白木通籽油微膠囊質(zhì)量評(píng)價(jià)及穩(wěn)定性研究

阮 霞 蔣 巖 趙 強(qiáng) 熊 華

朱雪梅 史 卿 王深旗 白春清

（南昌大學(xué)食品科學(xué)與技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江西 南昌 330047）

白 木 通 ［Akebia trifoliata （Thunb.） Koidz.var.australis（Diels）Rehd］為木通科木通屬植物，在中國的分布范圍較廣，主要分布在江西、浙江、安徽、湖北、湖南、云南等地［1］。白木通已被收載于2005年版中國藥典（一部），其味苦，性微寒，具有理氣止痛、清心瀉火、疏肝益腎、除煩利尿、通經(jīng)散瘀之功效［2］。白木通具有很高的營養(yǎng)價(jià)值，至少含有17種氨基酸，其中7種是人體必需的氨基酸；含有豐富的Vc和Mg、Na、Fe、K、Ca等礦質(zhì)元素［3］，因此開發(fā)利用白木通具有很大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

白木通籽油富含油酸（38.03%）和亞油酸（33.85%）［4］，是一種營養(yǎng)價(jià)值很高的新型植物油［5］。白木通籽油中含有大量的不飽和脂肪酸，對(duì)氧氣、光照和溫度等因素不穩(wěn)定，較易被氧化，造成品質(zhì)下降和營養(yǎng)損失。采用微膠囊技術(shù)將白木通籽油作為芯材進(jìn)行包埋，使其由常溫的液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)，可提高產(chǎn)品的貯藏穩(wěn)定性，便于食品開發(fā)和運(yùn)輸［6－8］。白木通果膠為高甲氧基果膠，具有較好的乳化活性和膠凝性［9］。本試驗(yàn)以白木通果膠為壁材組分，將白木通籽油制成微膠囊，測定產(chǎn)品的含水量、堆密度、微膠囊化效率、溶解性、吸濕性、粒徑、微觀結(jié)構(gòu)等理化性質(zhì)，考察微膠囊產(chǎn)品在貯藏期的穩(wěn)定性。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

白木通籽油：本實(shí)驗(yàn)室自行從江西省山江湖果園基地產(chǎn)白木通中萃取制得；

白木通果膠：本實(shí)驗(yàn)室自制；

麥芽糊精、β－環(huán)糊精、酪蛋白：江西維爾寶食品有限公司；

卵磷脂：廣州市海圣生物科技有限公司；

吐溫－80：上海申宇醫(yī)藥化工有限公司；

正己烷、石油醚等：分析純，天津市大茂化學(xué)試劑廠。

1.2 主要儀器與設(shè)備

電子掃描顯微鏡：HITACHI S－570型，日本日立公司；

電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱：DHG－9240型，江西鼎技科學(xué)儀器有限公司；

傅里葉變換紅外光譜儀：Nicolet Nexus 470 型，美國Nicolet公司；

納米粒度分析儀：NICOMP 380／ZLS型，美國PSS公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 白木通籽油微膠囊的制備 根據(jù)前期優(yōu)化試驗(yàn)結(jié)果按比例稱取所需材料，主要壁材為麥芽糊精和酪蛋白，同時(shí)將白木通果膠、β－環(huán)糊精和穩(wěn)定劑等溶解于65 ℃的熱水中；隨后將白木通籽油加入到預(yù)熱好的卵磷脂和吐溫－80中；油相和水相攪拌混勻，高壓均質(zhì)后將穩(wěn)定的乳化液在進(jìn)風(fēng)溫度180 ℃、出風(fēng)溫度100 ℃條件下噴霧干燥即得白木通籽油微膠囊產(chǎn)品。

1.3.2 白木通籽油微膠囊的感官評(píng)定 感官評(píng)定指標(biāo)包括產(chǎn)品的外觀、色澤、氣味等性狀。

1.3.3 白木通籽油微膠囊的理化性質(zhì)

（1）水分含量測定：按GB 5009.3——2010執(zhí)行。

（2）堆密度的測定：參照文獻(xiàn)［10］。

（3）休止角的測定：參照文獻(xiàn)［11］。

（4）溶解度的測定：按GB／T 5413.29——1997執(zhí)行。

（5）平均粒度的測定：用蒸餾水溶解微膠囊粉末并稀釋至合適濃度后，采用激光納米粒度儀進(jìn)行測定。

（6）微膠囊表面油含量測定方法：準(zhǔn)確稱取白木通籽油微膠囊產(chǎn)品（m1），將50mL石油醚（沸程30～60℃）分3次加入，將樣品過濾到已恒重的小燒杯（m2）中，收集濾液，放入60 ℃烘箱中烘至恒重（m3）。表面油含量（W1）按式（1）計(jì)算。

