層層自組裝法制備百里香精油微膠囊條件優(yōu)化

黃 晶，申莉莉，白友菊，馬治燦，陳加平，馮 武

（華中農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院，湖北 武漢 430070）

層層自組裝法制備百里香精油微膠囊條件優(yōu)化

黃 晶，申莉莉，白友菊，馬治燦，陳加平，馮 武*

（華中農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院，湖北 武漢 430070）

采用層層自組裝的方法，以百里香精油乳化液納米微粒作為核心，利用殼聚糖和海藻酸鈉對百里香精油進(jìn)行包埋；以司盤80和吐溫60復(fù)配乳化劑親水親油平衡（hydrophilic lipophilic balance，HLB）值、用量及油乳比例3 個因素進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，確定乳化液最適制備條件；以壁材溶液質(zhì)量濃度、組裝層數(shù)、每層組裝時間、攪拌速率、組裝溫度、壁材溶液pH值和固化劑用量進(jìn)行單因素試驗(yàn)，以主要因素設(shè)計正交試驗(yàn)，確定最佳包埋條件。結(jié)果表明，乳化液制備條件為HLB值10、乳化劑用量6%、精油與乳化劑體積比1∶6，此條件下所制備的乳化微粒為模板，組裝層數(shù)4 層、攪拌速率1 040 r/min、每層組裝時間15 min、壁材溶液pH 5.0、組裝溫度30 ℃，此條件下包埋率最高為80.23%。

層層自組裝；微膠囊；百里香精油；正交試驗(yàn)；包埋率

百里香精油具有強(qiáng)抗氧化性、抗菌效果好的特點(diǎn)，是高效的天然防腐劑、抗氧化劑及食品穩(wěn)定劑[1]。然而，精油中的香氣成分容易揮發(fā)，與食品成分直接接觸會降低其作用，解決這一問題的措施之一就是微膠囊化技術(shù)。經(jīng)過微膠囊化后，由于囊壁對囊芯的保護(hù)作用，使得囊芯呈現(xiàn)出特殊的穩(wěn)定性，可以減少揮發(fā)，防止氧化，所以它可以貯存并在工業(yè)應(yīng)用中保持較長的時間[2]。

殼聚糖（chitosan，CS）和海藻酸鈉（sodium alginate，ALG）是兩種具有生物活性、可生物降解、生物相容性好的材料，并且分別帶有聚陽離子和聚陰離子[3-4]。目前國內(nèi)外關(guān)于精油微膠囊化的研究很多，其中應(yīng)用層層自組裝法對精油進(jìn)行包埋的研究比較少[5]。本研究采用乳化交聯(lián)技術(shù)，以乳化液微粒作為核心模板，并利用層層自組裝技術(shù)在其表面交替組裝CS/ALG[6-13]。層層自組裝技術(shù)相比于其他方法具有許多優(yōu)點(diǎn)，其對成膜的基質(zhì)無限制，能夠在納米尺度上對膠囊的大小、組成、結(jié)構(gòu)、形態(tài)和囊壁厚度進(jìn)行精確的控制，制備的微膠囊具備良好的機(jī)械和化學(xué)穩(wěn)定性[14-15]。

利用高速攪拌技術(shù)、高壓均質(zhì)技術(shù)及超聲分散技術(shù)制備的百里香精油乳化液納米微粒為核心，進(jìn)行層層自組裝，獲得百里香精油微膠囊，通過將冷凍干燥的微膠囊粉末制備成粉包的形式與果蔬一起貯藏，實(shí)現(xiàn)精油緩慢釋放并對果蔬以熏蒸的形式加以保護(hù)。為百里香精油運(yùn)用于果蔬防腐保鮮及貨架期的延長提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

百里香精油 美國國際香精香料公司。

CS（脫乙酰度85%～95%）、ALG（500 cps）、95%乙醇、司盤80、吐溫80、司盤60、吐溫20、吐溫60（均為分析純） 國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

UV1700紫分光光度計 日本島津公司；PHS-25數(shù)顯pH計 上海理達(dá)儀器廠；KQ2200DE超聲儀 昆山市超聲儀器有限公司；ATS均質(zhì)機(jī) 寧波新芝生物科技股份有限公司；WV GP470光學(xué)顯微鏡 上海徠卡顯微系統(tǒng)有限公司；Malvern Zetasizer Nano ZS粒徑儀英國馬爾文公司；Beta2-8LD冷凍干燥器 德國Christ公司；752型可見分光光度計 上海光博儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 乳化液制備

