花椒籽油中α-亞麻酸的微膠囊工藝研究

李興東，薛華麗，劉永宏，孫蕾

（1.蘭州交通大學(xué) 數(shù)理學(xué)院，甘肅 蘭州，730070；2.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué) 理學(xué)院，甘肅 蘭州，730070）

花椒籽油中α-亞麻酸的微膠囊工藝研究

李興東1，薛華麗2，劉永宏2，孫蕾2

（1.蘭州交通大學(xué) 數(shù)理學(xué)院，甘肅 蘭州，730070；2.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué) 理學(xué)院，甘肅 蘭州，730070）

為了得到花椒籽油中α-亞麻酸微膠囊的最佳生產(chǎn)工藝，通過尿素包合法分離得到α-亞麻酸，以阿拉伯膠和麥芽糊精為壁材，α-亞麻酸為芯材，通過溶劑蒸發(fā)法制備微膠囊，分析了壁材組成、乳化劑用量、芯壁比、乳化液蒸發(fā)溶劑析出時的溫度對微膠囊化產(chǎn)率和效率的影響。結(jié)果表明，阿拉伯膠和麥芽糊精質(zhì)量比11∶9 , 芯材：壁材：乳化劑（mL∶ g∶ mL）為4∶3∶4，蒸發(fā)有機溶劑析出微膠囊時溫度40℃，微膠囊化效果最佳。由此表明，芯材、壁材、乳化劑用量及蒸發(fā)有機溶劑時溫度顯著影響微膠囊化產(chǎn)率和效率。

花椒籽油, α-亞麻酸, 微膠囊

花椒是我國傳統(tǒng)的 “八大調(diào)味品之一”，而花椒籽作為花椒生產(chǎn)過程中的主要副產(chǎn)品，約占果實總重的50%，而其中的含油量高達20～25%，花椒籽油中富含α-亞麻酸（ALA，17-24%）[1]. α-亞麻酸可有效防止高血糖、高血壓和高血脂的發(fā)生，還可通過肝臟代謝產(chǎn)生具有“腦黃金”之稱的EPA和DHA及多種有益因子，參與生命過程，具有提高人體自身免疫力的作用[2-3]。因此，分離花椒籽油中α-亞麻酸具有相當(dāng)可觀的市場前景。

然而α-亞麻酸屬于多不飽和脂肪酸，室溫下極易氧化變質(zhì)，產(chǎn)生不良氣味，這給該產(chǎn)品的運輸、加工及貯藏帶來巨大的挑戰(zhàn)。因此，維持花椒籽油中不飽和脂肪酸a-亞麻酸的穩(wěn)定性就顯得尤為重要[4]。通過尿素包合法從花椒籽油中分離得到α-亞麻酸，然后以阿拉伯膠和麥芽糊精為壁材，α-亞麻酸為芯材，通過溶劑蒸發(fā)法制備微膠囊，分析壁材組成、乳化劑用量、芯壁比、乳化液蒸發(fā)溶劑時的溫度等因素對微膠囊化產(chǎn)率和效率的影響，本研究可為α-亞麻酸微膠囊化的工業(yè)生產(chǎn)提供一定的理論參考。

1、材料與方法

1.1 材料、試劑與儀器

花椒籽油（大涼山原生態(tài)花椒籽油），阿拉伯樹膠粉（AR）,麥芽糖糊精（BR）, 95%乙醇, 無水乙醇, 石油醚, 濃硫酸, 濃鹽酸及脲均為分析純, 去離子水。旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀（RE2000B）(上海亞榮生化儀器廠)，SHZ-D（Ⅲ）循環(huán)水式真空泵(上海申光儀器儀表有限公司)，電熱鼓風(fēng)干燥箱 (上海申光儀器儀表有限公司)，HH-S6數(shù)顯恒溫水浴鍋(金壇市醫(yī)療儀器廠)。

1.2 實驗方法

1.2.1 花椒籽油混合脂肪酸制備[1]

花椒籽油∶ 1.0mol/L NaOH-乙醇體積比為1∶4，在60℃水浴上加熱回流40min，至溶液澄清透明。取下燒瓶冷卻至室溫后，加入適量石油醚以除去不溶性皂化物，然后放入冰箱，使皂析出，減壓抽濾除去過量乙醇，加入適量水，使皂剛好溶解；再用10%鹽酸調(diào)其pH至2～3，轉(zhuǎn)移到分液漏斗中，用石油醚萃取，過濾靜置分層，分取上層有機相。將上述有機相水洗至中性，通過裝有無水硫酸鈉的漏斗進行干燥過濾；濾液于50℃水浴中減壓旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)，即得混合脂肪酸（FFA）。

