B族維生素微膠囊的制備及其緩釋動(dòng)力學(xué)研究

于文龍 劉衛(wèi)華 章 麗 師仁麗 王向紅

（河北農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科技學(xué)院 河北保定 071001）

維生素B也叫作維他命B，屬于水溶性維生素，雖具有多種生物功能，但具有不穩(wěn)定性[1]。B族維生素是人體不能合成的，必須通過(guò)食物或維生素制劑給予補(bǔ)充。煙酰胺是尼克酸的酰胺形式，是人體合成輔酶Ⅰ、二氫尿嘧啶脫氫酶和輔酶Ⅱ煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸的前體物質(zhì)[2]。根據(jù)研究發(fā)現(xiàn)：煙酰胺具有抗氧化、抗炎、代謝調(diào)控等生理功能。葉酸也稱蝶酰谷氨酸，屬于人體必需營(yíng)養(yǎng)成分[3]，世界衛(wèi)生組織規(guī)定成年人每日應(yīng)攝入200 μg葉酸，然而，據(jù)統(tǒng)計(jì)，在全世界人類中葉酸攝入量還遠(yuǎn)達(dá)不到這一要求[4]。缺乏葉酸會(huì)導(dǎo)致多種疾病的發(fā)生，包括新生兒神經(jīng)管畸形[5]、心血管疾病和癌癥[6-7]等。維生素B1又名硫胺素或抗神經(jīng)炎素，在自然界中通常以游離態(tài)形式存在。人體若缺乏維生素B1，會(huì)出現(xiàn)疲勞、精神萎靡、智力低下、頭痛、渾身無(wú)力等癥狀[8]。維生素B2又稱核黃素，日常所見(jiàn)的口角潰瘍、唇炎、視覺(jué)疲勞等，都與維生素B2的缺乏有關(guān)。

我國(guó)相關(guān)部門(mén)發(fā)表報(bào)告指出，維生素B1、維生素B2、葉酸等微量營(yíng)養(yǎng)素的缺乏很廣泛和嚴(yán)重[9]。這與欠發(fā)達(dá)地區(qū)飲食結(jié)構(gòu)單一相關(guān)。面粉作為欠發(fā)達(dá)地區(qū)的主要主食原料，對(duì)于面粉的營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化添加意義重大。根據(jù)中國(guó)的面粉營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化實(shí)行的配方，即面粉“7+1”營(yíng)養(yǎng)素配方，營(yíng)養(yǎng)素為鈣、鐵、鋅、維生素B1、維生素B2、葉酸、尼克酸，維生素A[10]。其中B族維生素易受環(huán)境的影響，直接添加在面粉中，其含量會(huì)隨儲(chǔ)藏及加工逐漸損失。營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化劑的微膠囊化尤為重要。

微膠囊化技術(shù)是指將固體、液體或氣體包埋、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)[11]。用微膠囊工藝實(shí)現(xiàn)包埋活性營(yíng)養(yǎng)素，以免芯材受外界干擾，遮蓋不良口感或風(fēng)味，緩釋芯材等目標(biāo)[12]。一般將被包封物稱為芯材，包封物稱為壁材。通過(guò)對(duì)一些物質(zhì)進(jìn)行微膠囊化，可以改善產(chǎn)品的性質(zhì)[13]。目前關(guān)于維生素的微膠囊化研究，大多數(shù)是關(guān)于脂溶性維生素，如維生素A、維生素D、維生素E等[14-15]。對(duì)于水溶性維生素的微膠囊化主要集中于維生素C[16-17]，而關(guān)于B族維生素的微膠囊化研究報(bào)道還很少。

本試驗(yàn)中以煙酰胺、葉酸、維生素B1、維生素B24種混合維生素為芯材，明膠與羧甲基纖維素鈉為壁材，利用真空冷凍干燥技術(shù)制備復(fù)合B族維生素微膠囊，優(yōu)化微膠囊的包埋工藝，并對(duì)其緩釋動(dòng)力學(xué)進(jìn)行研究，以期為面粉中B族維生素的營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試劑、材料與儀器