1.3.1.1 乳化劑相容性

[16]方法，將司盤與吐溫按質(zhì)量比為5∶5混合后再與水混合，使混合表面活性劑體積分?jǐn)?shù)為5%，40 ℃、1 560 r/min條件下將混合物攪拌乳化20 min，觀察司盤60與吐溫20、吐溫60、吐溫80 以及司盤80 與吐溫20、吐溫60、吐溫80 的相容性。

1.3.1.2 乳化劑親水親油平衡（hydrophilic lipophilic balance，HLB）值的確定

司盤80與吐溫60 復(fù)配成HLB值8、9、10、11、12、13、14，用量6%（體積分?jǐn)?shù)，下同），精油與乳化劑體積比1∶6，攪拌（50 ℃、20 min、1 560 r/min），然后超聲（40 ℃、99 W、30 min），再高壓均質(zhì)（20 ℃，1 000 bar，10 min）后測定Zeta電位。

1.3.1.3 精油與乳化劑體積比的確定

精油與乳化劑體積比為1∶7、1∶6、1∶5、1∶4、1∶3，乳化劑用量6%、HLB值10條件下測定乳化液Zeta電位。

1.3.1.4 乳化劑用量的確定

在乳化劑用量為2%、4%、6%、8%、10%，精油與乳化劑體積比1∶6、HLB值10時，測定乳化液Zeta電位。

1.3.2 百里香精油微膠囊的制備

參考文獻(xiàn)[17]的方法稍作修改。向一定量乳化液中加入質(zhì)量濃度分別為0.05、0.1、0.15、0.2、0.25 g/100 mL CS溶液（氯化鈉0.5 mol/L，pH 4.5，溶于2%醋酸溶液），40 ℃、1 040 r/min速率攪拌組裝20 min后，在40 W、40 ℃條件下超聲分散10 min，得到乳液微粒表面組裝有一層CS的微球，測定電導(dǎo)率。

向組裝了一層的微球中分別加入質(zhì)量濃度分別為0.05、0.1、0.15、0.2、0.25 g/100 mL的ALG溶液（氯化鈉0.5 mol/L，pH 4.5），40 ℃、1 040 r/min速率攪拌20 min進(jìn)行組裝，再在40 W、20 ℃超聲分散10 min，得到組裝了兩層的微球，測定電導(dǎo)率。

在組裝了兩層的微球中，分別加入20 mL質(zhì)量濃度分別為0.05、0.1、0.15、0.2、0.25 g/100 mL的CS（pH4.5，氯化鈉0.5 mol/L）溶液，40 ℃、1 040 r/min轉(zhuǎn)速攪拌20 min進(jìn)行組裝，之后在40 W、40 ℃條件下超聲分散10 min，測定電導(dǎo)率。

重復(fù)2、3 層組裝的兩步，層層自組裝。待組裝到適宜層數(shù)后，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)10% NaOH溶液調(diào)節(jié)pH 6.0，加入一定量固化劑氯化鈣，于4 ℃固化1 h，經(jīng)冷凍干燥，得到固態(tài)微膠囊產(chǎn)品。

1.3.3 百里香精油標(biāo)準(zhǔn)曲線制作

移取10 μL百里香精油，用95%乙醇溶液定容至10 mL，搖勻；再從這10 mL中分別移取0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 mL并用95%乙醇溶液定容至10 mL，搖勻，在274 nm波長處測定其吸光度。以百里香精油體積為橫坐標(biāo)，以吸光度為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

1.3.4 Zeta電位的測定

取100 μL微膠囊懸浮液，用蒸餾水稀釋100 倍，對稀釋液進(jìn)行Zeta電位測定。

1.3.5 百里香精油微膠囊制備單因素試驗(yàn)

1.3.5.1 組裝層數(shù)的確定

微膠囊制備的攪拌速率1 040 r/min、每層組裝時間15 min、壁材溶液pH 4.5、固化劑（1.5%氯化鈣溶液）用量10%（體積分?jǐn)?shù)，下同）、組裝溫度40 ℃時，分別制備層數(shù)分別為2、4、6、8層的微膠囊，測定其包埋率。

