蛋黃卵磷脂微膠囊貯藏穩(wěn)定性研究

唐宏剛 陳伊凡 李歡歡 張 晉 肖朝耿 任發(fā)政 陳黎洪* 程雅錦

（1 浙江省農業(yè)科學院食品科學研究所 杭州310021 2 中國農業(yè)大學食品科學與營養(yǎng)工程學院 北京100083 3 浙江田歌實業(yè)股份有限公司 浙江金華321200）

卵磷脂是一種含磷極性脂類物質，是構成細胞膜的重要組成部分，廣泛存在于動、植物組織以及卵黃中[1-2]。卵磷脂在食物中的主要來源包括蛋黃、大豆、花生及動物內臟等，因其具有延緩衰老，調節(jié)血脂，保護肝臟以及增強記憶力等重要生理活性功能，故被譽為與蛋白質、維生素并列的“第三營養(yǎng)素”[3]。隨著相關研究的不斷深入，卵磷脂的營養(yǎng)保健功能得到越來越多的關注，逐漸應用于食品、醫(yī)藥和化妝品等行業(yè)[4]。目前，卵磷脂主要從大豆和蛋黃中提取，與大豆卵磷脂相比，蛋黃卵磷脂的生理活性和生物效價更高[5]。然而，蛋黃卵磷脂在貯藏過程中易氧化，出現(xiàn)色澤變深及功能活性降低等現(xiàn)象，產品質量嚴重下降。

微膠囊技術是利用天然或合成的高分子材料將固體、液體或氣體物料包埋，封存于微型膠囊內的一種技術。該技術可使內容物中的活性物質被隔離，免受外部環(huán)境影響，從而起到保護和控制釋放等作用[6-7]。噴霧干燥法是相對簡單，低成本，可重復性高，易規(guī)?；瘧玫囊环N微膠囊技術。因其具有干燥時間短，制備的粉狀微粒水分活度低，運輸保存方便等特點，尤其適用于熱敏性物料的包埋，故在醫(yī)藥和食品工業(yè)領域得到了較廣泛的應用[8]。

目前，有關蛋黃卵磷脂的研究主要集中在原料中蛋黃卵磷脂的高效提取及蛋黃卵磷脂改性等方面[9-10]，以蛋黃卵磷脂為芯材制備微膠囊及微膠囊性質的表征研究相對較少[11-12]。通過微膠囊包埋技術，能夠避免蛋黃卵磷脂受外界不利環(huán)境因素影響，防止有效成分被破壞，最大限度地保持原有活性。由于壁材組分是影響微膠囊包埋效果和性能的主要因素[13]，因此篩選適宜的壁材種類和配比對制備微膠囊具有重要意義。本研究以蛋黃卵磷脂為芯材，利用不同組合的壁材，采用噴霧干燥法制備蛋黃卵磷脂微膠囊。通過比較微膠囊的理化性質、包埋效果及氧化穩(wěn)定性等確定復合壁材組分的最佳配比。本研究結果有望為蛋黃卵磷脂的品質保持及應用范圍拓寬提供基礎數(shù)據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

蛋黃卵磷脂（丙酮不溶物≥90%），購于浙江田歌實業(yè)股份有限公司；麥芽糊精（食品級），山西西王糖業(yè)有限公司；阿拉伯膠（食品級），廣州市卓信生物科技有限公司；其它試劑均為分析純級。

1.2 儀器與設備

ALB-224 電子分析天平，賽多利斯科學儀器（北京）有限公司；DF-101S 磁力攪拌器，上海力辰邦西儀器科技有限公司；KQ-100E 超聲波清洗器，昆山市超聲儀器有限公司；DK-S26 數(shù)顯恒溫水浴鍋，上海瑞穩(wěn)儀器設備廠；LXJ-IIB 低速離心機，上海安亭科學儀器廠；RE-52AA 旋轉蒸發(fā)儀，上海亞榮生化儀器廠；DHG-9146A 電熱恒溫鼓風干燥箱，上海精宏實驗設備有限公司；T18 Basic高速剪切儀，上海楚柏實驗設備有限公司；GJJ-0.1/25 均質機，上海諾尼輕工機械有限公司；SDBasic 噴霧干燥儀，嘉盛（香港）科技有限公司；S-4800 型場發(fā)射掃描電鏡，日本日立公司；WSC-S色差計，上海精密儀器儀表有限公司；UV-1800 紫外可見分光光度計，上海向帆儀器公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 蛋黃卵磷脂微膠囊的制備 在前期試驗的基礎上，選擇麥芽糊精和阿拉伯膠作為復合壁材，將不同配比的麥芽糊精和阿拉伯膠（質量比為1∶3，1∶1，3∶1）與50～60 ℃的蒸餾水混合，磁力攪拌溶解并放置過夜使壁材充分水合。取一定量的蛋黃卵磷脂，加入40 mL 95%乙醇，超聲使其充分溶解。將充分溶解的蛋黃卵磷脂緩慢倒入壁材溶液中（芯壁比1∶5），經高速剪切（10 000 r/min，1 min）和高壓均質（20 MPa，2 次）后在進風溫度180 ℃、出風溫度80 ℃的條件下噴霧干燥，制備蛋黃卵磷脂微膠囊。