明膠、羧甲基纖維素鈉（CMC），南通泰利達(dá)新材料有限公司；維生素B1、維生素B2、葉酸、煙酰胺，江西省德興市百勤異VC鈉有限公司；庚烷磺酸鈉、4種B族維生素標(biāo)準(zhǔn)品，上海原葉公司；EDTA、異丙醇、三乙胺、冰醋酸、乙醇，天津天力試劑公司；甲醇，迪馬公司；純凈水，娃哈哈純凈水公司；HW·SY21-K電熱恒溫水浴鍋，北京市長(zhǎng)風(fēng)儀器有限公司；FA2004電子天平，上海舜宇恒平科技儀器有限公司；RE-52A旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀，上海亞榮生化儀器廠；101-0電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱，天津市泰斯特儀器有限公司；磁力攪拌器、超微粉碎機(jī)，德國(guó)IKA儀器有限公司；KQ-500DE數(shù)控超聲波清洗器，昆山市超聲儀器有限公司；真空冷凍干燥機(jī)，美國(guó)利曼公司；Agilent 1200型高效液相色譜儀，美國(guó)安捷倫有限公司；掃描電子顯微鏡（SEM）。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 復(fù)合B族維生素微膠囊的制備 配制芯材溶液：取維生素B2于試劑瓶中，加入適量的純凈水，在80℃水浴且避光條件下使其充分溶解，放置在冰箱中冷卻后混入其它3種維生素，混勻使其溶解，即得芯材溶液。比例為VB1∶VB2∶葉酸∶煙酰胺=2∶2∶1∶20 m/m，是依照“中國(guó)居民膳食營(yíng)養(yǎng)素參考攝入量表”需要量制定的。

配制壁材溶液：稱取一定量CMC，用純凈水溶解，80℃水浴條件下加熱、攪拌，直至其溶解完全，在30～50 MPa下高壓均質(zhì)，重復(fù)3次。另取一定量明膠用純凈水溶解，50℃水浴加熱，攪拌加速其溶解，在30～50 MPa下高壓均質(zhì)，重復(fù)3次，混合兩種壁材溶液。

混合溶液配制：按照一定的壁材質(zhì)量百分濃度、壁材比和壁芯比，將壁材溶液和芯材溶液混合，釆用高速勻漿機(jī)10 000 r/min快速分散30 s，重復(fù)3次，并采用磁力攪拌機(jī)攪拌，使其充分混勻。將混合物倒入培養(yǎng)皿中，厚度不宜過(guò)大，放入冰箱冷凍層，使其凍結(jié)后放入真空冷凍干燥機(jī)中進(jìn)行冷凍干燥。

粉碎：取一定量的凍干的微膠囊，在避光條件下，用超微粉碎機(jī)粉碎，過(guò)100目篩，得成品微膠囊，放在干燥器中備用。

1.2.2 HPLC法分離4種混合B族維生素 對(duì)照品溶液的配制：分別準(zhǔn)確稱取 VB1、VB2、葉酸、煙酰胺對(duì)照品各2 mg（精確至0.01 mg），用高純水溶解并定容至10 mL，得到200 mg/L的對(duì)照品儲(chǔ)備液，于4℃冰箱中保存。使用時(shí)分別精密量取各標(biāo)準(zhǔn)品儲(chǔ)備液100 μL，用高純水定容至1 mL，即得20 mg/L的混合對(duì)照品溶液。

色譜條件的確定：流動(dòng)相A為：乙二胺四乙酸二鈉（EDTA）0.03 g，庚烷磺酸鈉 1.1 g，再分別精密加入異丙醇2.0 mL，三乙胺1.5 mL，加純凈水定容至1.0 L，用冰醋酸調(diào)節(jié)pH值至3.5，過(guò)0.45 μm有機(jī)濾膜。流動(dòng)相B為甲醇溶液。最適宜的梯度洗脫條件見(jiàn)表1，流速：1.0 mL/min。其它色譜條件如下：色譜柱：Agilent C18 （4.6 mm × 250 mm，5 μm）；柱溫：30℃；檢測(cè)波長(zhǎng)：267nm；進(jìn)樣量：10 μL。

