殼聚糖食品微膠囊的制備及其控制釋放

劉成圣,胡 莉,范 冰,孟祥紅,陳西廣

(中國(guó)海洋大學(xué)海洋生命學(xué)院,山東青島 266003)

殼聚糖食品微膠囊的制備及其控制釋放

劉成圣,胡 莉,范 冰,孟祥紅,陳西廣

(中國(guó)海洋大學(xué)海洋生命學(xué)院,山東青島 266003)

殼聚糖是天然的生物材料,具有獨(dú)特的陽(yáng)離子性質(zhì)和優(yōu)良的成膜性,可單獨(dú)作為微膠囊化壁材,也可與小分子表面活性劑或大分子聚電解質(zhì)發(fā)生靜電相互作用,形成雙層界面保護(hù)膜。綜述了殼聚糖食品微膠囊的制備方法、影響因素及其對(duì)物質(zhì)的控制釋放作用,為殼聚糖在食品微膠囊化中的研究和應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)。

殼聚糖,食品微膠囊化,制備,控制釋放

在殼聚糖食品微膠囊化中,由于化學(xué)交聯(lián)劑有毒以及加入凝聚劑容易造成破乳,導(dǎo)致包埋率低,因而這兩種方法的應(yīng)用受到限制。由于 CS具有良好的成膜性和容易結(jié)合陰離子物質(zhì)的特性,可在芯材外形成穩(wěn)定的 CS膜或復(fù)合膜,干燥后往往能形成通透性、穩(wěn)定性和包埋率都良好的微膠囊。其中,噴霧干燥法因其工藝簡(jiǎn)單、生產(chǎn)能力高、重復(fù)連續(xù)性好以及對(duì)熱敏物質(zhì)影響相對(duì)較小等優(yōu)點(diǎn)而在實(shí)際應(yīng)用中備受青睞。

2 殼聚糖食品微膠囊膜的分類

2.1 殼聚糖

CS具有優(yōu)良的成膜性,可單獨(dú)作為殼材料包裹在芯材外,形成一層保護(hù)膜,使芯材免受外界環(huán)境影響。Kosaraju等以 1%CS為壁材,經(jīng)噴霧干燥制備的橄欖葉提取物 (Olive leaf extract,OLE)微膠囊,呈球形,表面光滑,粒徑較均一。經(jīng)紅外光譜 (FTI R)和差示掃描熱量(DSC)分析,盡管 OLE中有少量多酚類化合物會(huì)與 CS相互作用,但不會(huì)影響其活性[4]。Weerakody等也得出類似的結(jié)果,大多數(shù)α-硫辛酸與 CS都只存在物理上的包埋關(guān)系[5]?？梢?jiàn),單獨(dú)使用 CS溶液與生物活性物質(zhì)混合制備微膠囊時(shí),CS分子上的氨基不會(huì)影響物質(zhì)活性。

表 1 不同制備方法對(duì)殼聚糖微膠囊性能的影響

2.2 殼聚糖與小分子表面活性劑

殼聚糖分子上帶呈正電性的氨基基團(tuán),可通過(guò)靜電吸引沉積至以十二烷基磺酸鈉 (sodium dodecyl sulfonate,SDS)、卵磷脂 (Lecithin,Le)等陰離子表面活性劑穩(wěn)定的粒子上,形成雙層界面膜,此過(guò)程稱為靜電逐層沉積技術(shù)[6]。

2.2.1 SDS與 CS SDS對(duì)人體有害,并非食品乳化劑。之所以選用 SDS與 CS反應(yīng)進(jìn)行研究,是基于SDS與食品級(jí)陰離子表面活性劑如溶血卵磷脂、脂肪酸鹽等性質(zhì)相似,又是高純度化合物,實(shí)驗(yàn)分析更簡(jiǎn)單易行。隨著在 SDS與油脂混合的乳液中逐漸添加 CS(pH=3.0),乳化液滴表面的 Zeta-電位逐漸由負(fù)值變?yōu)檎礫7],說(shuō)明 CS分子通過(guò)靜電作用吸附在SDS分子上,等溫滴定量熱法和表面活性劑選擇電極研究表明此過(guò)程為高度放熱反應(yīng)[8]。Thanasukarn等在 SDS-CS乳液中,加入帶負(fù)電的果膠,可形成三層界面膜乳液,當(dāng)果膠濃度大于 2%,在凍融過(guò)程中,乳液更穩(wěn)定,不會(huì)發(fā)生聚集和絮凝[9]。

