銳孔法制備紅棗黃酮微膠囊的研究

張春蘭 張志國(guó) 王麗玲 白紅進(jìn)

(1 塔里木大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院， 新疆 阿拉爾843300)(2 南疆特色農(nóng)產(chǎn)品深加工兵團(tuán)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 新疆 阿拉爾843300)(3 新疆銀隆農(nóng)業(yè)國(guó)際合作股份有限公司， 新疆 烏魯木齊830000)

紅棗(Zizyphus jujuba mill)，又名大棗，有“百果之王”之稱。紅棗具有極高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值及藥用價(jià)值，是集藥、食、補(bǔ)三大功能為一體的保健食品，被譽(yù)為“木本糧食，滋補(bǔ)佳品[1]”。近幾年新疆棗栽培品種越來(lái)越多，而且面積不斷擴(kuò)大、產(chǎn)量大幅提高，但加工技術(shù)能力偏低，富有特色的高附加值新產(chǎn)品開發(fā)較少，不及時(shí)開發(fā)新產(chǎn)品，棗產(chǎn)品銷售將面臨嚴(yán)重挑戰(zhàn)，特別是殘次果的綜合開發(fā)利用問(wèn)題更嚴(yán)重。

微膠囊技術(shù)就是將固體、液體或氣體物質(zhì)包埋、封存在一種微型膠囊內(nèi)成為一種固體微粒產(chǎn)品的技術(shù)。一般粒子大小在微米范圍，習(xí)慣上是指粒徑處于 1～1 000 μm 的粒子。微膠囊技術(shù)可以改變物質(zhì)形態(tài)、保護(hù)敏感成分，能最大限度地保持物料原有的色香味、性能和生物活性，防止?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)的破壞與損失。微膠囊技術(shù)在當(dāng)代社會(huì)逐漸趨于成熟，人們已經(jīng)研究了許多物質(zhì)制作微膠囊[2-4]。但是，有關(guān)紅棗的微膠囊化研究國(guó)內(nèi)還鮮為報(bào)道。黃酮類化合物是紅棗中的主要活性物質(zhì)之一[5-7]，本研究以紅棗黃酮提取物為芯材, 選擇海藻酸鈉作為壁材，研究銳孔法制備紅棗黃酮微膠囊的工藝條件，這將提高紅棗的附加值，擴(kuò)大其應(yīng)用范圍，更為指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn)提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料及設(shè)備

紅棗黃酮：駿棗通過(guò)60%乙醇浸提，過(guò)濾后真空濃縮經(jīng)大孔吸附樹脂純化，干燥，制得黃酮含量為25%的紅棗黃酮提取物。

DZKW-5-6型電熱恒溫水浴鍋、AR2140型電子天平、RE-2010型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀、RE-201D紫外可見分光光度計(jì)。

蘆丁：中國(guó)藥品生物制品檢定所；海藻酸鈉為國(guó)產(chǎn)化學(xué)純；乙醇、硝酸鋁、氫氧化鈉、亞硝酸鈉、無(wú)水氯化鈣等均為國(guó)產(chǎn)分析純。