1.3.5.2 攪拌速率的確定

微膠囊制備的組裝層數(shù)4 層、每層組裝時間15 min、壁材溶液pH 4.5、固化劑用量10%、組裝溫度40 ℃時，分別在攪拌轉(zhuǎn)速為520、780、1 040、1 300、1 560 r/min的條件下制備微膠囊，測定其包埋率。

1.3.5.3 每層組裝時間的確定

微膠囊制備的組裝層數(shù)4 層、攪拌速率1 040 r/min、壁材溶液pH 4.5、固化劑用量10%、組裝溫度40 ℃時，分別在組裝時間15、20、25、30 min的條件下制備微膠囊，測定其包埋率。

1.3.5.4 壁材溶液pH值的確定

微膠囊制備的組裝層數(shù)4層、攪拌速率1 040 r/min、每層組裝時間15 min、固化劑用量10%、組裝溫度40 ℃時，分別在壁材溶液pH 3.5、4.0、4.5、5.0的條件下制備微膠囊，測定其包埋率。

1.3.5.5 固化劑用量的確定

微膠囊制備的組裝層數(shù)4層、攪拌速率1 040 r/min、每層組裝時間15 min、壁材溶液pH 4.5、組裝溫度40 ℃時，分別在固化劑用量2%、4%、6%、8%、10%的條件下制備微膠囊，測定其包埋率。

1.3.5.6 組裝溫度的確定

微膠囊制備的組裝層數(shù)4層、攪拌速率1 040 r/min、每層組裝時間15 min、壁材溶液pH 4.5、固化劑用量10%時，分別在組裝溫度20、30、40、50 ℃的條件下制備微膠囊，測定其包埋率。

1.3.6 百里香精油微膠囊制備正交試驗(yàn)

表1 L9（34）正交試驗(yàn)設(shè)計因素水平Table 1 Factors and their coded level used in L9(34) orthogonal array desiggnn

按照文獻(xiàn)[18]，進(jìn)行正交試驗(yàn)優(yōu)化（表1）。根據(jù)單因素試驗(yàn)方差分析結(jié)果確定每層組裝時間、壁材溶液pH值及組裝溫度3 個因素影響極顯著。對此3 個因素加上攪拌速率4 個單因素設(shè)計正交試驗(yàn)，確定四因素三水平表，對結(jié)果進(jìn)行極差分析。

1.3.7 微膠囊包埋率的測定

微膠囊表面油含量的測定：根據(jù)文獻(xiàn)[19-20]方法，稍作修改，精確稱取一定質(zhì)量的百里香精油固態(tài)微膠囊，用5 mL 95%乙醇溶液迅速過濾，定容至10 mL，測定274 nm波長處紫外吸光度，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計算百里香精油表面油的含量。

微膠囊總油含量的測定：精確稱取0.01 g的百里香精油固態(tài)微膠囊，用5 mL 95%乙醇溶液室溫浸泡30 min，再在20 ℃、99 W進(jìn)行超聲破碎15 min，再在室溫浸泡30 min，迅速過濾，將濾液定容至10 mL，測定274 nm波長處吸光度，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計算百里香精油表面油的含量。然后參見式（1）計算包埋率。

1.3.8 微膠囊產(chǎn)率的測定

參考文獻(xiàn)[21]的方法，得到冷凍干燥后的微膠囊粉末質(zhì)量、制備微膠囊所用壁材的質(zhì)量及所用百里香精油的質(zhì)量、固化交聯(lián)所用固化劑的質(zhì)量。產(chǎn)率公式見式（2）。

1.3.9 驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)

由正交試驗(yàn)結(jié)果分析得到微膠囊制備的最佳水平，利用該最佳水平的條件制備微膠囊，對其包埋率進(jìn)行測定，以驗(yàn)證該最優(yōu)水平。

2 結(jié)果與分析

2.1 百里香精油標(biāo)準(zhǔn)曲線制作

由百里香精油對吸光度的標(biāo)準(zhǔn)曲線可得方程為y=8.00x-0.013 0，其相關(guān)性系數(shù)R2=0.999 1，表明百里香精油在0～0.1 μL內(nèi)與吸光度線性相關(guān)性較高。標(biāo)準(zhǔn)曲線方程中，x為百里香精油含量/（μL/mL），y為274 nm波長處吸光度。