2.2.2 Le與 CS Le也可與 CS相互作用,在油脂外形成一個(gè)相對(duì)厚和高密度電荷的雙層界面,增加液滴間的靜電排斥和空間排斥,降低液滴聚集程度,形成穩(wěn)定的乳液體系[10-11]。Shaw等在穩(wěn)定的Le-CS乳液中,添加 20%的玉米糖漿為填充劑,經(jīng)噴霧干燥可形成物化穩(wěn)定性良好的微膠囊[12],其制備過(guò)程見(jiàn)示意圖(圖 1)。掃描電鏡(SEM)觀察可見(jiàn)其表面有皺縮和孔隙,內(nèi)部芯材以小液滴形式分散在壁材中,與干燥前液態(tài)乳液中的分散相液滴相似[13]。由于Le-CS比Le單層乳化體系在芯材外形成一層更厚的陽(yáng)離子物理屏障,使物質(zhì)對(duì)熱處理和凍融循環(huán)穩(wěn)定性更高[14],還可通過(guò)靜電排斥有效地抑制體系中促氧化劑金屬(如鐵)與脂質(zhì)的相互作用,從而降低脂氧化。

圖 1 噴霧干燥法制備卵磷脂-殼聚糖-玉米糖漿微膠囊過(guò)程示意圖

2.2.3 其它 除陰離子表面活性劑外,CS也可吸附在以非離子型表面活性劑吐溫-80乳化的液滴表面,形成穩(wěn)定的乳化體系[15]。以 CS和這些表面活性劑為材料制備微膠囊時(shí),應(yīng)注意控制 CS與表面活性劑的添加比值,盡量避免聚集或絮凝,否則不能準(zhǔn)確評(píng)價(jià)乳液的理化性質(zhì)。另外,干燥形成的微膠囊也易發(fā)生結(jié)團(tuán),其形態(tài)和其它理化性質(zhì)都難以達(dá)到要求。

2.3 殼聚糖與大分子化合物

聚陽(yáng)離子物質(zhì) CS能與聚陰離子電解質(zhì)如海藻酸鈉 (Alginate,Al)、乳清分離蛋白 (Whey protein isolate,WPI)等發(fā)生靜電相互作用,在芯材外形成雙層復(fù)合膜。

2.3.1 Al與 CS Al是存在于褐藻類海洋生物中的線性陰離子天然多糖,在離子移變作用下能與 CaCl2反應(yīng)形成海藻酸鈣微球。但形成的微球往往表面孔徑大,食品成分易泄漏。若將微球浸入 CS溶液中,由于Al上的羧基與 CS上的氨基發(fā)生靜電相互作用形成一層非共價(jià)復(fù)合囊膜,能有效封閉海藻酸鈣微球上的孔隙[16],顯著提高物質(zhì)包埋率。為了進(jìn)一步提高Al-CS膜的保護(hù)功能,Han等用棕櫚酰氯分別將Al和 CS酰基化,制備棕櫚酰Al-棕櫚酰 CS微膠囊,由于?；揎椖茉黾覣l和 CS層間的疏水性,較之未?；?Al-CS微膠囊結(jié)構(gòu)更加致密,吸水率和水蒸氣透過(guò)率降低,同時(shí)膜的彈性也降低[17]。另有學(xué)者 Jiang等模擬生物礦化過(guò)程,將含鈣離子的CS液滴滴加到含磷酸的Al溶液中,可在Al-CS薄膜外,形成一層堅(jiān)硬的磷酸鈣沉淀,賦予微膠囊表面更加致密的結(jié)構(gòu),較未礦化的微膠囊更能有效阻止酶的泄漏,保護(hù)其活性,使之具有更高的循環(huán)利用穩(wěn)定性和貯存穩(wěn)定性[18]。

2.3.2 WPI與CS WPI的蛋白含量通常高于 90%,這就使得暴露的氨基酸上的負(fù)電基團(tuán)與殼聚糖分子上的氨基發(fā)生相互作用,形成界面復(fù)合膜。將 CS和WPI以一定條件混合包埋卡諾拉油[19-20],兩者相互作用能共同吸附在油水界面,制備成較穩(wěn)定的乳液。盡管將WPI和 CS以 1∶1混合[21],經(jīng)超聲霧化和冷凍干燥可制得顆粒形態(tài)好,包埋率高的魚油微膠囊,但目前尚未有關(guān)于WPI-CS微膠囊對(duì)油脂保護(hù)作用的報(bào)道。