表1 流動(dòng)相梯度洗脫程序Table1 Gradient elution program of mobile phase

1.2.3 方法學(xué)驗(yàn)證試驗(yàn) 線性關(guān)系的考察：精密吸取質(zhì)量濃度分別為 12.5，25，50，100，150，200 μg/mL的4種B族維生素混合對(duì)照品溶液，按照上述色譜條件進(jìn)樣，以濃度（X）為橫坐標(biāo)，峰面積（Y）為縱坐標(biāo)，進(jìn)行線性回歸，得到4種B族維生素的線性回歸方程，相關(guān)系數(shù)R2，以各化合物的信噪比（S/N）為3時(shí)的相應(yīng)濃度確定檢測(cè)限（LOD），以各化合物的信噪比（S/N）為10時(shí)的相應(yīng)濃度確定定量限（LOQ）。

精密度及穩(wěn)定性試驗(yàn)：取配制好的對(duì)照品混合溶液重復(fù)進(jìn)樣，條件同1.2.2節(jié)，記錄各B族維生素的峰面積，從而計(jì)算各化合物的精密度。取同一樣品溶液，按上述色譜條件，每隔3 h進(jìn)一次樣，共進(jìn)4次樣，記錄峰面積。對(duì)溶液的穩(wěn)定性進(jìn)行考察，用RSD值表示。

加標(biāo)回收率試驗(yàn)：準(zhǔn)確稱取已知B族維生素含量的樣品1 g，精密加入一定量的對(duì)照品溶液，做3個(gè)平行，按照1.2.2節(jié)的方法制備對(duì)照品溶液，進(jìn)樣測(cè)定，計(jì)算每種維生素的平均回收率和RSD值。

1.2.4 微膠囊包埋率的測(cè)定 芯材為4種B族維生素的混合物，因煙酰胺在整體的B族維生素添加量中所占比例較大，所以以煙酰胺為主要分析對(duì)象，通過(guò)對(duì)微膠囊中煙酰胺的含量和包埋率的分析，來(lái)反映B族維生素微膠囊整體的包埋效果。

微膠囊表層未包埋的煙酰胺含量測(cè)定：在避光條件下，取30 mg微膠囊于燒杯中，加入15 mL無(wú)水乙醇清洗，重復(fù)3次，過(guò)濾上清液，合并濾液，在 3 500 r/min，4℃條件下離心5 min，真空旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至干，最后用1 mL純凈水復(fù)溶，過(guò)0.45 μm有機(jī)濾膜，放在棕色進(jìn)樣瓶中，4℃下保存?zhèn)溆谩Ｖ蟀瓷鲜錾V條件進(jìn)樣，測(cè)定B族維生素含量。

微膠囊中全部煙酰胺含量測(cè)定：在避光條件下，取30 mg微膠囊于燒杯中，加入10 mL純凈水，超聲溶解，重復(fù)3次，在3 500 r/min，4℃條件下離心5 min，從中吸取一定量上清液，測(cè)定方法同上。

微膠囊包埋率計(jì)算公式如下：

包埋率=（1-微膠囊表面維生素含量/微膠囊總維生素含量）×100%

1.2.5 維生素微膠囊制備工藝 單因素試驗(yàn)選取壁材質(zhì)量百分濃度，明膠與CMC的比例，芯材與壁材比例這3個(gè)因素逐次進(jìn)行單因素試驗(yàn)。各因素水平如下：

壁材質(zhì)量分?jǐn)?shù)：1%，2%，3%，4%；明膠∶CMC：1∶4，1∶3，1∶2，1∶1，2∶1，3∶1，4∶1；壁材∶芯材：4∶1，3∶1，2∶1，1∶1，1∶2，1∶3，1∶4。測(cè)定各因素下微膠囊的包埋率。

1.2.6 響應(yīng)面優(yōu)化微膠囊的制備工藝 由單因素試驗(yàn)結(jié)果，選取較好的水平條件設(shè)計(jì)3因素3水平的響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)，對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行回歸擬合分析，得到最佳工藝條件。

1.2.7 微膠囊產(chǎn)品表面形態(tài)的觀察 采用掃描電子顯微鏡（SEM）觀察真空冷凍干燥制得的維生素微膠囊產(chǎn)品的表面形態(tài)，同時(shí)選取本實(shí)驗(yàn)室噴霧干燥法自制的維生素微膠囊樣品進(jìn)行對(duì)比，樣品的處理方法如下所示：在樣品臺(tái)上貼上一層雙面膠，將粉碎后的微膠囊粉末輕輕撒在樣品臺(tái)上，然后將多余的粉末輕輕吹去，最后在微膠囊樣品上噴金，加速電壓為10 kV，觀察時(shí)間越短越好，否則會(huì)引起電子損傷。