1.2.2 尿素包合法分離得到α-亞麻酸[1]

首先量取乙醇（95%）放入錐形瓶，再按照FFA/尿素/乙醇為1∶3∶9，加入尿素，于65℃水浴中待尿素完全溶解；而后加入FFA，混合均勻后，于0℃下包合16-18h，所得尿素包合物抽濾；濾液加入適量石油醚，用10%鹽酸酸化至pH2～3；再加入適量水，充分萃取，靜置分層，分離有機相，用石油醚萃取水相，合并有機相；用蒸餾水反復(fù)沖洗有機相至中性，最后用無水硫酸鈉脫水干燥醚層，濾液旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去石油醚，即得分離α-亞麻酸。

1.2.3 微膠囊的制備

1.2.3.1 微膠囊制備工藝

采用溶劑蒸發(fā)法制備微膠囊，以阿拉伯樹膠和麥芽糊精為壁材，石油醚為揮發(fā)性溶劑。具體操作：將壁芯（α-亞麻酸）分散在石油醚溶劑中；再將阿拉伯膠與麥芽糊精混合均勻加入到上述溶液中；然后向上述溶液中加水?dāng)嚢枋蛊淙榛?；蒸發(fā)除去有機溶劑，析出微膠囊[5-8]。

1.2.3.2 微膠囊制備工藝參數(shù)優(yōu)化

通過單因素確定阿拉伯膠與麥芽糊精比，并以相同方法確定壁材、芯材及乳化劑三者之間的比例，然后在此基礎(chǔ)上確定最佳的蒸發(fā)溶劑溫度。

1.2.3.3 包油率的測定[6]

微膠囊中包埋的α-亞麻酸的測定：準確稱取一定量包埋的產(chǎn)品，加蒸餾水完全溶解，將溶解后的溶液置于分液漏斗中，加入石油醚，充分振蕩，靜置分層，取上層液氮氣吹干，測定α-亞麻酸的含量。

微膠囊表面α-亞麻酸的測定：準確稱取一定量包埋的產(chǎn)品，加入無水乙醇，充分振蕩，過濾，濾液氮氣吹干，測定α-亞麻酸的含量。

2、結(jié)果與分析

2.1 阿拉伯膠與麥芽糊精的壁材配比對微膠囊化效果的影響

當(dāng)α-亞麻酸2mL，石油醚3mL，乳化劑（去離子水）2mL，蒸發(fā)有機溶劑溫度40℃時，改變阿拉伯膠與麥芽糊精的壁材，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，隨著阿拉伯膠在混合壁材中所占比例的增大，微膠囊的產(chǎn)率和效率都呈現(xiàn)增加的趨勢。對于微膠囊產(chǎn)率來說，當(dāng)阿拉伯膠所占比例為35-55%時，微膠囊產(chǎn)率增長迅速，而當(dāng)阿拉伯膠比例大于55%時，產(chǎn)率基本上達到一個穩(wěn)定的值。同時，當(dāng)阿拉伯膠在壁材中所占比例為55%時，微膠囊化效率也達到一個峰值。由此表明，當(dāng)阿拉伯膠與麥芽糖糊精配比為11∶9，微膠囊化效果最佳。

圖1 阿拉伯膠與麥芽糖的配比對微膠囊化效果的影響

2.2 乳化劑用量對微膠囊化效果的影響

當(dāng)阿拉伯膠與麥芽糊精的質(zhì)量配比為11∶9 , 芯材4mL，石油醚5mL，40℃下改變?nèi)榛瘎┯昧?。由圖2可見，隨著乳化劑用量的增加，微膠囊產(chǎn)率呈現(xiàn)先增加后降低的變化趨勢。當(dāng)乳化劑用量為3mL時，微膠囊產(chǎn)率達到最大值74.3%；而隨著乳化劑用量的增加，微膠囊效率變化趨勢緩慢，基本上處于60%-72%之間，所以，當(dāng)芯材用量4mL時，乳化劑用量3mL時，微膠囊的產(chǎn)率及效率比較顯著，由此確定乳化劑與芯材的體積比為3∶4。