2.3.3 其它 黃原膠、明膠等聚陰離子電解質(zhì)也能通過(guò)靜電相互作用與 CS反應(yīng)形成復(fù)合物[22-23]。另外, CS也可與麥芽糊精、蔗糖等非聚電解質(zhì)物質(zhì)混合形成復(fù)合膜[24],對(duì)食品物質(zhì)進(jìn)行多層包埋,提高包埋率。

3 影響殼聚糖食品微膠囊的主要因素

3.1 殼聚糖的分子量和脫乙酰度

分子量 (Molecular weight,Mw)和脫乙酰度(Degree of deacetylation,DD)是衡量 CS質(zhì)量的兩個(gè)最重要的指標(biāo),對(duì)微膠囊的形成和性質(zhì)都有一定的影響。例如：隨著 CS的Mw增大,分子晶形結(jié)構(gòu)增多,造成膜柔韌性和通透性降低,但抗拉強(qiáng)度增加。而DD越高,分子上所帶氨基增加,形成更多的分子內(nèi)氫鍵,分子間的纏結(jié)減少,剛性越強(qiáng)。因而在食品微膠囊化中,常使用中等Mw和DD為 75%～90%的CS。Laplante等以 0.5%的WPI和 0.1%的不同Mw與DD的CS混合,發(fā)現(xiàn)隨著Mw和DD降低,CS與WPI的共吸附效率降低,液滴聚集或絮凝幾率增加,乳液穩(wěn)定性下降[25]。

3.2 殼聚糖的濃度

隨著 CS濃度的增加,壁材的厚度增加,網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)更加致密,對(duì)食品的保護(hù)作用增強(qiáng)。但同時(shí)乳液粘度也會(huì)增加,噴霧干燥時(shí)微膠囊易發(fā)生粘連,造成結(jié)團(tuán)或表面聚集,影響其粒徑的均勻分布[26],故合適的CS添加量一般為0.1%～2%。

乳化層中吸附在液滴外的 CS量(CSL)的多少對(duì)乳化液的穩(wěn)定性有重要影響。CSL可根據(jù)以下公式計(jì)算：

式(1)中：CSt是乳化液中加入的 CS總量;CSf是漿相層中未吸附的CS量。

Mun等用數(shù)字振蕩 U型管密度計(jì)測(cè)出 SDS-CS乳液下層漿相的密度,根據(jù)已知 CS濃度 VS.密度標(biāo)準(zhǔn)曲線,求出 CSf[27]。Laplante等則用吲哚測(cè)定法測(cè)得WPI/CS乳化液漿相層中的 CSf后[25],根據(jù)式 (1)求得CSL值。

3.3 pH

CS的 pKa值一般為 6.5左右,在酸性條件下,CS分子上的氨基質(zhì)子化而呈陽(yáng)性,微膠囊化過(guò)程中,體系 pH一般控制在 3～6之間,例如：在酸性食品體系中,pH通常為 3。在 pH＜ 3的極端條件下,CS分子降解,形成的囊膜遭到破壞;隨著 pH接近 CS的 pKa值,其電離度和溶解度下降,當(dāng) pH＞ 7以后,氨基去質(zhì)子化,大量 CS分子沉淀出來(lái),整個(gè)體系也隨之瓦解。

3.4 離子強(qiáng)度

離子強(qiáng)度的大小在一定程度上影響著殼聚糖微膠囊的制備及其理化性質(zhì)。隨著離子強(qiáng)度的增加,靜電屏蔽作用加強(qiáng),引起電荷中和絮凝。當(dāng)沒(méi)有鹽存在時(shí),液滴表面靜電排斥作用強(qiáng),聚電解質(zhì)鏈在液滴表面呈伸展?fàn)钚纬杀∧?加入鹽后,由于聚合物鏈以更加致密的構(gòu)象排列以及電解質(zhì)與液滴表面間的靜電吸引減弱,導(dǎo)致聚電解質(zhì)層厚度增加[28]。

