胭脂蘿卜硫素微膠囊制備工藝優(yōu)化

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(長(zhǎng)江師范學(xué)院現(xiàn)代農(nóng)業(yè)與生物工程學(xué)院,重慶 408100)

蘿卜硫素又稱“萊菔子素”,分子式C6H11S2NO,是葡萄糖萊菔子苷降解后的一種產(chǎn)物,是植物中發(fā)現(xiàn)的最強(qiáng)的抗癌成分之一[1]。蘿卜硫素可抑制I相酶的致癌活性,同時(shí)激活I(lǐng)I相酶的解毒功能,并可與多種致癌物作用,所以在治療癌癥,如:肝癌、胃癌、鼻咽癌、乳腺癌等方面有著重要意義[2-4]。蘿卜硫素對(duì)光、溫度、酸堿等條件較為敏感,在保藏過(guò)程中容易喪失活性,因此將其微囊化有利于提高蘿卜硫素的穩(wěn)定性,從而更有效地實(shí)現(xiàn)蘿卜硫素抗癌、抗氧化、抑菌、神經(jīng)保護(hù)等方面的生物活性[5-6]。

但目前國(guó)內(nèi)對(duì)于蘿卜硫素的研究主要集中在提取、純化、抗癌活性、抑菌活性等方面[7],而有關(guān)蘿卜硫素微膠囊研究較少。例如:馬建華[8]選用膠和β-環(huán)糊精、乳清蛋白和麥芽糊精或小牛血清制作成復(fù)合壁材,采用噴霧干燥法制備了一種蘿卜硫素微膠囊。郭春靜等[9]采用薄膜分散法制備了姜黃素和蘿卜硫素共包載脂質(zhì)體。吳元峰等[10]制備了蘿卜硫素/羥丙基-β-環(huán)糊精包合物,并研究了蘿卜硫素及其包合物的熱降解動(dòng)力學(xué)規(guī)律。這些研究所制備的微膠囊能夠在一定程度上提高蘿卜硫素的穩(wěn)定性,但其緩釋效果和避光效果不佳。仙草膠是一種酸性多糖,具有耐酸、耐堿、耐熱、避光性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)[11]，屬于弱凝膠,自身很難獨(dú)立成膠。如果將它與變性淀粉混合,能形成的結(jié)構(gòu)致密的凝膠,將這種凝膠作為壁材,能制備出包埋率高、緩釋效果好的胭脂蘿卜硫素微囊。

本文采用乳化-凝膠法,以仙草膠-變性淀粉為壁材,對(duì)胭脂蘿卜硫素進(jìn)行包埋,以期提高胭脂蘿卜硫素的穩(wěn)定性和緩釋性,從而最大限度地保留其生物活性,促進(jìn)其生理功能的發(fā)揮。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

胭脂蘿卜 市售,仙草膠廈門(mén)順祥泰有限公司;蘿卜硫素標(biāo)品 上海純優(yōu)生物科技有限公司;變性淀粉 青州市北聯(lián)淀粉有限公司;人工胃液、人工腸液 北京雷根生物技術(shù)有限公司;聚氧乙烯辛基苯酚醚-10(OP-10) 湖北鑫潤(rùn)德化工有限公司;二氯甲烷、碳酸鈉 分析純,重慶化學(xué)試劑廠。

JJ-1B恒速增力電動(dòng)攪拌器 金壇市城東新瑞儀器廠;UB102i正置生物顯微鏡 重慶澳浦光電技術(shù)有限公司;EL204電子分析天平、PE20 pH計(jì) 梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司;HH-4數(shù)顯恒溫水浴鍋 金壇市榮華儀器制造有限公司;ZHWY-200B恒溫培養(yǎng)振蕩器、ZFD-5040全自動(dòng)鼓風(fēng)干燥箱 上海智誠(chéng)分析儀器制造有限公司;UV-1800紫外可見(jiàn)分光光度計(jì) 日本島津儀器有限公司;IB-3型離子鍍金儀 Eiko公司;JSM-6390LV電子掃描電鏡 JEOL公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 胭脂蘿卜硫素粗提物的制備 采用陽(yáng)暉等[12]的方法,略有修改,制備胭脂蘿卜硫素粗提物。取5 kg新鮮胭脂蘿卜洗凈,切丁、打漿,然后添加0.2 mg/kg的VC作為催化劑,再用磷酸緩沖液將pH調(diào)至5.5,利用胭脂蘿卜中自身的內(nèi)源酶酶解8 h,在40～50 ℃下烘干至基本無(wú)水分,粉碎過(guò)40目篩,備用。然后將胭脂蘿卜粉末用二氯甲烷,在25 ℃條件下超聲萃取0.5 h,將萃取液在40 ℃條件下進(jìn)行抽濾2次后,得到蘿卜硫素粗提物。其蘿卜硫素含量為(0.61±0.07) mg/mL。