1.2.8 微膠囊的緩釋動(dòng)力學(xué)性質(zhì)研究 模擬胃液配制：取3.2 g胃蛋白酶和2 g氯化鈉，加入7 mL鹽酸和水使溶解至1 000 mL，即得，該溶液pH值為1.2。

腸液配制：取磷酸二氫鉀6.8 g，加水250 mL使溶解加0.2 mL/L氫氧化鈉溶液77 mL和500 mL水，再加胰蛋白酶10 g使其溶解后，用氫氧化鈉溶液或0.2 mol/L鹽酸溶液調(diào)節(jié)pH至6.8，再加水稀釋至1 000 mL。

方法：精確稱取50 mg微膠囊，放置于試劑瓶中，之后加入100 mL模擬腸液或模擬胃液，把試劑瓶放置磁力攪拌器上，轉(zhuǎn)速為100 r/min，每隔3 min，取表層上清液樣品0.5 mL，適當(dāng)濃度稀釋后，測(cè)定其中B族維生素含量，取樣之后，立即補(bǔ)充0.5 mL模擬腸液或模擬胃液，從而測(cè)定B族維生素的釋放率，考察微膠囊中的B族維生素在模擬腸液和模擬胃液中的最終釋放情況。

2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 HPLC結(jié)果分析

通過(guò)將混標(biāo)色譜峰，單標(biāo)色譜峰的保留時(shí)間進(jìn)行比較，得出出峰順序依次為煙酰胺，葉酸，維生素B2，維生素B1。由圖1可知，色譜峰分離效果顯著，峰形良好，無(wú)拖尾現(xiàn)象。所以本試驗(yàn)建立的HPLC法適用于分離該4種B族維生素。

2.1.1 線性關(guān)系考察 由表2可知，煙酰胺，葉酸，VB2，VB14種 B 族維生素在 12.5～200 mg/L 的濃度范圍內(nèi)與峰面積呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系，相關(guān)系數(shù)R2均大于0.99，檢出限LOD和定量線LOQ如表所示，由結(jié)果可知，該方法具有良好的線性關(guān)系，且靈敏度較高，該HPLC方法可行。

2.1.2 精密度、穩(wěn)定性及加標(biāo)回收率試驗(yàn)結(jié)果由表3可知，煙酰胺，葉酸，VB2，VB1的精密度試驗(yàn)的RSD（%）值分別為 1.37，1.45，0.97，1.24，說(shuō)明儀器的精密度良好。在穩(wěn)定性試驗(yàn)中，4種供試品溶液的RSD（%）值說(shuō)明樣品液在24 h內(nèi)穩(wěn)定。加標(biāo)回收率試驗(yàn)中，平均回收率范圍在98.52%～104.70%，回收率均較高，且回收率的RSD值較小，表明該方法結(jié)果可靠。

圖1 4種B族維生素混合對(duì)照品的HPLC圖Fig.1 HPLC chromatogram of 4 miexed vitamins B

表2 線性關(guān)系考察結(jié)果Table2 The result of linear relationship

表3 精密度，穩(wěn)定性與平均回收率試驗(yàn)結(jié)果Table3 Precision，stability and average recovery test results

2.2 維生素微膠囊制備工藝單因素試驗(yàn)結(jié)果

圖2 壁芯比對(duì)包埋率的影響Fig.2 Influence of ratio of wall material and core material on the embedding rate

在壁材質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%，壁材質(zhì)量比明膠∶CMC為1∶1的條件下，研究壁芯比對(duì)微膠囊化的影響，微膠囊的包埋率結(jié)果如圖2所示，由圖可知，隨著壁材比例的增加，包埋率呈現(xiàn)逐漸增大的趨勢(shì)，當(dāng)壁芯比例為3∶1時(shí)，包埋率達(dá)到最大值。超過(guò)3∶1時(shí)，包埋率又逐漸降低。所以確定3∶1為最佳壁芯比。