4 殼聚糖食品微膠囊中芯材成分的釋放

4.1 揮發(fā)性物質(zhì)的釋放

香精、香料等易揮發(fā)性物質(zhì)在煎炸、烘焙等高溫條件下易受熱揮發(fā),導(dǎo)致風(fēng)味喪失,加工成本升高,因而選用一種適宜的材料將風(fēng)味物質(zhì)密封在微膠囊內(nèi),抑制其揮發(fā),減少在食品加工中的損失,是解決這一問(wèn)題的有效途徑。CS具有受熱收縮性,我們可以根據(jù) CS的這一特性,改變 CS壁膜分子間的孔隙,控制物質(zhì)進(jìn)出。以 0.5%CS、1.0%NaOH制備的揮發(fā)性香茅油微膠囊,當(dāng)外界溫度為 40℃和 60℃時(shí),香茅油逐漸緩慢釋放,但當(dāng)溫度升高至 80℃,開始時(shí)香茅油釋放速率緩慢,50min后揮發(fā)性物質(zhì)幾乎不再釋放[29]。這是因?yàn)?CS膜高溫收縮導(dǎo)致孔隙幾乎完全封閉,所以揮發(fā)性物質(zhì)不能釋放出來(lái)。根據(jù)上述特性,可以通過(guò)溫度調(diào)節(jié)來(lái)達(dá)到控制揮發(fā)性物質(zhì)釋放速率的目的。

4.2 非揮發(fā)性物質(zhì)的釋放

一部分酶、油脂和生物活性成分等非揮發(fā)性物質(zhì)易受外界環(huán)境 (如光、熱、氧等)的影響而失活,以CS為囊膜包埋上述物質(zhì),可在芯材外形成一層致密的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),防止物質(zhì)泄漏,提高其對(duì)高溫和酸性條件等不良環(huán)境的耐受力,有效控制物質(zhì)的釋放。以Al-CS復(fù)合物制備巴拉圭茶提取物微膠囊[30],發(fā)現(xiàn)微膠囊在高溫和酸性條件下,其殼結(jié)構(gòu)保持穩(wěn)定。若將該微膠囊浸入檸檬酸鈉溶液中,由于 Al-CS凝膠網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中的 Ca2+被 Na+置換而遭到破壞,活性成分得以釋放。釋放過(guò)程分為兩個(gè)階段,開始時(shí)釋放迅速,一段時(shí)間后物質(zhì)釋放速率達(dá)到穩(wěn)定。

5 殼聚糖食品微膠囊在體內(nèi)和體外的釋放

5.1 體外釋放

Al-CS微膠囊具有良好的生物相容性、可降解性和較高的穩(wěn)定性,適宜于體外模擬胃腸環(huán)境中微膠囊的釋放研究。研究發(fā)現(xiàn)Al-CS微膠囊對(duì)物質(zhì)具有明顯的緩釋作用[17,31],大致可分為兩個(gè)階段。首先,在 pH為 2,胃蛋白酶存在的條件下,4h內(nèi)僅有少量物質(zhì)緩慢釋放,這種在模擬胃液中良好的耐受性,一方面是由于形成的 Al-CS外層穩(wěn)定地包圍著芯材,另一方面是由于 Al在酸性條件下是不溶解的。當(dāng)微膠囊進(jìn)入 pH7.5,胰酶存在的模擬腸液中,此多糖復(fù)合物經(jīng)酶消化降解,微膠囊殼逐漸被瓦解,物質(zhì)迅速釋放,一段時(shí)間后,釋放達(dá)平衡?？梢?jiàn),Al-CS微膠囊有利于包埋酶、生物活性多肽或蛋白等易受胃環(huán)境影響的物質(zhì)。

5.2 體內(nèi)釋放

CS膜在體內(nèi)因受到 pH和殼聚糖酶、溶菌酶等多方面因素影響而遭到破壞。釋放的食品物質(zhì)經(jīng)消化吸收后,難以測(cè)定其含量,因而關(guān)于 CS食品微膠囊體內(nèi)釋放的研究比較少。Park等分別用Le、CS和Le-CS乳化大豆油,與基礎(chǔ)飲食混合喂食小鼠 2周,測(cè)其糞便中的脂肪含量,盡管 Le-CS微膠囊中油脂的萃取率較低,但肝中十三酸水平分析與其他組相比較無(wú)顯著差異,表明 CS包埋油脂不會(huì)影響其體內(nèi)消化和吸收[32]。