1.2.2 胭脂蘿卜微膠囊的制備 將仙草膠4 g溶解于50 mL 0.5%碳酸鈉溶液中,加熱至80 ℃并不斷攪拌,形成均勻溶液后冷卻至35 ℃;然后加入一定比例的變性淀粉于上述溶液,并放入80 ℃水浴中充分糊化[13],隨后調(diào)節(jié)溶液pH至5,加入一定比例的胭脂蘿卜硫素粗提物,攪拌均勻。再加入一定量的乳化劑OP-10和20 mL二氯甲烷,低速攪拌,乳化一定時(shí)間后放入40 ℃的水浴中,固化2 h至二氯甲烷揮發(fā)完全。然后過(guò)濾,再分別用二氯甲烷洗滌和蒸餾水洗滌2遍,再過(guò)濾,測(cè)定濾液中硫素含量,計(jì)算包埋率。將收集的蘿卜硫素微膠囊在40～50 ℃下鼓風(fēng)干燥8 h。最后研磨成粉,過(guò)100目篩。用光學(xué)顯微鏡觀察微膠囊的形態(tài),并用測(cè)微尺測(cè)定粒徑大小,掃描電鏡觀察其表面微觀形態(tài)。

1.2.3 單因素實(shí)驗(yàn)

1.2.3.1 壁材比例對(duì)胭脂蘿卜硫素微膠囊包埋效果的影響 在壁芯質(zhì)量比為5∶1(全文均為質(zhì)量比),pH為5,OP-10添加量為0.5%,乳化時(shí)間為30 min,攪拌速度為300 r/min的條件下,改變壁材比例(仙草膠∶變性淀粉)為3∶1、4∶1、5∶1、6∶1、7∶1,研究壁材比例對(duì)胭脂蘿卜硫素微膠囊成囊效果和包埋率的影響。

1.2.3.2 壁芯比對(duì)胭脂蘿卜硫素微膠囊包埋效果的影響 在壁材比例為4∶1,pH為5,OP-10添加量為0.5%,乳化時(shí)間為30 min,攪拌速度為300 r/min的條件,改變壁芯比為3∶1、3.5∶1、4∶1、4.5∶1、5∶1，研究壁芯比對(duì)胭脂蘿卜硫素微膠囊成囊效果和包埋率的影響。

1.2.3.3 pH對(duì)胭脂蘿卜硫素微膠囊包埋效果的影響 在壁材比例為4∶1,壁芯比為5∶1,OP-10添加量為0.5%,乳化時(shí)間為30 min,攪拌速度為300 r/min的條件下,改變pH為4.8、5.0、5.2、5.4、5.6,研究pH對(duì)胭脂蘿卜硫素微膠囊成囊效果和包埋率的影響。

1.2.3.4 乳化劑添加量對(duì)胭脂蘿卜硫素微膠囊包埋效果的影響 通過(guò)預(yù)實(shí)驗(yàn),比較幾種常用的乳化劑(SP20、SP80、OP-10)的乳化效果,發(fā)現(xiàn)添加OP-10乳化凝膠液的成囊效果最佳。在壁材比例為4∶1,壁芯比為5∶1,pH為5,乳化時(shí)間為30 min,攪拌速度為300 r/min的條件下,改變OP-10添加量為0.4%、0.5%、0.6%、0.7%、0.8%,研究乳化劑添加量對(duì)胭脂蘿卜硫素微膠囊成囊效果和包埋率的影響。

1.2.3.5 乳化時(shí)間對(duì)胭脂蘿卜硫素微膠囊包埋效果的影響 在壁材比例為4∶1,壁芯比為5∶1,pH為5,OP-10添加量為0.5%,攪拌速度為300 r/min的條件下,改變?nèi)榛瘯r(shí)間為10、20、30、40、50 min，研究乳化時(shí)間對(duì)胭脂蘿卜硫素微膠囊成囊效果和包埋率的影響。