2.2 乳化液制備條件優(yōu)化

2.2.1 乳化劑種類選擇

圖1 乳化劑復(fù)配穩(wěn)定性Fig.1 Emulsifier stability

由圖1可知，不同乳化劑之間的相容性存在差異，其中司盤80和吐溫20、司盤80和吐溫60、司盤80與吐溫80復(fù)配可以得到穩(wěn)定的乳化劑水溶液，這和乳化劑分子結(jié)構(gòu)有關(guān)。司盤系列分子較小，而吐溫系列分子較大，當(dāng)它們二者進(jìn)行復(fù)配時，司盤插入吐溫間隙中。司盤80與吐溫80的兩者的相容性較好。而當(dāng)司盤80與吐溫60復(fù)配時，兩者也具有良好的相容性。結(jié)合黏度分析，可知司盤80與吐溫60復(fù)配時所制得的乳化液黏度最大為26.4 mPa·s，而司盤80與吐溫80的黏度為20.1 mPa·s，而黏度越大，則乳化液越不容易沉降，故其穩(wěn)定性是最好的，綜上分析，選擇司盤80與吐溫60進(jìn)行復(fù)配。與吳成蘭[16]結(jié)果存在一定的差異，但最終結(jié)論最佳復(fù)配乳化劑組合為司盤80與吐溫60與他的結(jié)果一致。

2.2.2 乳化劑HLB值選擇

如圖2所示，HLB值為10時，Zeta電位絕對值最大，乳化顆粒之間分散性最大，所得乳化液最穩(wěn)定。因?yàn)镠LB值為10時最接近百里香精油乳化時的最適HLB值，而其他值則由于和10逐漸遠(yuǎn)離而使得乳化效果變差。與已有研究[22]結(jié)論相符。

圖2 不同HLB值乳化劑制備乳化液Zetaa電位Fig.2 Zeta potential of emulsions with emulsifiers of different HLB values

圖3 不同精油與乳化劑體積比條件下乳化液Zetaa電位Fig.3 Zeta potential of emulsions with different ratios of oil to emulsifier

2.2.3 精油與乳化劑體積比選擇

如圖3所示，精油與乳化劑體積比為1∶6時，Zeta電位絕對值最大，乳化顆粒之間分散性最大，所得乳化液最穩(wěn)定。因?yàn)榫团c乳化劑比值較小時，乳化劑用量不能將精油進(jìn)行充分的乳化，而當(dāng)乳化劑用量過多時，乳化液含量過大，乳化微粒間分散性降低。

2.2.4 乳化劑用量選擇

圖4 不同乳化劑用量條件下乳化液Zetaa電位Fig.4 Zeta potential of emulsions with different concentrations of emulsifier

圖5 最佳乳化液光鏡圖（×40）Fig.5 Light micrograph of optimal emulsion (× 40)

如圖4所示，乳化劑用量為6%時，Zeta電位絕對值最大，乳化顆粒之間分散性最大，所得乳化液最穩(wěn)定。因?yàn)榫团c乳化劑比值較小時，乳化劑用量不能將精油進(jìn)行充分的乳化，而當(dāng)乳化劑用量過多時，乳化液質(zhì)量濃度過大，乳化微粒間分散性降低。所得最佳乳化液見圖5。

2.3 百里香精油微膠囊制備工藝優(yōu)化

2.3.1 壁材溶液質(zhì)量濃度選擇

圖6 不同壁材溶液質(zhì)量濃度條件下微球電導(dǎo)率變化Fig.6 Changes in conductivity of microspheres with different wall materials as a function of wall material concentration