6 結(jié)語(yǔ)

CS來(lái)源廣泛,價(jià)格低廉,是天然的堿性多糖,具有良好的成膜性和酸溶特性,適合應(yīng)用于酸性食品體系。由于其獨(dú)特的陽(yáng)離子性質(zhì),可與帶負(fù)電荷的化合物相互作用,在被包裹物質(zhì)周圍結(jié)合成雙層界面膜,使囊膜厚度增加且更加致密,乳化體系更加穩(wěn)定。CS微膠囊的形成及其性質(zhì)受 CS的Mw、DD和濃度以及乳液的 pH和離子強(qiáng)度的影響。形成的 CS層能阻止促氧化金屬離子氧化脂質(zhì),尤其適合包埋油脂和生物活性材料如魚油等易氧化物質(zhì)。此外, CS膜對(duì)高溫和酸性環(huán)境具有一定的耐受性,可有效防止物質(zhì)的揮發(fā)和泄漏。特別值得一提的是,Al-CS膜在胃環(huán)境中穩(wěn)定,且具有良好的腸溶性,在生物活性多肽和蛋白等物質(zhì)的微膠囊化應(yīng)用中有明顯的優(yōu)勢(shì)。但 CS分子量不均一,目前市售的 CS的低濃度溶液具有高粘度,難于操作和處理,通常添加量較低,限制了它在微膠囊化技術(shù)中的大規(guī)模應(yīng)用。近年來(lái),隨著食品微膠囊化復(fù)合壁材的廣泛應(yīng)用以及對(duì)殼聚糖分子量降解技術(shù)和其他性質(zhì)的深入研究,用合適分子量的殼聚糖與其它物質(zhì)結(jié)合形成復(fù)合物,充分發(fā)揮其陽(yáng)離子特性,成為食品微膠囊化領(lǐng)域的一個(gè)新的研究熱點(diǎn)。

[1]吳克剛,柴向華 .食品微膠囊技術(shù)[M].北京：中國(guó)輕工業(yè)出版社,2006.

[2]許時(shí)嬰,張曉鳴,夏書芹,等 .微膠囊技術(shù)-原理與應(yīng)用[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2006.

[3]蔣挺大 .甲殼素[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2003.

[4]KOSARAJU SL,D’ATH L,LAWRENCE A.Preparation and characterisation of chitosan microspheres for antioxidant delivery [J].Carbohydrate Polymers,2006,64：163-167.

[5]WEERAKODY R,FAGAN P,KOSARAJU S L.Chitosan microspheres for encapsulation ofα-lipoic acid[J].International Journal of Pharmaceutics,2008,357：213-218.

[6]KL INKESORN U,SOPHANODORA P,CH INACHOTI P,et al.Characterization of spray-dried tuna oil emulsified in twolayered interfacialmembranes prepared using electrostatic layerby-layer deposition[J].Food Research International,2006,39：449-457.

[7]DJORDJEV I C D,CERCACI L,ALAMED J,et al.Chemical and Physical Stability of Citral and Limonene in Sodium Dodecyl Sulfate-Chitosan and Gum Arabic-Stabilized Oil-in-Water Emulsions[J].J Agric Food Chem,2007,55,3585-3591.

[8]THONGNGAM M,MCCLEMENTS D J.Characterization of Interactions between Chitosan and an Anionic Surfactant[J].J Agric Food Chem,2004,52：987-991.

[9] THANASUKARN P, PONGSAWAT MAN IT R, MCCLEMENTS D J.Utilization of layer-by-layer interfacial deposition technique to improve freeze-thaw stability of oil-inwater emulsions[J].Food Research International,2006,39：721 -729.

[10]CHUAH A M,KURO IWA T,KOBAYASH I I,et al.Effect of chitosan on thestability and properties of modified lecithin stabilized oil-in-water monodisperse emulsion prepared by microchannel emulsification[J].Food Hydrocolloids,2009,23：600-610.

[11]OGAWA S,DECKER E A,MCCLEMENTSD J.Influence of Environmental Conditions on theStability of Oilin Water Emulsions Containing Droplets Stabilized by Lecithin Chitosan Membranes[J].J Agric Food Chem,2003,51：5522-5527.