1.2.3.6 攪拌速度對(duì)胭脂蘿卜硫素微膠囊包埋效果的影響 在壁材比例為4∶1,壁芯比為5∶1,pH為5,OP-10添加量為0.5%,乳化時(shí)間為30 min的條件下,改變攪拌速度為250、300、350、400、450 r/min，研究攪拌速度對(duì)胭脂蘿卜硫素微膠囊成囊效果和包埋率的影響。

1.2.4 響應(yīng)面試驗(yàn) 在單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,固定壁芯比為4∶1,OP-10添加量為0.6%,選取對(duì)實(shí)驗(yàn)影響較大的因素(壁材比例、pH、攪拌速度,乳化時(shí)間)作為響應(yīng)因子,以包埋率為響應(yīng)值,采用Design Expert 8.0軟件設(shè)計(jì)響應(yīng)面實(shí)驗(yàn),確定胭脂蘿卜硫素微膠囊的最佳工藝條件。響應(yīng)面設(shè)計(jì)的因素水平見(jiàn)表1。

表1 響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)因素水平表Table 1 Factors and levels of response surface experiments

1.2.5 微膠囊質(zhì)量檢測(cè)方法

1.2.5.1 粒徑的測(cè)定 采用測(cè)微尺方法測(cè)定微膠囊的粒徑[14]。

1.2.5.2 胭脂蘿卜硫素微膠囊的表觀形態(tài) 將制備的胭脂蘿卜硫素微膠囊用導(dǎo)電膠固定在樣品臺(tái)上,噴金后,用掃描電鏡進(jìn)行觀察。同時(shí)進(jìn)行光學(xué)顯微鏡觀察,放大倍數(shù)為10～40倍。

1.2.5.3 胭脂蘿卜硫素微膠囊包埋率的測(cè)定 采用Wetter等[15]的方法測(cè)定蘿卜硫素的含量。具體方法如下:精確量取蘿卜硫素標(biāo)樣1.00 mg,再取9 mL超純水于燒杯中,配成濃度為0.1 mg/mL的標(biāo)準(zhǔn)溶液。按照濃度梯度,配制濃度分別為0.1、0.09、0.08、0.07、0.06、0.05、0.04、0.03 mg/mL的標(biāo)準(zhǔn)溶液。濃度由低到高依次在201 nm處測(cè)定其吸光度,測(cè)3次,求平均值。然后以蘿卜硫素測(cè)定的含量(mg/mL)為縱坐標(biāo),以所測(cè)得吸光度為橫坐標(biāo),建立標(biāo)準(zhǔn)曲線。標(biāo)準(zhǔn)曲線方程為:Y=0.2304X-0.0506,決定系數(shù)R2=0.9995,根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算樣品中蘿卜硫素的含量。然后,按路宏波等[16]的方法略有修改,測(cè)定胭脂蘿卜微膠囊的包埋率:

包埋率(%)=[1-(微膠囊表面蘿卜硫素含量/加入的總蘿卜硫素含量)]×100

1.2.5.4 微膠囊緩釋性能的測(cè)定 以人工胃液和人工腸液為模擬體內(nèi)環(huán)境作為釋放介質(zhì),按龍海濤等[17]的方法,略有修改,測(cè)定微膠囊的緩釋性能。具體操作如下:

準(zhǔn)確稱取4 g蘿卜硫素微膠囊各20份,分別加入20 mL人工胃液(或人工腸液)于100 mL錐形瓶中。然后,將其置于恒溫振蕩器中,在37 ℃,轉(zhuǎn)速為60 r/min,每隔30 min,取出1個(gè)錐形瓶,為排除部分微膠囊微粒的干擾,在轉(zhuǎn)速為2000 r/min的條件下,離心10 min后取上清液測(cè)定其吸光度,計(jì)算出蘿卜硫素的含量和釋放率,從而考察其緩釋性能。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Design Expert 8.0軟件設(shè)計(jì)響應(yīng)面試驗(yàn),采用Excel 2016版進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.1.1 壁材比例對(duì)胭脂蘿卜硫素微膠囊包埋效果的影響 結(jié)果如圖1、圖2所示。