1.2 方法

1.2.1 工藝流程

海藻酸鈉為壁材，采用銳孔-凝固浴法對(duì)紅棗黃酮進(jìn)行微膠囊化，工藝流程如下：

海藻酸鈉→溶解→混合→黃酮提取物

氯化鈣→溶解→銳孔造?！袒蛛x→干燥→成品

具體操作：將一定濃度的海藻酸鈉溶液與黃酮提取物按照不同的比例充分混合，注入1 ml注射器內(nèi)，然后以1 ml/min的速度勻速推出，滴入一定濃度的CaCl2溶液中，讓其固化30 min，將形成的水凝膠珠充分用蒸餾水漂洗后，40 ℃真空干燥即得成品。在CaCl2溶液濃度為0. 4%，芯材壁材比例為1：2 ，凝固浴CaCl2溶液溫度為35 ℃的條件下，以包埋率和成形效果為評(píng)價(jià)指標(biāo)，研究海藻酸鈉濃度對(duì)微膠囊化效果的影響。在海藻酸鈉濃度為3%，芯材壁材比例為1：2，凝固浴CaCl2溶液溫度為35 ℃的條件下，研究凝固浴CaCl2溶液濃度對(duì)微膠囊化效果的影響。在海藻酸鈉濃度為3%，CaCl2溶液濃度為0. 4%，凝固浴CaCl2溶液溫度為35 ℃的條件下，芯材壁材比例為1:1、1:2、1:3、1:4、1:5(g:ml)，研究芯材壁材的不同比例對(duì)微膠囊化效果的影響。在海藻酸鈉濃度為3%，CaCl2溶液濃度為0. 4% ，芯材壁材比例為1：2，研究凝固浴CaCl2溶液溫度對(duì)微膠囊化效果的影響。

1.2.2 工藝要點(diǎn)

1.2.2.1 海藻酸鈉溶液的配制：按試驗(yàn)設(shè)計(jì)要求，稱取一定量海藻酸鈉與適量蒸餾水混合并迅速攪拌，于50 ℃的恒溫水浴鍋中放置40～50 min使海藻酸鈉充分溶解后備用。

1.2.2.2凝固浴CaCl2溶液的配制：按照實(shí)驗(yàn)要求配制不同濃度的CaCl2溶液備用。

1.2.2.3 銳孔造粒：將海藻酸鈉溶液與芯材紅棗黃酮按照實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的不同比例均勻混合，然后用1ml注射器勻速推出小液滴，并保持其下滴高度為10 cm與速度1 ml/min使其勻速滴入以一定轉(zhuǎn)速攪拌的凝固浴CaCl2溶液中。

1.2.2.4 固化、干燥：微膠囊在CaCl2溶液中固化30 min，過(guò)濾分離出濕微膠囊，用蒸餾水漂洗，除去微膠囊表面殘留的黃酮及CaCl2溶液后，真空干燥。

1.2.3 計(jì)算

1.2.3.1 蘆丁標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制[6]：精密吸取蘆丁標(biāo)準(zhǔn)液0. 00，0. 50，1. 00，2. 00，3. 00，4. 00 ml分別置于10. 00 ml容量瓶中，分別加入5% 亞硝酸鈉溶液0. 30 ml，搖勻，靜置6 min，再加入0. 3 ml 10%的硝酸鋁溶液，搖勻，靜置6 min后加4% NaOH溶液4. 00 ml，搖勻，再用60%乙醇稀釋至刻度，搖勻，靜置12 min，以試劑作空白，于510 nm處測(cè)吸光度值﹙A﹚，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。以吸光度值﹙A﹚為縱坐標(biāo)，蘆丁濃度C為橫坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，得回歸直線方程為：A﹦7. 575 1C-0. 004 5( r=0. 999 7)，說(shuō)明蘆丁質(zhì)量濃度在 0. 05～0. 5 mg /mL范圍內(nèi)與吸光度呈良好線性關(guān)系。

1.2.3.2 包埋率的計(jì)算：

式中EE-包埋率，%；

S-凝固浴溶液中的剩余黃酮含量，mg；

G-加入的總黃酮含量，mg。

2 結(jié)果與分析

2.1 海藻酸鈉濃度對(duì)包埋效果的影響

表1 海藻酸鈉濃度對(duì)微膠囊化效果的影響

海藻酸鈉濃度對(duì)銳孔造粒效果影響較明顯(表1)。當(dāng)海藻酸鈉濃度為1. 5%時(shí)，由于濃度低，形成的微球較軟，不規(guī)則。隨著海藻酸鈉濃度的升高，微膠囊變形逐漸減輕，成型效果好，包埋率明顯提高。但是當(dāng)海藻酸鈉濃度升高為3. 5%時(shí)，其溶液的粘度增高，擠壓越來(lái)越困難，增加了造粒難度，而且制成的微膠囊拖尾現(xiàn)象加劇，膠囊也不規(guī)則，影響了微膠囊的外觀。海藻酸鈉濃度為3%時(shí)，形成的微膠囊具有較好的特性以及較高的包埋率。