如圖6所示，在進(jìn)行微膠囊的第1層組裝時，隨著CS溶液質(zhì)量濃度增加，電導(dǎo)率呈現(xiàn)先增加后減小的趨勢。由于隨著質(zhì)量濃度的增加，CS分子組裝到微球表面量逐漸增加，使得微球?qū)щ娦灾饾u增加，而隨著CS質(zhì)量濃度的繼續(xù)增加，分子間流動性變差，使得導(dǎo)電性又出現(xiàn)降低的趨勢。因此，選擇CS質(zhì)量濃度為0.15 g/100 mL。在進(jìn)行微膠囊的第2層組裝時，隨著ALG溶液質(zhì)量濃度增加，電導(dǎo)率呈現(xiàn)先增加后減小的趨勢。由于隨著質(zhì)量濃度的增加，ALG分子組裝到微球表面量逐漸增加，使得微球?qū)щ娦灾饾u增加，當(dāng)ALG質(zhì)量濃度繼續(xù)增加時導(dǎo)致分子間流動性變差，使得導(dǎo)電性又出現(xiàn)降低的趨勢。因此，選擇ALG質(zhì)量濃度為0.20 g/100 mL。在進(jìn)行微膠囊的第3層組裝時，隨著CS溶液質(zhì)量濃度增加，電導(dǎo)率呈現(xiàn)先增加后減小的趨勢，在CS質(zhì)量濃度為0.15 g/100 mL時電導(dǎo)率最大。因此，選擇CS質(zhì)量濃度為0.15 g/100 mL來作為后面層層自組裝時的質(zhì)量濃度。

圖7 不同組裝層數(shù)條件下微膠囊Zeta電位變化Fig.7 Changes in Zeta potential of microcapsules with different assembly layers

由圖7可知，隨著組裝層數(shù)的增加，微球表面Zeta電位出現(xiàn)正負(fù)交替變化，則說明，CS和ALG兩種壁材溶液在微球表面實(shí)現(xiàn)了有效的層層自組裝過程。符合研究表明的CS和ALG能夠成功進(jìn)行層層自組裝的相關(guān)結(jié)論[23]。

2.3.2 組裝層數(shù)對包埋率的影響

表2 羅丹明B標(biāo)記CS微球溶液吸光度Table 2 Absorbance values of rhodamine B labeled chitosanmicrosphere solutions

圖8 不同組裝層數(shù)條件下微膠囊包埋率Fig.8 Microencapsulation efficiencies with different assembled layers

由表2可知，采用羅丹明B標(biāo)記的CS替代未標(biāo)記的CS組裝到微球表面，隨著組裝層數(shù)的增加，在560 nm波長處可見光處吸光度增大，而當(dāng)組裝到第3層之后，吸光度增加比較小，基本趨于穩(wěn)定，則第4層之后CS組裝到微膠囊上的比較少，而且組裝過程中精油會損失，故組裝4 層最佳。并且結(jié)合包埋率測定結(jié)果（圖8）可知，在組裝層數(shù)為4 層時包埋率最大，由于在組裝層數(shù)太小時，精油裝載時間太短，還沒有充分地進(jìn)入微球內(nèi)部，而組裝層數(shù)過多時，精油出現(xiàn)了較大的損失。因此，選擇組裝層數(shù)為4層。

2.3.3 攪拌速率對微膠囊包埋率的影響

圖9 不同攪拌速率條件下微膠囊包埋率Fig.9 Microencapsulation efficiencies at different stirring speeds

由圖9可知，在攪拌速率為780 r/min時包埋率最大，由于在攪拌速率太小時，精油分子運(yùn)動較緩慢，還沒有充分地進(jìn)入微球內(nèi)部就已揮發(fā)；而攪拌速率過快時，精油分子容易出現(xiàn)飛濺，產(chǎn)生較大的損失。因此，選擇攪拌速率為780 r/min。對此單因素進(jìn)行方差分析得到其F值為2 352.63，而F0.05=5.96，F(xiàn)0.01=14.55，F(xiàn)＞F0.01，故該因素對包埋率影響極顯著。方差分析參考工具書[24]的方法進(jìn)行計算與分析。

2.3.4 每層組裝時間對微膠囊包埋率的影響

圖10 不同每層組裝時間條件下微膠囊包埋率Fig.10 Microencapsulation efficiencies with different assembly times for each layer

由圖10可知，在每層組裝時間為20 min時包埋率最大，由于在組裝時間太短時，還沒有充分地進(jìn)入微球內(nèi)部就已揮發(fā)；而組裝時間過長時，精油分子容易揮發(fā)，產(chǎn)生較大的損失。因此，選擇組裝時間為20 min。對此單因素進(jìn)行方差分析得到其F值為2.48，而F0.05=5.96，F(xiàn)0.01=14.55，F(xiàn)＜F0.05，故該因素對包埋率影響不顯著。