圖1 壁材比例對(duì)微膠囊形態(tài)和大小的影響Fig.1 The effect of the ratio of wall material on morphology and size of microcapsules注:(a)：3∶1;(b):4∶1;(c):5∶1;(d):6∶1;(e):7∶1。

圖2 壁材比例對(duì)微膠囊包埋率和粒徑的影響Fig.2 The effect of the ratio of wall material on embedding ratio and particle size of microcapsules

綜合圖1和圖2可知,壁材比例為3∶1時(shí),粘連嚴(yán)重,呈球不佳,這是由于淀粉含量增加后,由于淀粉黏度較仙草膠高,容易引起粘連,包埋率較低;壁材比例為4∶1時(shí),微膠囊大小均勻,僅有少量微膠囊發(fā)生粘連,且微囊呈球性較好,包埋率最高,為68.73%±0.42%。這可能是由于仙草膠是一種弱凝膠的高黏度膠體,當(dāng)加入適量的變性淀粉后,可以形成性能優(yōu)良的凝膠[13],提高了蘿卜硫素的包埋率;當(dāng)壁材比例超過(guò)4∶1時(shí),雖然微膠囊大小均勻,粘連較少,呈囊效果也較好,但包埋率逐漸降低,說(shuō)明微膠囊有可能有一些空囊,這是由于仙草膠比例提高后,降低了壁材的凝膠效果,導(dǎo)致微膠囊的結(jié)構(gòu)松散。所以選擇壁材比為4∶1左右進(jìn)行響應(yīng)面優(yōu)化實(shí)驗(yàn)。

2.1.2 壁芯比對(duì)胭脂蘿卜硫素微膠囊包埋效果的影響 結(jié)果如圖3、圖4所示。

圖3 壁芯比對(duì)微膠囊形態(tài)和大小的影響Fig.3 The effect of the ratio between wall material and core material on morphology and size of microcapsules注:(a):3∶1;(b):3.5∶1;(c):4∶1;(d):4.5∶1;(e):5∶1。

圖4 壁芯比對(duì)微膠囊包埋率和粒徑的影響Fig.4 The effect of the ratio between wall material and core material on embedding ratio and particle size of microcapsules

由圖3、圖4可知,當(dāng)壁芯比低于4∶1時(shí),雖然基本呈球型,無(wú)粘連現(xiàn)象,但是因芯材比例過(guò)高,壁材不能完全將芯材包裹,包埋率相對(duì)較低;當(dāng)壁芯比增至為4∶1時(shí),微膠囊成囊效果最好,且包埋率最高,為69.23%±0.51%;當(dāng)壁芯比超過(guò)4∶1時(shí),隨著壁材比例的增加,包埋率逐漸降低,可能是由于壁材比例過(guò)高,使得微囊易聚集黏連,導(dǎo)致成囊效果變差,包埋率降低[18]。蘿卜硫素為油溶性液體,自身具有一定的乳化性能,當(dāng)蘿卜硫素比例降低后,整個(gè)體系乳化效果降低,導(dǎo)致壁材與芯材之間融合較差,而出現(xiàn)粘連的現(xiàn)象。因此,選擇壁芯比為4∶1。

2.1.3 pH對(duì)胭脂蘿卜硫素微膠囊包埋效果的影響 結(jié)果如圖5、圖6所示。

圖5 pH對(duì)微膠囊形態(tài)和大小的影響Fig.5 The effect of pH on morphology and size of microcapsules注:(a):4.8;(b):5.0;(c):5.2;(d):5.4;(e):5.6。

圖6 pH對(duì)微膠囊包埋率和粒徑的影響Fig.6 The effect of pH on embedding ratio and particle size of microcapsules