（7）微膠囊總油含量測定方法：將準(zhǔn)確稱取好的微膠囊樣品（m1）放入錐形瓶中，向瓶中加20 mL 熱水，接著加入20mL石油醚充分萃取后，將萃取液轉(zhuǎn)入已稱重的錐形瓶（m2）中，經(jīng)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)脫去溶劑后稱重（m3）。總油含量（W2）按式（2）計(jì)算。

（8）微膠囊化效率（W）的測定［12］：按式（3）計(jì)算。

1.3.4 電子掃描顯微鏡觀察表面形態(tài)與內(nèi)部結(jié)構(gòu)

（1）表面形態(tài)觀察：微膠囊粉末經(jīng)過粘臺(tái)，噴金等步驟后，在加速電壓為20kV 的條件下進(jìn)行觀察。

（2）內(nèi)部結(jié)構(gòu)觀察：用小刀輕輕切割微膠囊粉末，再將粉末進(jìn)行粘臺(tái)、噴金等步驟，在加速電壓為20kV 的條件下觀察。

1.3.5 紅外光譜測定 稱取1mg干燥的微膠囊粉末，KBr壓片。用傅立葉變換紅外光譜儀進(jìn)行紅外掃描［13］，掃描范圍400～4 000cm－1，掃描次數(shù)32次，分辨率4cm－1。

1.3.6 差示掃描量熱分析 精確稱取5～10mg微膠囊粉末，置于鋁制坩堝底部，壓緊樣品。放入量熱池內(nèi)，設(shè)定起始溫度為20℃，終止溫度為260℃，升溫速率為10℃／min，N2流量為20mL／min。

1.3.7 熱重分析 稱取微膠囊粉末5mg，使粉末平鋪于鋁制坩堝底層。密封后置于量熱池內(nèi)，同步熱分析儀操作條件：升溫速率為10 ℃／min，N2流量100mL／min。

1.3.8 貯藏期間白木通籽油微膠囊包埋率的變化情況 將新制備的白木通籽油微膠囊產(chǎn)品進(jìn)行真空包裝處理，常溫下放置180d，每隔30d測定其包埋率。微膠囊包埋率（X）的測定方法根據(jù)文獻(xiàn)［14］修改如下：稱取微膠囊樣品（m）約2g，盛于干燥至恒重的錐形瓶（m1）中，加入30mL 石油醚（沸程30～60 ℃），連續(xù)振蕩提取15min。用濾紙（m2）過濾樣品，接著用石油醚（10mL）洗滌錐形瓶和濾紙。將濾紙和錐形瓶放入60 ℃烘箱中，約20min后取出冷卻稱量（m3）。平行測定3次。

式中：

n—— 配料中芯材的含量。

2 結(jié)果與討論

2.1 白木通籽油微膠囊的感官評(píng)定

本實(shí)驗(yàn)室制備的白木通籽油微膠囊產(chǎn)品色澤潔白，顆粒大小均勻，呈粉末狀，無異味。由于微膠囊粉末很細(xì)小，在長時(shí)間貯藏后稍有粘結(jié)現(xiàn)象。

2.2 白木通籽油微膠囊的理化性質(zhì)

白木通籽油微膠囊的理化性質(zhì)測定結(jié)果見表1。本試驗(yàn)制備的微膠囊產(chǎn)品的水分含量為2.59%，水分較低，可以防止結(jié)塊，易于保存。微膠囊壁材的特性是影響產(chǎn)品堆密度的一個(gè)重要因素［15］，微膠囊產(chǎn)品粉粒的堆密度較小，形狀較規(guī)則，粒徑分布比較集中，球體間空隙大。試驗(yàn)制得的微膠囊產(chǎn)品溶解度為95.46%，這使得產(chǎn)品能在熱水中快速溶解。一般來說，粉末的休止角越小，摩擦力越小，而粉末的流動(dòng)性越好。此外，休止角的大小與產(chǎn)品的形狀、粒徑、含水量等因素密切相關(guān)。微膠囊產(chǎn)品的平均粒徑為328.1nm，休止角為41°，具有較好的流動(dòng)性。