在壁材質(zhì)量百分濃度為2%，壁芯比為3∶1的條件下，研究不同壁材比例（明膠∶CMC）下微膠囊的包埋率結(jié)果如圖3所示，由圖可知，壁材中明膠含量大于CMC含量時(shí)，其包埋率較高，隨著明膠在壁材比例中的增加，包埋率也逐漸增高，當(dāng)比例為1∶1和1∶2時(shí)，包埋率達(dá)到最大，且差異不明顯，超過(guò)2∶1后，包埋率又逐漸減小，綜合考慮選擇明膠∶CMC=2∶1為最佳壁材比。

不同的壁材質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)微膠囊的包埋率的影響結(jié)果如圖4所示，由圖可知，壁材質(zhì)量分?jǐn)?shù)范圍在0.5%～2%之間時(shí)，微膠囊的包埋率隨著濃度的增加而增大，當(dāng)壁材質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到2%時(shí)，包埋率最大為87.7%。但超過(guò)2%后，包埋率又逐漸降低。所以選擇最佳的壁材質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%。

圖3 壁材比對(duì)包埋率的影響Fig.3 Influence of ratio of material on the embedding rate

2.3 響應(yīng)面優(yōu)化微膠囊的制備工藝

根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，選擇壁芯比、壁材比、壁材質(zhì)量分?jǐn)?shù)為優(yōu)化因素，以微膠囊的包埋率為衡量指標(biāo)，采用Box-Behnken設(shè)計(jì)，進(jìn)行響應(yīng)面分析。響應(yīng)面試驗(yàn)因素水平表如表4。

響應(yīng)面設(shè)計(jì)試驗(yàn)結(jié)果如表5所示。

圖4 壁材質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)包埋率的影響Fig.4 Influence of the concentration of wall material on the embedding rate

表4 響應(yīng)面試驗(yàn)因素水平表Table4 Design of response surface factors

表5 響應(yīng)面設(shè)計(jì)試驗(yàn)結(jié)果Table5 The experimental results of response surface design

通過(guò) Design expertv7.1.6軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行多項(xiàng)擬合回歸，以包埋率（Y）為因變量，壁材質(zhì)量分?jǐn)?shù)（A），壁芯比（B）和壁材比（C）三因素為自變量，建立回歸方程如下：

Y=88.52+2.57A-1.08B-0.32C-2.21AB+0.55AC+2.95BC-3.93A2-4.55B2-1.93C2

回歸方程的可信度見(jiàn)表6所示。

表6 回歸方程的可信度分析Table6 The reliability analysis of the regression equation

由表6可知，復(fù)相關(guān)系數(shù)為98.69%，說(shuō)明該回歸方程可信度較高，該模型可解釋超過(guò)98.69%的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。CV值的大小與試驗(yàn)的穩(wěn)定性相關(guān)，本試驗(yàn)中具有較低的CV值為0.91%，表明試驗(yàn)穩(wěn)定較好，并具有較高的可靠性。由此可知，已建立的回歸方程模型可用于B族維生素微膠囊的制備方案的優(yōu)化。

表7 模型的顯著性檢驗(yàn)與方差分析Table7 Significance test and analysis of variance of the model

如表7所示，此模型P＜0.0001，該模型具有顯著意義。在此回歸模型中有7個(gè)顯著項(xiàng)，分別為：A、B、AB、BC、A2、B2、C2，R2為 98.69%，表明該方程有顯著的回歸效果?；貧w方程中一次項(xiàng)的系數(shù)和因素壁材質(zhì)量分?jǐn)?shù)（A），壁芯比（B），壁材比（C）的平方項(xiàng)系數(shù)都比較大，這表明上述3個(gè)因素對(duì)響應(yīng)值的結(jié)果影響并不是普通的線性關(guān)系；同時(shí)方程中交互項(xiàng)AB和BC的系數(shù)較大，說(shuō)明A、B之間，B、C之間具有一定的交互作用。

通過(guò)Design expert.8.05b軟件處理回歸方程，3個(gè)因素中每?jī)煞N因素對(duì)包埋率影響的響應(yīng)面結(jié)果如圖5～圖7所示。