綜合圖5和圖6可知,pH為5.0時(shí),微膠囊粒徑范圍較窄,大小分布較均勻,平均粒徑為(21±4) μm,形態(tài)規(guī)則,成囊效果好,包埋率最高。這說(shuō)明在此pH下,有利于仙草膠與變性淀粉形成穩(wěn)定凝膠的凝膠結(jié)構(gòu),使得蘿卜硫素微囊的結(jié)構(gòu)變得更加致密;當(dāng)pH超過(guò)5.0時(shí),微膠囊隨pH的升高而發(fā)生形變,形狀逐漸變得不規(guī)則,空殼結(jié)構(gòu)開(kāi)始增多,成囊效果逐漸變差,包埋率逐漸降低。其原因可能是仙草膠為酸性多糖,易溶于堿性溶液,較高的pH會(huì)使仙草膠的溶解性增加[19],而導(dǎo)致微膠囊的結(jié)構(gòu)變得松散、甚至發(fā)生形變。當(dāng)pH低于5.0時(shí),因?yàn)槿芤旱膒H過(guò)低,不利于仙草膠的溶解,會(huì)影響成囊的效果和包埋率。綜上所述,選擇pH5.0進(jìn)行響應(yīng)面優(yōu)化實(shí)驗(yàn)。

2.1.4 OP-10添加量對(duì)胭脂蘿卜硫素微膠囊包埋效果的影響 結(jié)果如圖7、圖8所示。

圖7 OP-10添加量對(duì)微膠囊形態(tài)和大小的影響Fig.7 The effect of content of OP-10 on morphology and size of microcapsules注:(a):0.4%;(b):0.5%;(c):0.6%;(d):0.7%;(e):0.8%。

圖8 OP-10添加量對(duì)微膠囊包埋率和粒徑的影響Fig.8 The effect of content of OP-10 on embedding ratio and particle size of microcapsules

乳化劑可以降低微膠囊成囊液中的油-水界面張力,在油相液滴表面,乳化劑的吸附還能形成空間位阻效應(yīng),從而降低乳液中液滴的聚集速度,提高成囊液的穩(wěn)定性[20]。由圖7和圖8可知,隨著OP-10用量的增加,蘿卜硫素微膠囊的成球性和分散效果越來(lái)越好,平均粒徑從(108±9) μm減少至(20±5) μm,粒徑變得越來(lái)越小。當(dāng)OP-10添加量為0.6%時(shí),乳化效果較佳,包埋率最高,為69.17%±0.46%。當(dāng)OP-10添加量大于0.6%時(shí),包埋率略有降低,這可能是隨著乳化劑用量的增加，導(dǎo)致微囊粒徑過(guò)小,不利于蘿卜硫素微膠囊的回收,造成了微膠囊的損失所致。綜述所述,選擇OP-10添加量為0.6%。

2.1.5 乳化時(shí)間對(duì)胭脂蘿卜硫素微膠囊包埋效果的影響 結(jié)果如圖9、圖10所示。

圖9 乳化時(shí)間對(duì)微膠囊形態(tài)和大小的影響Fig.9 The effect of emulsifying time on morphology and size of microcapsules注:(a):10 min;(b):20 min;(c):30 min;

圖10 乳化時(shí)間對(duì)微膠囊包埋率和粒徑的影響Fig.10 The effect of emulsifying time on embedding ratio and particle size of microcapsules

由圖9和圖10可知,當(dāng)乳化時(shí)間不超過(guò)40 min時(shí),隨著乳化時(shí)間的延長(zhǎng),乳化效果越來(lái)越好,微膠囊的粒徑逐漸變小,包埋率逐漸增加。當(dāng)乳化時(shí)間為40 min時(shí),微膠囊包埋率最高，粒徑分布范圍較窄,粒徑平均值為(20±4) μm,成囊效果較好,包埋率最高;當(dāng)乳化時(shí)間超過(guò)40 min時(shí),乳化充分成囊效果好,但微膠囊粒徑較小,但包埋率卻降低?？赡茉蚴侨榛瘯r(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)引起微膠囊粒徑變小,不利回收,導(dǎo)致微膠囊的損失,包埋率降低。所以,選取乳化時(shí)間為40 min進(jìn)行響應(yīng)面優(yōu)化實(shí)驗(yàn)。

2.1.6 攪拌速度對(duì)胭脂蘿卜硫素微膠囊包埋效果的影響 結(jié)果如圖11、圖12所示。

圖11 攪拌速度對(duì)微膠囊形態(tài)和大小的影響Fig.11 Analysis of stirring speed on morphology and size of microcapsules注:(a):250 r/min;(b):300 r/min;(c):350 r/min;

圖12 攪拌速度對(duì)微膠囊包埋率和粒徑的影響Fig.12 The effect of stirring speed on embedding ratio and particle size of microcapsules