2.3.5 壁材溶液pH值對微膠囊包埋率的影響

圖11 不同壁材溶液pH值條件下微膠囊包埋率Fig.11 Microencapsulation efficiencies at different pH values of wall material solution

如圖11所示，對不同體系pH值形成的微膠囊的油脂包埋率進(jìn)行測定，發(fā)現(xiàn)pH值為3.5～4.5時，包埋率逐漸增加，而當(dāng)pH值由4.5增大到5.0，包埋率反而減少，這是由于此時CS和ALG產(chǎn)生的凝聚現(xiàn)象受到了抑制，形成的微膠囊較不穩(wěn)定[25-26]。因此，選擇合適的pH值為4.5。對此單因素進(jìn)行方差分析得到其F值為15.38，而F0.05=5.96，F(xiàn)0.01=14.55，F(xiàn)＞F0.01，故該因素對包埋率影響極顯著。

2.3.6 固化劑用量對微膠囊包埋率的影響

圖12 不同固化劑用量條件下微膠囊包埋率Fig.12 Microencapsulation efficiencies with different amounts of curing agent

由圖12可知，在固化劑用量為8%時包埋率最大，由于在固化劑用量太少時，形成的微膠囊結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定；而固化劑用量過多時，形成的微膠囊結(jié)構(gòu)致密，精油滲透進(jìn)入微球內(nèi)部的量減小或者在總油提取的過程中未能實(shí)現(xiàn)充分的提取。因此，選擇固化劑用量為8%。對此單因素進(jìn)行方差分析得到其F值為4.34，而F0.05=5.96，F(xiàn)0.01=14.55，F(xiàn)＜F0.05，故該因素對包埋率影響不顯著。

2.3.7 組裝溫度對微膠囊包埋率的影響

圖13 不同組裝溫度條件下微膠囊包埋率Fig.13 Microencapsulation efficiencies at different assembly temperatures

由圖13可知，在組裝溫度為40℃時包埋率最大，由于在組裝溫度太低時，精油分子熱運(yùn)動較弱，不能充分?jǐn)U散進(jìn)入微膠囊內(nèi)部；而組裝溫度太高時，精油分子容易揮發(fā)，產(chǎn)生較大的損失。因此，選擇組裝溫度為40 ℃。對此單因素進(jìn)行方差分析得到其F值為42.62，而F0.05=5.96，F(xiàn)0.01=14.55，F(xiàn)＞F0.01，故該因素對包埋率影響極顯著。

2.4 百里香精油微膠囊制備正交試驗(yàn)

從單因素試驗(yàn)結(jié)果可知，影響微膠囊油脂包埋率的各因素主要為壁材溶液pH值、組裝溫度、每層組裝時間和攪拌速率。由此4 個因素設(shè)計正交試驗(yàn)，試驗(yàn)設(shè)計及結(jié)果見表3。

(1)屬性anaType表示指代類型,即哪種要素的指代,或是事件的指代.若是對象要素的指代,屬性值為Object;若是時間要素的指代,屬性值為Time;若是環(huán)境要素的指代,屬性值為Location;若是事件的指代,屬性值為Event.

表3 百里香精油微膠囊正交試驗(yàn)優(yōu)化結(jié)果與分析Table 3 Orthogonal array design with analysis of experimental resultsfor thyme oil microcapsulation

從精油的利用率及來看，選擇包埋率最高的條件為最優(yōu)制備條件，由表3可知，最佳組合為A3B1C3D1，即壁材溶液pH 5.0、組裝溫度30 ℃、每層組裝時間15 min、攪拌速率1 040 r/min。為了驗(yàn)證試驗(yàn)設(shè)計所得結(jié)果的可靠性，采用上述工藝進(jìn)行百里香精油微膠囊的包埋實(shí)驗(yàn)，得到包埋率為80.23%，與最優(yōu)水平得到的結(jié)果相差很小，說明該最佳水平是可靠的。

3 結(jié) 論

通過正交試驗(yàn)優(yōu)化方法對百里香精油微膠囊包埋條件探索，結(jié)果表明最佳制備組合水平為A3B1C3D2，即攪拌速率1 040 r/min、每層組裝時間15 min、壁材溶液pH 5.0、組裝溫度30 ℃，此條件下包埋率為80.23%。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王娣. 百里香精油的微膠囊制備及其緩釋性能[J]. 食品科學(xué), 2013, 34(6): 60-63. DOI:10.7506/spkx1002-6630-201306013.