由圖可以確定壁材質(zhì)量分?jǐn)?shù)（A）、壁芯比（B）、壁材比（C）對(duì)包埋率的影響，由響應(yīng)曲面圖可以直觀得到每個(gè)因素對(duì)結(jié)果的影響大小。由方差分析結(jié)果和響應(yīng)曲面圖可以看出壁材質(zhì)量分?jǐn)?shù)、壁芯比對(duì)B族維生素微膠囊的包埋效率的影響較為顯著；壁材質(zhì)量分?jǐn)?shù)和壁芯比、壁芯比和兩種壁材之間的比例的交互作用顯著。通過(guò)數(shù)學(xué)模型預(yù)測(cè)最優(yōu)的條件為：壁材質(zhì)量分?jǐn)?shù)2%，壁芯比為2.41，壁材比為明膠∶CMC=1.75∶1，預(yù)測(cè)在此工藝條件下所得的微膠囊包埋率為89.2262%。

圖5 壁材質(zhì)量分?jǐn)?shù)與壁芯比對(duì)微膠囊包埋率影響的響應(yīng)面圖Fig.5 Response surface plot of interaction between wall material concentration and core wall ratio on the embedding rate of microcapsule

圖6 壁材質(zhì)量分?jǐn)?shù)與壁材比對(duì)微膠囊包埋率影響的響應(yīng)面圖Fig.6 Response surface plot of interaction between wall material concentration and wall material ratio on the embedding rate of microcapsule

圖7 壁芯比與壁材比對(duì)微膠囊包埋率影響的響應(yīng)面圖Fig.7 Response surface plot of interaction between core wall ratio and wall material ratio on the embedding rate of microcapsule

2.4 最優(yōu)條件與驗(yàn)證試驗(yàn)

為了驗(yàn)證模型預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性，在較優(yōu)條件（壁材質(zhì)量分?jǐn)?shù)2%，壁芯比2.41，壁材比為明膠∶CMC=1.75∶1），進(jìn)行分子包埋試驗(yàn)，重復(fù) 3 次，3 次試驗(yàn)的平均包埋率為88.81%，與模型預(yù)測(cè)值相對(duì)誤差僅為0.47%，這說(shuō)明最優(yōu)工藝條件下包埋率的實(shí)際值與模擬值相差較小，模型預(yù)測(cè)的工藝條件可用。

2.5 微膠囊產(chǎn)品的掃描電鏡形態(tài)

如圖8可以看出噴霧干燥和冷凍干燥這兩種方式制備出的B族維生素微膠囊都為球狀，噴霧干燥的微膠囊產(chǎn)品與真空冷凍干燥的微膠囊產(chǎn)品相比，在微膠囊個(gè)體大小上更加均一，且相對(duì)更加完整。而相對(duì)于真空冷凍干燥的微膠囊產(chǎn)品而言，噴霧干燥工藝制得的B族維生素微膠囊的表面出現(xiàn)了大量的凹陷現(xiàn)象，且各個(gè)微膠囊個(gè)體之間粘連較為嚴(yán)重，且表面不光滑，原因在于噴霧干燥制得的B族維生素微膠囊含水率較高，這很容易造成微膠囊中B族維生素在以后的儲(chǔ)藏加工中損失，所以真空冷凍干燥方法制備的微膠囊具有更好的儲(chǔ)藏性和穩(wěn)定性，更適合于添加到食品中。

2.6 緩釋動(dòng)力學(xué)結(jié)果分析

由圖可知，微膠囊進(jìn)入模擬胃液后，3 min中時(shí)釋放了60%，之后釋放速度減緩，30 min以后釋放率不再增加，且全部釋放，幾乎無(wú)損失。由于有機(jī)壁材在酸性介質(zhì)中的溶解性較低，所以微膠囊對(duì)于維生素具有一定的緩釋作用，可以一定程度上保護(hù)芯材。微膠囊進(jìn)入模擬腸液后釋放了77%左右，之后釋放速度減緩，約在15 min時(shí)釋放完全，釋放速度要大于在胃液中的釋放速度，是因?yàn)橛袡C(jī)壁材明膠和羧甲基纖維素在中性和弱堿性環(huán)境中的溶解度要大于酸性介質(zhì)環(huán)境中的溶解度，所以整體釋放速度較快，但微膠囊還是從整體上起到了一定的緩釋和保護(hù)作用。