綜合圖11和圖12可知,攪拌速度為300 r/min時(shí),乳化比較充分,微膠囊粒徑分布均勻,粒徑的平均值為(20±4) μm,成囊效果好,包埋率最高,為69.55%±0.39%。當(dāng)攪拌速度高于300 r/min時(shí),由于攪拌速率增大,乳化更充分,粒徑變小,成囊效果變好,但攪拌速率過(guò)高會(huì)使油相與水相乳液的穩(wěn)定性受到破壞,導(dǎo)致部分蘿卜硫素沒(méi)有完整被包覆,導(dǎo)致包埋率降低。而攪拌速率低于300 r/min時(shí),乳化不充分，油相與水相乳液不能保持穩(wěn)定均勻的分散,導(dǎo)致壁材沒(méi)有很好地包覆芯材,且微膠囊粒徑分布范圍較寬,成囊效果不佳。故選擇攪拌速度300 r/min進(jìn)行響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)。

2.2 胭脂蘿卜硫素微膠囊制備工藝優(yōu)化

2.2.1 響應(yīng)面試驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)安排及結(jié)果見(jiàn)表2,方差分析見(jiàn)表3。因素間的交互作用見(jiàn)圖13、圖14。

表2 響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果Table 2 Designs and results of response surface experiments

表3 響應(yīng)面回歸方程方差分析Table 3 Variance analysis of regression equation of response surface experiments

圖13 pH和壁材比例對(duì)微膠囊包埋率的影響Fig.13 Effects of pH and ratio of wall material on embedding ratio of microcapsules

圖14 壁材比例和攪拌速度對(duì)微膠囊包埋率的影響 Fig.14 Effects of ratio of wall material and stirring time on embedding ratio of microcapsules

通過(guò)Design-Expert 8.0軟件對(duì)表2進(jìn)行分析,獲得包埋率與pH、壁材比例、乳化時(shí)間、攪拌速度之間的回歸二次方程:包埋率=70.71-0.46A+0.86B-0.42C+1.06D-0.77 AB-0.36AC-0.082AD-0.64BC-0.77BD+0.43CD-2.55A2-2.71B2-0.32C2-1.59D2。在p=0.05的水平下除去不顯著項(xiàng),得到的回歸方程為:包埋率=70.71-0.46A+0.86B-0.42C+1.06D-0.77AB-0.77BD-2.55A2-2.71B2-1.59D2。

由表3可知,模型顯著性檢驗(yàn)p<0.0001,故該模型極顯著。失擬項(xiàng)p值為0.0891>0.05不顯著,說(shuō)明本實(shí)驗(yàn)回歸方程誤差小、擬合程度好。決定系數(shù)為R2=0.9515,說(shuō)明響應(yīng)值的變化有95.15%來(lái)源于所選的變量,因此包埋率具較好的擬合度。綜上所述，該模型與實(shí)際情況擬合度較好,可用于預(yù)測(cè)胭脂蘿卜硫素微膠囊包埋率的變化情況。

比較F和p值大小可知,A、B、C、D對(duì)胭脂蘿卜硫素微膠囊包埋率的影響順序?yàn)镈>B>A>C,即:攪拌速度>壁材比例>pH>乳化時(shí)間,其中攪拌速度和壁材比例對(duì)包埋率的影響極顯著(p<0.001),pH和乳化時(shí)間也對(duì)包埋率影響顯著(p<0.05);A2、B2、D2對(duì)微膠囊包埋率的影響極顯著(p<0.001)，AB、BD影響顯著(p<0.05)。由圖13可知,壁材比例上升的幅度較之pH稍陡,說(shuō)明壁材比例對(duì)微膠囊包埋率的影響較pH大，且其交互作用對(duì)包埋率的影響顯著。由圖14可知,剪切速率上升的幅度較之壁材比例稍陡,說(shuō)明剪切速率對(duì)微膠囊包埋率的影響較壁材比例大，且其交互作用對(duì)包埋率的影響顯著。這與方差分析結(jié)果一致。