表1 白木通籽油微膠囊的理化性質(zhì)Table 1 Physicochemical properties of Akebia trifoliatavar.australis seed oil microcapsules

2.3 白木通籽油微膠囊的微觀結(jié)構(gòu)

圖1為以白木通果膠為壁材制備的白木通籽油微膠囊的表面結(jié)構(gòu)掃描電鏡圖。由圖1可知，白木通籽油微膠囊顆粒呈表面光滑的圓球形，無裂痕和破裂現(xiàn)象，囊壁完整性較好，對(duì)芯材有較好的保護(hù)作用；微膠囊粉顆粒大小不一。部分顆粒表面有凹痕，可能與微膠囊壁材中碳水化合物的含量較高有關(guān)［16］。

圖1 白木通籽油微膠囊表面結(jié)構(gòu)掃描電鏡圖Figure 1 SEM observation of surface morphology of Akebia trifoliatavar.australis seed oil microcapsules

圖2為以白木通果膠為壁材制備的白木通籽油微膠囊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)掃描電鏡圖。由圖2可知，微膠囊顆粒是一個(gè)空心圓球，內(nèi)部中心為一個(gè)大的空穴，芯材以小液滴狀分散于囊壁內(nèi)?？昭ǖ男纬墒怯捎趪婌F干燥時(shí)蒸汽蒸發(fā)或液滴霧化時(shí)將空氣包裹在內(nèi)而造成的［17］。白木通果膠與麥芽糊精和環(huán)糊精分子間相互作用時(shí)形成了環(huán)形狀的微膠囊壁，且厚度分布均勻，結(jié)構(gòu)緊密。微膠囊的掃描電鏡圖表明，實(shí)驗(yàn)室制備的微膠囊質(zhì)量較高，有較好的微膠囊化效果，儲(chǔ)藏期較長，從而證實(shí)了制備方法的合理性。

2.4 白木通籽油微膠囊的紅外光譜

圖2 白木通籽油微膠囊內(nèi)部結(jié)構(gòu)掃描電鏡圖（×3 000）Figure 2 SEM observation of internal structure of Akebia trifoliatavar.australis seed oil microcapsules

圖3 白木通籽油的紅外光譜Figure 3 FT－IR spectra of Akebia trifoliata var.australis seed oil

圖4 白木通籽油微膠囊的紅外光譜Figure 4 FT－IR spectra of Akebia trifoliata var.australis seed oil microcapsules

白木通籽油的結(jié)構(gòu)特征主要是含有酯基，由圖3和圖4可知，白木通籽油的紅外光譜有在1 747cm－1處羰基C═O強(qiáng)伸縮振動(dòng)吸收峰，在2 925cm－1附近的─CH2不對(duì)稱伸縮振動(dòng)特征吸收峰，2 855cm－1附近的─CH2對(duì)稱伸縮振動(dòng)吸收峰。圖4表明經(jīng)過微膠囊化后的產(chǎn)品都存在這些特征吸收峰，說明白木通籽油微膠囊化后對(duì)其影響不大，基本保持了白木通籽油的原有結(jié)構(gòu)和營養(yǎng)價(jià)值。

2.5 差示掃描量熱分析

微膠囊產(chǎn)品的熱力學(xué)特性，如玻璃化轉(zhuǎn)化溫度和熱溶解溫度等，也會(huì)影響微膠囊產(chǎn)品的貯藏穩(wěn)定性及應(yīng)用范圍。由圖5可知，白木通籽油微膠囊的玻璃化轉(zhuǎn)化溫度（Tg）為71.06 ℃，遠(yuǎn)高于通常的貯藏溫度（25 ℃），說明微膠囊產(chǎn)品在常溫貯藏時(shí)處于玻璃態(tài)，貯藏穩(wěn)定性較好。從另一個(gè)吸熱峰可知，白木通籽油微膠囊的熱溶解溫度（Tm）為190.37 ℃，證明微膠囊產(chǎn)品的熱熔解溫度較高，在大部分食品的加工烹調(diào)過程中，微膠囊的完整結(jié)構(gòu)能維持良好［18］。

圖5 白木通籽油微膠囊的DSC曲線Figure 5 DSC curve of Akebia trifoliatavar.australis seed oil microcapsules