[12]SHAW L A,MCCLEMENTS D J,DECKER E A.Spray-DriedMultilayered Emulsions as a DeliveryMethod forω-3 Fatty acids into Food Systems[J].J Agric Food Chem,2007,55：3112-3119.

[13]KL INKESORN U,SOPHANODORA P,CH INACHOTI P,et al.Characterization of spray-dried tuna oil emulsified in twolayered interfacialmembranes prepared using electrostatic layerby-layer deposition[J].Food Research International,2006,39：449-457.

[14]OGAWA S,DECKER E A,MCCLEMENTSD J.Influence of Environmental Conditions on theStability of Oilin Water Emulsions Containing Droplets Stabilized by Lecithin-Chitosan Membranes[J].J Agric Food Chem,2003,51：5522-5527.

[15]KL INKESORN U,NAMATS ILA Y.Influence of chitosan and NaCl on physicochemical properties of low-acid tuna oil-inwater emulsions stabilized by non-ionic surfactant[J].Food Hydrocolloids,2009,23(5)：1374-1380.

[16]ANJAN IK,KA ILASAPATHY K,PH ILL IPS M. Microencapsulation ofenzymesfor potentialapplication in acceleration of cheese ripening[J].International Dairy Journal, 2007,17：79-86.

[17]HAN J,GUEN IER A S,SALM IER I S,et al.Alginate and Chitosan Functionalization for Micronutrient Encapsulation[J].J Agric Food Chem,2008,56(7)：2528-2535.

[18]J IANG Y,ZHANG L,YANG D,et al.Fabrication of Polysaxxharide-inorganic Hybrid Biocapsules with Ipproved Catalytic Activity and Stability[J].Ind Eng Chem Res,2008,47 (8)：2495-2501.

[19]LAPLANTE S,TURGEON S L,et al.Effect of pH,ionic strength,and composition on emulsion stabilizing properties of chitosan in a model system containing whey protein isolate[J]. Food Hydrocolloids,2005,19：721-729.

[20]LAPLANTE S,TURGEON S L,et al.Emulsion-stabilizing properties of chitosan in the presence of whey protein isolate：Effect ofthe mixture ratio,ionic strength and pH [J]. Carbohydrate Polymers,2006,65：479-487.

[21]KLAYPRAD ITW,HUANG YW.Fish oil encapsulationwith chitosan using ultrasonic atomizer[J].LWT-Food Science and Technology,2008,41(6)：1133-1139.

[22]SOYSAL SA,KOf iNAS P,LO YM.Effect of complexation conditions on xanthan-chitosan polyelectrolyte complex gels[J]. Food Hydrocolloids,2009,23：202-209.

[23]GUPTA A N,BOH IDAR H B.Surface Patch Binding Induced Inter molecular Complexation and Phase Separation in Aqueous Solutions ofSimilarly Charged Gelatin-Chitosan Molecules[J].Phys Chem B,2007,111：10137-10145.

[24]譚龍飛,文毓,黃永杰,等 .以殼聚糖、麥芽糊精和蔗糖為壁材制備肉桂醛微膠囊[J].食品科學(xué),2006,27(1)：115-118.

[25]LAPLANTE S,TURGEON S L,et al.Emulsion stabilizing properties of various chitosans in the presence of whey protein isolate[J].Carbohydrate Polymers,2005,59：425-434.

[26]ANJAN IK,KA ILASAPATHY K,PH ILL IPS M. Microencapsulation ofenzymes for potentialapplication in acceleration of cheese ripening[J].International Dairy Journal, 2007,17：79-86.

[27]MUN S,DECKER E A,MCCLEMENTS D J.Influence of Droplet Characteristics on the For mation of Oil-in-Water Emulsions Stabilized by Surfactant-Chitosan Layers[J]. Langmuir,2005,21：6228-6234.

[28]GUZEY D,MCCLEMENTS D J.Formation,stability and properties of multilayer emulsions for application in the food industry[J].Advances in Colloid and Interface Science,2006,128 -130：227-248.

[29]HSIEH W C,CHANG C P,GAO Y L.Controlled release properties ofChitosan encapsulated volatile Citronella Oil microcapsules by thermal treatments[J].Colloids and SurfacesB：Biointerfaces,2006,53：209-214.