[2] 王芳, 淡小艷. 橘皮精油微膠囊的制備及其穩(wěn)定性研究[J]. 中國糧油學(xué)報, 2012, 27(12): 78-82. DOI:10.3969/j.issn.1003-0174.2012.12.014.

[3] 郎軼詠, 李崢. 殼聚糖-海藻酸鈉微球載體的制備[J]. 解放軍藥學(xué)學(xué)報, 2012, 28(5): 432-435. DOI:10.3969/j.issn.1008-9926.2012.05.17.

[4] 位曉娟, 張長青. 殼聚糖的性能、產(chǎn)品及應(yīng)用[J]. 中國修復(fù)重建外科雜志, 2010, 24(10): 1265-1270.

[6] PUETK J, ZIELIN K, SACZKO J. New approach to hydrophobic cyanine-type photosensitizer delivery using polymeric oil-cored nanocarriers: hemolytic activity, in vitro cytotoxicity and localization in cancer cells[J]. European Journal of Pharmaceutical Sciences, 2010, 39(5): 322-335. DOI:10.1016/j.j.ejps.2009.12.012.

[7] OGAWA S, DECKER E A, MCCLEMENTS D J. Production and characterization of O/W emulsions containing droplets stabilized by lecithin-chitosan-pectin mutilayered membranes[J]. Agricultural and Food Chemistry, 2004, 52(11): 3595-3600. DOI:10.1021/jf020590f.

[8] 梁振鵬, 王朝陽, 孫啟龍, 等. LbL層層納米自組裝法制備新型微膠囊[J]. 化學(xué)進(jìn)展, 2004, 16(4): 485-491. DOI:10.3321/j.issn:1005-281X.2004.04.002.

[9] GUDIPATI V, SANDRA S, MCCLEMENTS D J, et al. Oxidative stability and in vitro digestibility of fish oil-in-water emulsions containing multilayered membranes[J]. Agricultural and Food Chemistry, 2010, 58(13): 8093-8099. DOI:10.1021/jf101348c.

[10] SZCZIPANOWICZ K, HOEL H J, WARSZYNSKA L S, et al. Formation of biocompatible nanocapsules with emulsion core and pegylated shell by polyelectrolyte multilayer adsorption[J]. Langmuir, 2010, 26(15): 12592-12597. DOI:10.1021/la102061s.

[11] LERTSUTTHIWONG P, NIMMANNIT U, ROJSITTHISAK P. Preparation of turmeric oil-loaded chitosan-alginate biopolymeric nanocapsules[J]. Materials Science and Engineering C Biomimetic and Supramolecular Systems, 2009, 29: 856-860. DOI:10.1016j. Msec.2008.08.004.

[12] ADAMCZAK M, KUPIEC A, JAREK E. Preparation of the squalene-based capsules bymembrane-emulsification method and polyelectrolyte multilayer adsorption[J]. Colloids and Surfaces A:Physicochem. Engineering, 2014, 462(20): 147-152. DOI:10.1016/ j.colsurfa.2014.09.004.

[13] SAK U B, SKI P W, KAZIMIERA A. Influence of pH upon in vitro sustained dye-release from oil-core nanocapsules with multilayer shells[J]. Colloids and Surfaces A: Physicochemical Engineering, 2012, 423(5): 266-272. DOI:10.1016/j.colsurfa.2011.12.006.

[14] DECHER G. Fuzzy nanoasemblies: toward layered polymeric multi-composites[J]. Science, 1997, 277: 1232-1237. DOI:10.1126/ science.277.5330.1232.

[15] ZHANG Y J, YANG G, XU J Z, et al. Fabrication of hollow capsules based on hydrogen bonding[J]. Advanced Materials, 2003, 15(10): 832-835. DOI:10.1002/adma.200304315.

[16] 吳成蘭. 表面活性劑及乳化方式對蓖麻油乳化效果的影響[D]. 西安: 陜西科技大學(xué), 2012. DOI:10.7666/d.Y2093995.