2.6 熱重分析

由圖6 可知，白木通籽油在16～50 ℃時(shí)，質(zhì)量略微損失，失重率為2.61%，這是由樣品水分損失而引起的。50～220 ℃樣品發(fā)生少量分解失重，失重率為3.81%，這可能是由于油脂緩慢氧化分解所致。在220～380 ℃階段，樣品失重曲線斜率迅速增加，失重率為70.67%，這可能是由于白木通籽油的高溫降解產(chǎn)生的。溫度高于380 ℃，油脂氧化反應(yīng)漸漸終止。圖6表明白木通籽油在220 ℃以下比較穩(wěn)定，熱氧化穩(wěn)定性較好［4］。

圖6 白木通籽油的熱重分析圖Figure 6 TG／DTG curve of Akebia trifoliata var.australis seed oil

由圖7可知，白木通籽油微膠囊的TG 曲線具有5個(gè)失重臺(tái)階。第1個(gè)階段為27～120 ℃，產(chǎn)品失重較慢，失重率為2.84%，這主要是微膠囊中的水分損失所致，與微膠囊產(chǎn)品所測得水分含量（2.59%）一致。第2 個(gè)階段為120～252 ℃，產(chǎn)品失重幅度增大，失重率為16%，可能是產(chǎn)品中的結(jié)合水和揮發(fā)性分解物的損失。第3 個(gè)階段為252～340 ℃，產(chǎn)品失重幅度加劇，失重率為36.43%，說明產(chǎn)品開始發(fā)生熱分解反應(yīng)，可能是由微膠囊壁材降解所致。第4、第5個(gè)階段為340～460 ℃，失重率為28.53%，主要是由于微膠囊壁材分解后而使芯材暴露，導(dǎo)致白木通籽油的降解和斷裂。當(dāng)溫度低于340 ℃時(shí)，微膠囊產(chǎn)品中的白木通籽油幾乎不發(fā)生分解，試驗(yàn)結(jié)果說明微膠囊壁對(duì)芯材有保護(hù)作用，減少了白木通籽油的熱降解。

圖7 白木通籽油微膠囊的熱重分析圖Figure 7 TG／DTG curve of Akebia trifoliata var.australis seed oil microcapsules

2.7 貯藏期間白木通籽油微膠囊包埋率的變化

包埋率是產(chǎn)品包埋效果的重要評(píng)價(jià)指標(biāo)之一，包埋率高則說明裸露于產(chǎn)品表面的芯材少，有助于產(chǎn)品的貯藏。

由表2可知，以白木通果膠為壁材之一制備的白木通籽油微膠囊的包埋率為90.35%，貯藏180d后，微膠囊的包埋率為88.51%，包埋率的變化較小。試驗(yàn)結(jié)果說明制備的白木通籽油微膠囊的囊壁致密性較好，具有較強(qiáng)的耐環(huán)境變化能力，貯藏穩(wěn)定性好。

表2 白木通籽油微膠囊包埋率Table 2 The encapsulation efficiency of Akebia trifoliata var.australis seed oil microcapsules

3 結(jié)論

本試驗(yàn)制備的白木通籽油微膠囊粉末色澤潔白，顆粒大小均勻，微膠囊化效率為90.35%，含水量為2.59%，溶解度為95.46%，平均粒徑為328.1nm，其余各項(xiàng)指標(biāo)均符合微膠囊產(chǎn)品的品質(zhì)要求。掃描電鏡結(jié)果表明白木通籽油微膠囊囊壁厚度均勻，結(jié)構(gòu)緊密，包埋效果較好。紅外光譜結(jié)果顯示，芯材白木通籽油受微囊化的影響不大，其原有結(jié)構(gòu)和營養(yǎng)價(jià)值得到了較好的保留。差示掃描量熱分析表明，白木通籽油微膠囊的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為71.06 ℃，熱溶解溫度為190.37 ℃，表明白木通籽油微膠囊在常溫貯藏時(shí)處于玻璃態(tài)，能穩(wěn)定儲(chǔ)藏。熱重分析結(jié)果表明微膠囊產(chǎn)品包埋效果良好，熱穩(wěn)定性高。真空包裝的微膠囊產(chǎn)品常溫貯藏180d后，包埋率變化不大，說明產(chǎn)品具有較好的貯藏穩(wěn)定性。

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