2.2 凝固浴CaCl2溶液濃度對(duì)包埋效果的影響

海藻酸鈉具有與多價(jià)鹽離子發(fā)生凝膠反應(yīng)形成凝膠的特性，當(dāng)與鈣鹽作用后，其鈉離子與鈣離子進(jìn)行交換，生成海藻酸鈣。鈣離子起了交聯(lián)劑的作用，使線性分子彼此相互連接形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，使體系的粘性增強(qiáng)。凝固浴CaCl2溶液為0. 2%時(shí)，濃度較低，可能是因沒(méi)有足夠的鈣離子與鈉離子進(jìn)行交換，故成型后微膠囊表面黏性大，膠粒分散性差，易結(jié)團(tuán)；隨濃度升高，膠粒表面形成致密的海藻酸鈣層，硬度增強(qiáng)；凝固浴濃度為0. 4%時(shí)，形成的微膠囊較好，包埋率較高，之后隨著CaCl2溶液濃度的增加，對(duì)其包埋率影響不大。

2.3 芯材壁材比例對(duì)微膠囊化效果的影響

表3 芯材與壁材不同比例對(duì)微膠囊化效果的影響

芯材紅棗黃酮與壁材海藻酸鈉隨著比例的增大，微膠囊的包埋率稍有增加。當(dāng)芯材壁材比例為1：1時(shí)，可能由于海藻酸鈉在混合體系中占的比例低，與鈣離子形成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)不夠緊密，使其有少量黃酮滲出，包埋率稍低，而且在此條件下形成的微膠囊質(zhì)地較軟，結(jié)構(gòu)不堅(jiān)固，易成扁球形。在1：3之后的比例其包埋率幾乎相近，說(shuō)明再增加壁材比例，對(duì)其成型和包埋效果的影響不大。

2.4 凝固浴CaCl2溶液溫度對(duì)微膠囊化效果的影響

由表4可看出隨著凝固浴CaCl2溶液溫度的升高，微膠囊包埋率逐漸升高。微膠囊硬度、彈性有所改善。這可能因?yàn)闇囟鹊倪f增，使得海藻酸鈉分子間鏈段纏結(jié)能得到一定的舒展，更容易與 Ca2+結(jié)合成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。操作溫度為40 ℃時(shí)，制備的微膠囊有較好效果。

表4 凝固浴CaCl2溶液溫度變化對(duì)微膠囊化效果的影響

2.5 正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

在紅棗黃酮制備微膠囊單因素實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，選取每個(gè)因素的三個(gè)較優(yōu)水平，采用L9(34)進(jìn)行正交試驗(yàn)。

表5 紅棗黃酮微膠囊化正交實(shí)驗(yàn)

由表5可看出，各因素的影響順序?yàn)椋篋﹥A﹥B﹥C，即凝固浴CaCl2溶液溫度﹥海藻酸鈉溶液濃度﹥凝固浴CaCl2溶液濃度﹥芯材壁材比例。銳孔-凝固浴法制備紅棗黃酮微膠囊的最佳工藝條件組合為：A2B2C3D1，即海藻酸鈉濃度3. 0%、凝固浴CaCl2溶液濃度0. 4%、芯材與壁材比例1：3、凝固浴CaCl2溶液溫度35 ℃，在此條件下，微膠囊的包埋率為 69. 72%。

3 結(jié)論

采用銳孔法制備出了紅棗黃酮微膠囊，優(yōu)化了制備工藝，正交試驗(yàn)表明海藻酸鈉濃度3. 0%、凝固浴CaCl2溶液濃度0. 4%、 芯材與壁材比例1：3、凝固浴CaCl2溶液溫度35 ℃，在此條件下紅棗黃酮微膠囊的包埋率為 69. 72%。紅棗黃酮微膠囊為米黃色，呈圓球狀，大小均勻，具有較好的硬度和彈性。但微膠囊對(duì)芯材紅棗黃酮的保護(hù)效果，以及微膠囊在體內(nèi)的消化吸收情況還有待于進(jìn)一步研究。

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