[17] SHABBAR A, ERIC K, MOHANAD B. Fabrication of polymeric nanocapsules from curcumin-loaded nanoemulsion templates by self-assembly[J]. Ultrasonics Sonochemistry, 2015, 23(1): 81-92. DOI:10.1016/j.Ultsonch.2014.10.006.

[18] 李志西, 杜雙奎. 試驗(yàn)優(yōu)化設(shè)計與統(tǒng)計分析[M]. 北京: 科學(xué)出版社, 2010: 132-251.

[19] 時慧, 敬思群. 茴香精油微膠囊制備工藝優(yōu)化[J]. 中國釀造, 2012, 31(8): 112-116. DOI:10.3969/j.issn.0254-5071.2012.08.031.

[20] 王賽賽, 陶寧萍. 大蒜精油微膠囊包埋工藝研究[J]. 食品工業(yè)科技, 2011, 32(4): 228-231.

[22] 劉勛, 宋正富, 胡敏, 等. 多孔淀粉制備微膠囊化粉末花椒精油的研究[J]. 現(xiàn)代食品科技, 2009, 25(4): 408-410. DOI:10.3969/ j.issn.1673-9078.2009.04.019.

[23] 廖正福. HLB值及其在乳液聚合研究中的應(yīng)用[J]. 廣西師范學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版), 2003, 20(2): 12-16. DOI:10.3969/ j.Issn.1002-8743.2003.02.003.

[24] 李華, 史國齊, 萬昌秀. 殼聚糖/海藻酸鈉自組裝微球的制備及釋藥性能[J]. 華西藥學(xué)雜志, 2008, 23(3): 249-252. DOI:10.3969/ j.issn.1006-0103.2008.03.002.

[25] 張衛(wèi)明, 石雪萍, 孫曉明. 生姜精油微膠囊化工藝研究[J].林產(chǎn)化學(xué)與工業(yè), 2008, 28(5): 65-69. DOI:10.3321/ j.issn:0258-2417.2008.05.014.

[26] GAO G B, QIAN C X, GAO M J. Preparation and characterization of hexadecane microcapsule with polyurea-melamine formaldehyde resin shell materials[J]. Chinese Chemical Letters, 2010, 21(5): 533-537. DOI:10.1016/j.cclet.2009.11.021.

Condition Optimization for Thyme Oil Microcapsules Prepared by Layer-by-Layer Self-Assembly Method

HUANG Jing, SHEN Lili, BAI Youju, MA Zhican, CHEN Jiaping, FENG Wu*
(College of Food Science and Technology, Huazhong Agricultural University, Wuhan 430070, China)

In this work, using thyme oil emulsion nanoparticles as the core, chitosan (CS) and sodium alginate (ALG) were employed for embedding thyme essential oil by a layer-by-layer self-assembly method. Three emulsification conditions including HLB (hydrophilic lipophilic balance) value of 1:1 mixture of Span 80 and Tween 60, emulsifier concentration and ratio of oil to emulsifier were optimized to be 10, 6% and 1:6, respectively. The maximum microencapsulation efficiency of 80.23% was obtained when self-assembly of the emulsion particles in four layers by alternate use of CS and ALG was conducted for 15 min at 30 ℃ with stirring at a speed of 1 040 r/min, as determined by orthogonal array design.

self-assembly; microcapsule; thyme oil; orthogonal array design; embedding rate

10.7506/spkx1002-6630-201602009

TS202.3

A

1002-6630（2016）02-0051-07

黃晶, 申莉莉, 白友菊, 等. 層層自組裝法制備百里香精油微膠囊條件優(yōu)化[J]. 食品科學(xué), 2016, 37(2): 51-57. DOI:10.7506/spkx1002-6630-201602009. http://www.spkx.net.cn

HUANG Jing, SHEN Lili, BAI Youju, et al. Condition optimization for thyme oil microcapsules prepared by layer-by-layer self-assembly method[J]. Food Science, 2016, 37(2): 51-57. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-201602009. http://www.spkx.net.cn

2015-05-25

華中農(nóng)業(yè)大學(xué)預(yù)研項(xiàng)目（52209-814010）

黃晶（1990—），女，碩士研究生，研究方向?yàn)槭称飞锛夹g(shù)。E-mail：13163266519@163.com

*通信作者：馮武（1973—），女，副教授，博士，研究方向?yàn)槭称飞锛夹g(shù)。E-mail：fengwuwen@163.com