis against the peroxidation of lardmeq/kg

抗氧化作用是蜂膠的主要生理功能之一，也是判斷蜂膠作用高低的依據(jù)，蜂膠對(duì)人體高血脂、高血糖、清除體內(nèi)自由基的作用均源自于蜂膠的抗氧化活性[12]。將3種提取方法得到的蜂膠加入到豬油中，研究它們對(duì)油脂的過(guò)氧化保護(hù)作用，從表2可以看出：無(wú)論是醇提蜂膠、醇提超臨界萃取蜂膠剩余物還是超臨界蜂膠，均有一定的抗氧化保護(hù)作用。其抗氧化保護(hù)作用的順序是醇提蜂膠＞醇提超臨界萃取蜂膠剩余物＞超臨界蜂膠，這與總黃酮含量的測(cè)定結(jié)果一致，從而更加有力地說(shuō)明醇提超臨界萃取蜂膠剩余物有一定的開(kāi)發(fā)利用前景，這對(duì)于節(jié)約蜂膠原料、降低蜂產(chǎn)品生產(chǎn)成本以及蜂保健品的普及意義重大。

2.3 醇提超臨界萃取蜂膠剩余物微膠囊乳化液的制備

應(yīng)用微膠囊包埋技術(shù)，選擇合適的壁材、乳化劑、穩(wěn)定劑對(duì)醇提超臨界萃取蜂膠剩余物進(jìn)行包埋，并對(duì)制備配方和工藝參數(shù)進(jìn)行比較研究，結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 醇提超臨界萃取蜂膠剩余物微膠囊乳化液的制備結(jié)果Table3 Different emulsion composition for the microencapsulation of alcohol extract from propolis residue left after SFE-CO2extraction

表4 “兩步提取法”蜂膠的制備工藝參數(shù)正交試驗(yàn)結(jié)果Table4 Orthogonal array design layout and experimental results

由表4可看出，正交試驗(yàn)結(jié)果通過(guò)極差分析得到極差順序?yàn)槿榛瘻囟龋揪|(zhì)轉(zhuǎn)速＞均質(zhì)時(shí)間，說(shuō)明在影響微膠囊化的3個(gè)參數(shù)中，乳化溫度影響最大；最優(yōu)參數(shù)為乳化溫度60℃、均質(zhì)時(shí)間6min、均質(zhì)轉(zhuǎn)速8000r/min。但考慮到轉(zhuǎn)速達(dá)到8000r/min時(shí)噪音會(huì)很大以及產(chǎn)生大量的熱量而使蜂膠變軟粘黏，因此選擇轉(zhuǎn)速4000r/min比較合適。

圖2 醇提超臨界萃取蜂膠剩余物微膠囊粉末的外觀照片(a)和電子顯微鏡照片(b)Fig.2 Microphotographs of microencapsulated alcohol extract from propolis residue left after SFE-CO2extraction

由圖2可看出，微膠囊顆粒外觀分布比較均勻，顏色呈淡咖啡色，有著蜂膠特有的芳香味，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)比較蓬松，有很多空穴，這對(duì)于產(chǎn)品在水中的溶解與分散很有利。

3 結(jié) 論

3.1 通過(guò)將蜂膠CO2超臨界萃取后的剩余物進(jìn)行乙醇提取，可以使蜂膠中的功效成分得到最大程度的利用，所獲得的醇提超臨界萃取蜂膠剩余物表觀與醇提蜂膠相近，總黃酮得率為118.798mg/kg，與醇提蜂膠

(127.808mg/kg)接近，并且具有一定的抗氧化能力。醇提超臨界萃取蜂膠剩余物的開(kāi)發(fā)利用對(duì)于節(jié)約蜂膠原料以及蜂膠產(chǎn)品的普及均有重要意義。

3.2 微膠囊包埋技術(shù)對(duì)醇提超臨界萃取蜂膠剩余物進(jìn)行包埋，不僅可以提高蜂膠的使用效率，還可以改善蜂膠的口感、有利于人體吸收，同時(shí)可以制成多種劑型，豐富蜂膠產(chǎn)品的種類。通過(guò)對(duì)制備配方和工藝參數(shù)比較分析表明，醇提超臨界萃取蜂膠剩余物微膠囊粉末的最優(yōu)參數(shù)為乳化溫度60℃、均質(zhì)時(shí)間6min、均質(zhì)轉(zhuǎn)速4000r/min。

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Characterization and Microencapsulation of Alcohol Extract from Propolis Residue Left after SFE-CO2Extraction

JI Ting，LI Wen-yan，CEN Ning，WU Hong-an
(College of Animal Science and Technology, Yangzhou University, Yangzhou 225009, China)

In order to elevate the utilization value of propolis residue from supercritical carbon dioxide fluid (SFE-CO2) extraction, the residue was reextracted with absolute alcohol, and the extract obtained was subjected to comparisons with alcohol and SFE-CO2extracts from propolis for differences in flavonoid compound composition and antioxidant effect and to microencapsulation by lyophilization. Total flavonoid content in the alcohol extract from propolis residues left after SFE-CO2extraction was 118.798 mg/kg, which was close to the alcohol extract from propolis. The protective effects of different propolis products on the peroxidation of lard were different and deceased in the following order: the alcohol extract from propolis＞ the alcohol extract from propolis residue left after SFE-CO2extraction ＞ the SFE-CO2extract from propolis. Thus, the alcohol extract from propolis residue left after SFE-CO2extraction is a superior antioxidant. Its microcapsules were exquisite powder with a loose texture and the embedding rate was 69.87%.

propolis；recycling；total flavonoids；antioxidation；microcapsule

TS201.1

A

1002-6630(2010)20-0256-04

2009-09-23

國(guó)家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)(蜂)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系項(xiàng)目(nycytx-43-5yz5)；江蘇省科技攻關(guān)項(xiàng)目(BE2007321)

吉挺(1974—)，男，副教授，博士，主要從事特種經(jīng)濟(jì)動(dòng)物飼養(yǎng)(蜂)研究。E-mail：jiting12@sohu.com