1.3.2 微膠囊理化性質測定

1）水分含量測定 將一定量微膠囊樣品置于105 ℃烘箱中，烘干至恒重，根據(jù)樣品烘干前、后的質量差計算水分含量。

2）溶解度測定 稱取一定量樣品置于50 mL 離心管中，室溫下分2 次攪拌使其溶解于38 mL 蒸餾水，離心（4 000 r/min，10 min）后，取上層懸浮物，放入另一50 mL 離心管，再用38 mL 蒸餾水溶解，離心（4 000 r/min，10 min）后，將上層懸浮物置于蒸發(fā)皿中于105 ℃烘箱中干燥至恒重，溶解度根據(jù)式（1）計算：

式中，m——樣品質量/g；m1——蒸發(fā)皿的質量/g；m2——蒸發(fā)皿與不溶物的質量/g；B——樣品的水分含量/%。

3）堆積密度測定 將一定質量的微膠囊粉末倒入帶刻度的量筒中，反復振動，直至樣品不能被壓縮，計算單位體積微膠囊的質量[14]。

4）休止角測定 將微膠囊粉末倒入漏斗內，通過漏斗落在下方水平圓板上，使樣品自然堆積，微膠囊形成的粉堆與水平面的夾角即休止角[15]。

1.3.3 微膠囊掃描電鏡（SEM）分析 在樣品臺上貼一層雙面膠，撒上少許微膠囊粉末，將多余粉末吹去，對樣品噴金處理。另取少量微膠囊粉末置于載玻片上，用刀片多次切割后固定、噴金處理，采用掃描電子顯微鏡分別觀察微膠囊的外部和內部微觀結構。

1.3.4 貯藏穩(wěn)定性分析 將蛋黃卵磷脂微膠囊樣品置于60 ℃烘箱中貯藏7 d，每天測定樣品的包埋率、色度和硫代巴比妥酸反應物（TBARS）值，通過加速氧化試驗分析微膠囊的貯藏穩(wěn)定性。

1.3.4.1 包埋率測定 參考Joaquín等[16]的方法，并做適當改動。微膠囊表面油的測定：準確稱取一定質量的微膠囊樣品于錐形瓶中，加入20 mL 石油醚，保鮮膜密封超聲5 min 后過濾，采用30 mL 石油醚洗滌錐形瓶和濾紙，并將所得濾液收集到已稱重的燒瓶內，旋轉蒸發(fā)至恒重，燒瓶增加的質量即微膠囊的表面油。

微膠囊總油的測定：準確稱取一定質量的微膠囊樣品于錐形瓶中，加入10 mL 65 ℃的蒸餾水密封，振蕩至冷卻后加入15 mL 三氯甲烷和30 mL 甲醇，超聲處理30 min，加入15 mL 三氯甲烷，繼續(xù)超聲處理30 min，再加入15 mL 蒸餾水超聲5 min，最后得到的溶液倒入分液漏斗中靜置20 min。取下層溶液于燒瓶內旋轉蒸發(fā)至恒重，燒瓶增加的質量即微膠囊的總油。包埋率根據(jù)式（2）計算：

1.3.4.2 微膠囊色澤測定 采用色差計測定蛋黃卵磷脂微膠囊粉末的L*（亮度）、a*（紅度）和b*（黃度）值。

1.3.4.3 TBARS 值測定 參考Sinnhuber等[17]的方法并稍作修改。取適量樣品（精確至0.001 g），加入50 mL 7.5%三氯乙酸（含0.1%乙二胺四乙酸二鈉），充分振搖30 min 后過濾，取上清液置于25 mL 具塞試管中，加入5 mL 0.02 mol/L 硫代巴比妥酸溶液，90 ℃水浴保溫40 min，室溫條件下冷卻后加入5 mL 氯仿，振搖并靜置至分層后，取上清液在波長532 nm 和600 nm 處測定吸光度，TBARS 值根據(jù)式（3）計算：