[30]DELAD INO L,ANB INDER P S,ALBA S N,et al. Encapsulation of naturalantioxidants extracted from Ilex paraguariensis[J].Carbohydrate Polymers,2008,71：126-134.

[31]PEN ICHEA C,HOWLANDB I,CARR ILLOC O,et al. Formation and stability of shark liver oil loaded chitosan/calcium alginate capsules[J].Food Hydrocolloids,2004,18：865-871.

[32]WEISS J,MCCLEMENTS D J,PARK Y,et al.Influence of encapsulation of emulsified lipids with chitosan on their in vivo digestibility[J].Food Chemistry,2007,104：761-767.

Preparation of chitosan microcapsules and its release

L IU Cheng-sheng,HU L i,FAN B ing,M ENG Xiang-hong,CHEN Xi-guang
(College ofMarine Life Science,Ocean University of China,Qingdao 266003,China)

Chitosan is one of the exce llentwa llm a te ria ls of m ic roencap sula tion.The form a tion of m ic rocap sules was affec ted by：m olecula r we ight,deg ree of deace tyla tion,concentra tion of chitosan,pH and ionic s treng th of the em uls ion.Chitosan m em b rane can avoid the oxida tion of oil and control re lease of ac tive m a te ria ls effec tive ly due to its unique ca tionic p e rform ance and favorab le fi lm-form ing p rop e rty.

chitosan;food m ic roencap sula tion;p rep a ra tion;control re lease

TS206.4

A

1002-0306(2010)02-0334-05

微膠囊 (也稱為微球)是由涂層薄膜或殼材料(稱為壁材)包埋微小的固體顆粒、液滴或氣體 (稱為芯材),形成的具有保護(hù)芯材和控制其釋放等作用的半透或密封囊膜粒子,直徑通常為 1～1000μm。微膠囊化技術(shù)應(yīng)用于食品工業(yè)始于 20世紀(jì) 50年代,主要用于包埋生物活性物質(zhì)、營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化劑、食品添加劑和食品配料等[1-2]。殼聚糖 (chitosan,CS)由甲殼素經(jīng)脫乙?；磻?yīng)脫去 50%以上乙?；苽涠?甲殼素則是由N-乙酰氨基葡萄糖通過(guò)β-1,4糖苷鍵連接的不分支的鏈狀高分子化合物,廣泛存在于節(jié)肢動(dòng)物的外殼或真菌和酵母的細(xì)胞壁中。CS具有良好的生物相容性、生物可降解性以及無(wú)毒、無(wú)副作用,用于廢水處理、藥物載體、醫(yī)用組織材料以及食品保鮮和抗菌等[3]。由于 CS具有天然的聚陽(yáng)離子特性、優(yōu)良的成膜性以及酸溶特性,使之成為制備微膠囊的理想材料。隨著近年來(lái)微膠囊化技術(shù)的迅速發(fā)展,推動(dòng)了它在食品尤其是酸性食品,如酸性乳制品、酸性飲料中的應(yīng)用。

1 殼聚糖食品微膠囊的制備

CS在稀鹽酸或醋酸溶液中膨脹形成凝膠,可覆蓋在芯材表面,形成具有一定柔軟性和彈性的保護(hù)膜。固化 CS膜,形成微膠囊的方法主要有三種：a.直接干燥法：采用風(fēng)干、烘干、凍干或噴霧干燥等方法除去 CS膜間的水分,得到通透性良好的微膠囊。b.化學(xué)交聯(lián)法：由于 CS上的氨基能跟醛基發(fā)生縮合反應(yīng),可加入戊二醛、甲醛等物質(zhì)與 CS進(jìn)行化學(xué)交聯(lián),經(jīng)離心、洗滌或蒸發(fā)除去有機(jī)溶劑得到表面硬度大、穩(wěn)定性高的微膠囊。c.凝聚法：加入乙醇、NaOH等凝聚劑或加入另一種聚陰離子化合物,使 CS的溶解度下降發(fā)生凝聚,包裹在芯材液滴周圍,經(jīng)分離干燥得到微膠囊。不同制備方法得到的 CS微膠囊的部分特性比較見(jiàn)表 1。

2009-06-16

劉成圣(1967-),男,高級(jí)工程師,博士,從事海洋生物材料與藥物緩釋材料研究工作。

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(40876065)。