圖2 乳化劑用量對微膠囊化效果的影響

2.3 芯材與壁材的配比對微膠囊化效果的影響

當(dāng)阿拉伯膠與麥芽糊精的質(zhì)量配比11∶9 , 芯材4mL，石油醚5mL，乳化劑3mL，40℃下改變混合壁材的質(zhì)量，分析微膠囊的產(chǎn)率和效率。圖3可見，隨著混合壁材質(zhì)量的增加，微膠囊化產(chǎn)率和效率均呈現(xiàn)先增加后減低的單峰型變化趨勢，當(dāng)混合壁材質(zhì)量為3g時，微膠囊化的產(chǎn)率及效率均達到最大值。由此表明，混合壁材質(zhì)量為3g，芯材與混合壁材的配比（ml/g）為4∶3時，微膠囊化最佳。

圖3 芯材與壁材的配比對微膠囊化效果的影響

2.4 蒸發(fā)有機溶劑析出微膠囊時的溫度對微膠囊效果的影響

當(dāng)α-亞麻酸2mL，石油醚3mL，混合壁材1.5g（阿拉伯樹膠與麥芽糖糊精質(zhì)量比為11∶9）、乳化劑(去離子水)的體積為1.5mL時，改變蒸發(fā)有機溶劑析出微膠囊時的溫度，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，隨著蒸發(fā)有機溶劑溫度的升高，微膠囊化產(chǎn)率和微膠囊化效率均呈現(xiàn)先增加后降低的相同變化趨勢，當(dāng)溫度為40℃時，微膠囊化的產(chǎn)率及效率均達到最大值79.8%和79.6%。

圖4 蒸發(fā)有機溶劑析出時的溫度對微膠囊化效果的影響

2.5 微膠囊的生成

當(dāng)α-亞麻酸2mL，石油醚3mL，混合壁材1.5g（阿拉伯樹膠與麥芽糖糊精質(zhì)量比為11∶9）、乳化劑(去離子水)的體積為1.5mL,蒸發(fā)有機溶劑析出微膠囊時溫度40℃時得到的微膠囊如圖5所示，由圖可見，析出的微膠囊形狀規(guī)則，基本上呈球形，為白色顆粒，且外表觀察不到油性物質(zhì)的存在，由此表明，該條件下，微膠囊化效果理想。

圖5 α-亞麻酸的微膠囊

3、結(jié)論

通過以阿拉伯膠與麥芽糖糊精為混合壁材，以溶劑蒸發(fā)法對α-亞麻酸進行微膠囊化的研究，確定了最佳工藝條件，阿拉伯膠和麥芽糊精的最佳質(zhì)量配比為11∶9 ，芯材壁材及乳化劑三者的比例（mL/ g/mL）為4∶3∶4，蒸發(fā)有機溶劑析出微膠囊時的溫度為40℃。此時得到的微膠囊效果顯著，達到了預(yù)期的目標。

[1] 薛華麗．尿素包合法分離花椒籽油中α-亞麻酸工藝研究[[J]．中國釀造, 2012,31(7): 103-106．

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Study on Microencapsulation Technique of α-LinolenicAcid from Pricklyash Seed Oil

LI Xing-dong1 , XUE Hua-li2, LIU Yong-hong2, SUN Lei2
(1.School of Mathematics and Physics，Lanzhou Jiaotong University，Lanzhou 730070,China; 2.Science of College , Gansu Agricultural University, Lanzhou 730070, China）

∶ In order to get the optimum microencapsulation technique of α-linolenic acid from Pricklyash seed oil, α-linolenic acid was separated from Pricklyash seed oil by urea adduction, the microcapsule was prepared with arabic gum and maltodextrin as the wall material and α-linolenic acis as core by solvent evaporation. The effects of composition of wall material, dosage of emulsifiers, ratios of the core and wall, and the temperature of solvent evaporation on the microencapsulation were evaluated in this study. The results showed that the optimum microencapsulation conditions were the mass ratio of arabic gum∶maltodextrin 11∶9, the ratios of the core and wall∶ the wall material∶ emulsifier (mL∶ g∶ mL) 4∶3∶4，the temperature of organic solvent evaporation 40 oC. The findings suggested that the composition of wall material, dosage of emulsifiers, ratios of the core and wall, and the temperature of solvent evaporation significantly influence the efficiency and productivity of microencapsulation.

Pricklyash seed oil, α-linolenic acid, microencapsulation

甘肅省高等學(xué)?？蒲许椖?(2015A-056); 蘭州交通大學(xué)2015年教改項目

TQ586

A