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用SPSS 20.0 統(tǒng)計軟件進行單因素方差分析，Duncan 法進行多重比較（P＜0.05，差異顯著）。

2 結果與討論

2.1 蛋黃卵磷脂微膠囊的理化性質

不同配比壁材蛋黃卵磷脂微膠囊的水分含量、溶解度、堆積密度及休止角結果如表1所示。不同壁材組分配比的微膠囊水分含量均較低，其中1∶1 配比組最低，而較低的水分含量有利于微膠囊長期貯存。1∶3 配比組微膠囊的溶解度最高，達63.87%，顯著高于其它2 組，說明其溶解性良好。3 組樣品的堆積密度較大（0.52～0.58 g/cm3），組間差異不顯著，表明其可儲存于更小的容器中，減少粉末空隙中的空氣量，有利于防止微膠囊氧化[18]。休止角是衡量粉末產品流動性的指標之一。休止角小于30°，說明粉末流動性好；休止角在30°～45°范圍，粉末流動性較好；休止角在45°～60°范圍，粉末流動性一般；而休止角高于60°，說明粉末流動性差[19]。本研究中，各組樣品的休止角均小于45°，說明以3種壁材制備蛋黃卵磷脂微膠囊粉末的流動性較好，能滿足生產要求。

表1 蛋黃卵磷脂微膠囊的理化性質Table 1 Physiochemical properties of egg yolk lecithin microcapsules

2.2 蛋黃卵磷脂微膠囊的微觀結構分析

蛋黃卵磷脂微膠囊的微觀結構如圖1所示。由圖1a，圖1c，圖1e可知，蛋黃卵磷脂微膠囊外部結構呈球形顆粒，未出現(xiàn)大塊粘連，大多數(shù)顆粒表面光滑平整，無明顯裂紋和孔隙，說明微膠囊致密性較好。這與許利娜等[20]以麥芽糊精和阿拉伯膠為壁材制備的油茶籽油微膠囊微觀結構相類似。然而，仍有部分微膠囊發(fā)生變形，表面有凹陷，可能液滴在噴霧干燥過程中因失水發(fā)生不均勻收縮所致。此外，可見少量未參與包埋的芯材或壁材附著在微膠囊表面。

由圖1b，圖1d，圖1f可知，微膠囊內部均呈空腔狀。隨著壁材組分中麥芽糊精比例的增加，囊壁變得更加緊致，孔洞逐漸消失，且微膠囊內部空腔的體積明顯縮小。張中義等[13]認為，微膠囊的空腔充滿空氣，較大的空腔體積使氧氣滲透面積增加，從而加速芯材氧化。當麥芽糊精和阿拉伯膠配比為3∶1 時，較小的微膠囊空腔體積有利于阻止蛋黃卵磷脂氧化。

2.3 蛋黃卵磷脂微膠囊的包埋效果

復合包埋壁材自身的性質和組分配比對微膠囊的穩(wěn)定性有重要影響[21]。采用噴霧干燥法制備的微膠囊，其壁材不僅具有較好的乳化能力、成膜性和干燥性能，而且成本相對較低[22]。麥芽糊精是用于微膠囊包埋的良好壁材之一，并且價格較低廉，具有較高的應用價值。由于麥芽糊精的乳化能力較弱，因此需要與其它乳化能力較好的壁材復配[23]。阿拉伯膠水溶性好、黏度極低，并且具有良好的乳化性。本研究以不同配比的麥芽糊精和阿拉伯膠作為壁材，用于蛋黃卵磷脂微膠囊的制備。