2.2.2 胭脂蘿卜硫素微膠囊最優(yōu)工藝條件的確定 根Design-Expert 8.0軟件分析得到的最佳工藝參數(shù)為:pH為4.98,壁材比例為4.23∶1(仙草膠∶變性淀粉),乳化時(shí)間為32.75 min,攪拌速度為309.17 r/min,在此工藝條件下微膠囊理論包埋率為71.07%。根據(jù)實(shí)驗(yàn)條件改進(jìn)工藝參數(shù)為:pH為5,壁材比例為4∶1(仙草膠∶變性淀粉),乳化時(shí)間為33 min,攪拌速度為310 r/min。固定壁芯比為4∶1,OP-10添加量為0.6%,按此工藝進(jìn)行3次平行實(shí)驗(yàn),求得平均包埋率為70.63%±0.49%,其相對(duì)誤差為0.62%,與預(yù)測(cè)值差異不大,由此可以推斷該模型是可靠的。

2.3 微膠囊的大小及表面形態(tài)測(cè)定結(jié)果

蘿卜硫素微膠囊的微觀形態(tài)見(jiàn)圖15和圖16。

圖15 蘿卜硫素微膠囊在光學(xué)顯微鏡下的形態(tài)Fig.15 Morphology of sulforaphane microcapsules under optical microscope

圖16 蘿卜硫素微膠囊電鏡掃描圖Fig.16 SEM of sulforaphane microcapsules

按2.2.2中最優(yōu)條件制備胭脂蘿卜硫素微膠囊,通過(guò)測(cè)微尺測(cè)得微膠囊的平均粒徑為(20±5) μm。光學(xué)顯微鏡下觀察發(fā)現(xiàn):制備的胭脂蘿卜硫素微膠囊基本無(wú)粘連,形狀較規(guī)則。在掃描電子顯微鏡下觀察發(fā)現(xiàn):制備的胭脂蘿卜硫素微膠囊表面光滑,大部分呈球形,分布較均勻,成囊效果好。

2.4 微膠囊產(chǎn)品緩釋性能分析

根據(jù)吸光度計(jì)算緩釋過(guò)程中的蘿卜硫素含量,繪制微膠囊產(chǎn)品的緩釋曲線,結(jié)果如圖17所示。

圖17 蘿卜硫素微膠囊的緩釋規(guī)律Fig.17 Sustained-release rule of sulforaphane microcapsules

由圖17可知,蘿卜硫素微膠囊在腸液中的釋放率明顯高于在胃液中的釋放率。在人工腸液中,蘿卜硫素的釋放速率呈現(xiàn)先快后緩的趨勢(shì);而在人工胃液中,其釋放速率呈先緩后快的趨勢(shì)。當(dāng)時(shí)間為150 min時(shí),人工腸液中的蘿卜硫素釋放率超過(guò)了50%,而人工胃液中蘿卜硫素釋放率不到20%。說(shuō)明微膠囊對(duì)蘿卜硫素具有一定的保護(hù)作用,蘿卜硫素微膠囊在體外釋放主要發(fā)生于腸道中。其原因可能是仙草膠為酸性凝膠,易溶于堿性溶液,腸液為中偏堿性的環(huán)境,會(huì)導(dǎo)致微膠囊結(jié)構(gòu)疏松,另外,胰蛋白酶作用于明膠,將明膠中的堿性氨基酸的羧基段肽鍵剪切,然后作用于糊精及酯化淀粉上,造成了壁材的破裂[17],導(dǎo)致蘿卜硫素釋放出來(lái)。

3 結(jié)論

本文以仙草膠-變性淀粉為壁材,通過(guò)乳化-凝膠法制得了胭脂蘿卜硫素微膠囊。通過(guò)單因素實(shí)驗(yàn)和響應(yīng)面試驗(yàn),優(yōu)選出制備胭脂蘿卜微膠囊的最佳工藝:壁芯比為4∶1,OP-10添加量為0.6%,pH為5,壁材比例4∶1(仙草膠∶變性淀粉),乳化時(shí)間33 min,攪拌速度310 r/min。在此條件下制備的微膠囊表面光滑,成球性較好,粒徑分別范圍較窄,平均粒徑為(20±5) μm,包埋率高達(dá)70.63%±0.49%。體外釋放實(shí)驗(yàn)表明,制備的蘿卜硫素微膠囊具有良好的腸溶性。通過(guò)微膠囊化不僅提高了胭脂蘿卜硫素的穩(wěn)定性,還有利于實(shí)現(xiàn)蘿卜硫素的緩釋、控釋,從而拓寬胭脂蘿卜硫素的使用范圍。