圖8 微膠囊掃描電鏡圖Fig.8 SEM micrograph of microcapsules

圖9 B族維生素微膠囊在模擬胃液（a）、腸液（b）中的釋放曲線Fig.9 Release curve of B vitamin microcapsules in simulated gastric juice and testinal juice

2.6.1 微膠囊在胃腸液中釋放機(jī)理的研究

零級(jí)釋放動(dòng)力學(xué)

方程式為：Qt=Q0-k0t

式中，Q0和Qt各自表示最初釋放基質(zhì)中總的藥物量和t時(shí)刻制劑中殘留的量；k0表示零級(jí)釋放常數(shù)。該模型常用來(lái)描述一些常見(jiàn)的糖衣藥物和膠囊類藥物的釋放過(guò)程。

一級(jí)釋放動(dòng)力學(xué)

方程式為：Qt=Q∞（1-e-kt）

式中，Q∞表示釋放終點(diǎn)釋放出來(lái)的藥物量總和；k是一級(jí)釋放常數(shù)。符合該溶解曲線的藥物制劑一般包括：包含水溶性藥物的多孔基質(zhì)

Higuchi模型

方程式為：Qt/Q0=kt1/2

該釋放模型多用于液體藥物以及藥膏中分散的藥物顆粒透過(guò)基質(zhì)和皮膚的釋放。其中，k為Higuchi的常數(shù)。

2.6.2 胃液模擬 通過(guò)以上擬合結(jié)果可知，相關(guān)系數(shù)R2在零級(jí)、一級(jí)動(dòng)力學(xué)方程以及Higuchi方程中分別為 0.62191，0.96519，0.86309。綜上，得出維生素微膠囊在模擬胃液中的釋放遵從一級(jí)動(dòng)力學(xué)方程。

2.6.3 腸液模擬 通過(guò)以上擬合結(jié)果可知，相關(guān)系數(shù)R2在零級(jí)、一級(jí)動(dòng)力學(xué)方程以及Higuchi方程中分別為 0.38332，0.93727，0.66063。綜上，維生素微膠囊在模擬腸液中的釋放遵從一級(jí)動(dòng)力學(xué)方程。

3 結(jié)論

圖10 微膠囊在胃液模擬中動(dòng)力學(xué)方程的擬合結(jié)果Fig.10 Results of kinetic equation fitting of microcapsule in gastric fluid simulation

圖11 微膠囊在腸液模擬中動(dòng)力學(xué)方程的擬合結(jié)果Fig.11 Results of kinetic equation fitting of microcapsule in intestinal fluid simulation

本試驗(yàn)以明膠和CMC為壁材，煙酰胺、葉酸、VB2、VB1為芯材，按照一定的添加比例，采用真空冷凍干燥法制備了包含4種B族維生素的復(fù)合微膠囊。建立了B族維生素高效液相色譜檢測(cè)方法對(duì)包埋的B族維生素進(jìn)行檢測(cè)，色譜條件為：流動(dòng)相A為庚烷磺酸鈉溶液，流動(dòng)相B為甲醇溶液梯度洗脫。流速為1.0 mL/min，色譜柱：Agilent C18（4.6 mm×250 mm，5 μm）；柱溫：30℃；檢測(cè)波長(zhǎng)：267 nm；進(jìn)樣量：10 μL。通過(guò)單因素試驗(yàn)，研究了壁材質(zhì)量分?jǐn)?shù)、壁芯比、壁材比對(duì)微膠囊包埋率的影響，確定了最佳的壁材質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%，壁芯比為 3∶1，壁材比（明膠∶CMC）為 2∶1。通過(guò) Box-Behnken設(shè)計(jì)試驗(yàn)，得到了復(fù)合微膠囊制備的最佳工藝，最優(yōu)的條件為：壁材質(zhì)量分?jǐn)?shù)2%，壁芯比為2.41∶1，壁材比為1.75∶1，在此工藝條件下所得的微膠囊包埋率為88.81%。掃描電子顯微鏡圖結(jié)果顯示噴霧干燥比真空冷凍干燥具有更好的均一性和完整性，但表面凹陷和粘連作用比較嚴(yán)重。在微膠囊的緩釋動(dòng)力學(xué)的研究中得出：微膠囊在胃液中的釋放速度小于在腸液中的釋放速度，且均遵循一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型，所制備的微膠囊對(duì)維生素具有一定的緩釋作用。