圖1 蛋黃卵磷脂微膠囊的掃描電鏡圖Fig.1 SEM analysis of egg yolk lecithin microcapsules

研究表明，麥芽糊精和阿拉伯膠之間配比不同，會導致壁材溶液乳化能力、黏度出現(xiàn)較大差異，從而影響微膠囊產品的包埋率[24]。從圖2可知，蛋黃卵磷脂微膠囊的包埋率隨著壁材配比的改變而發(fā)生變化，麥芽糊精和阿拉伯膠質量比為1∶3 組和3∶1 組的樣品包埋率顯著高于1∶1 組（P＜0.05）。在整個7 d 貯藏期內，各組樣品的包埋率在數(shù)值上均呈不斷下降趨勢，說明在加速氧化條件下，微膠囊芯材中的卵磷脂會逐步滲出至壁材表面。其中，1∶1組和3∶1 組包埋率降低的幅度較小，而1∶3 組在第5～7 天時下降尤為明顯，表明麥芽糊精比例的增加，使復合壁材具有更好的包埋效果，能夠有效抑制微膠囊芯材的滲出。具體原因可能是麥芽糊精的填充效果較好，可提高微膠囊囊壁的強度和致密性[25]。

圖2 蛋黃卵磷脂微膠囊的包埋率變化Fig.2 Changes of embedding rate of egg yolk lecithin microcapsules

2.4 蛋黃卵磷脂微膠囊色澤穩(wěn)定性分析

蛋黃卵磷脂微膠囊粉末在加速氧化條件下貯藏7 d，檢測其色澤的變化情況。由圖3可知，隨著貯存時間的延長，樣品L*值不斷下降，而a*、b*值呈上升趨勢。一方面，由于包埋壁材中的組分不可避免地發(fā)生美拉德反應，反應產物具有較深的顏色；另一方面，貯存過程中芯材的滲出導致微膠囊表面聚集了少量的蛋黃卵磷脂，卵磷脂的氧化也使粉末的顏色發(fā)生改變。在上述兩方面因素的作用下，蛋黃卵磷脂微膠囊的色澤逐漸變暗，顏色不斷加深。

3 組微膠囊樣品中，麥芽糊精與阿拉伯膠質量比1∶3 組色澤變化最為明顯，L*值，a*值，b*值的變化幅度均大于另外2 組；而1∶1 組和3∶1 組之間未見顯著性差異，說明復合壁材中麥芽糊精比例增加，有利于提高蛋黃卵磷脂微膠囊的色澤穩(wěn)定性。

2.5 蛋黃卵磷脂微膠囊的氧化穩(wěn)定性分析

TBARS 值是衡量脂肪氧化程度的重要指標，用來表示丙二醛和其它二級氧化產物的含量。TBARS 值越高，說明二級氧化產物最終生成量越多[26]。由圖4可知，在加速氧化的前期，各組樣品的TBARS 值相對穩(wěn)定，說明微膠囊處于初級氧化階段。隨著時間的延長，從第4 天開始，TBARS 值逐漸升高，于第7 天達到最大值，提示蛋黃卵磷脂二級氧化產物不斷生成。

通過比較發(fā)現(xiàn)，1∶3 組和1∶1 組在加速氧化后期TBARS 值增加幅度較大，而3∶1 組相對穩(wěn)定，變化不明顯。由于微膠囊包埋率隨貯藏時間的延長而下降，滲出至壁材表面的蛋黃卵磷脂逐漸增多，與外部氧氣接觸增加，使得TBARS 值不斷增加。又由于1∶3 組和1∶1 組微膠囊的空腔體積相對較大，內部芯材與滲透進來的氧氣接觸面積也較大，加速了蛋黃卵磷脂的進一步氧化。上述2方面因素的共同作用，造成蛋黃卵磷脂微膠囊TBARS 值的變化出現(xiàn)顯著差異。本研究表明，以質量比為3∶1 的麥芽糊精和阿拉伯膠作為壁材制備的微膠囊具有更好的氧化穩(wěn)定性。

圖3 蛋黃卵磷脂微膠囊的色澤變化Fig.3 Color changes of egg yolk lecithin microcapsules

圖4 壁材組分配比對蛋黃卵磷脂微膠囊TBARS 值的影響Fig.4 Effects of component ratio of wall material on TBARS value of egg yolk lecithin microcapsules

3 結論

以麥芽糊精與阿拉伯膠作為復合壁材制備蛋黃卵磷脂微膠囊，產物具有良好的溶解度、流動性和表面形態(tài)。加速氧化試驗期間，微膠囊的包埋率、L*值逐步降低，a*值、b*值及TBARS 值增大。壁材組分的配比對蛋黃卵磷脂微膠囊貯藏穩(wěn)定性具有顯著影響，通過試驗確定麥芽糊精和阿拉伯膠的最適質量比為3∶1。在該配比條件下制備微膠囊，不僅使包埋率和色澤更加穩(wěn)定，而且能有效抑制蛋黃卵磷脂的氧化進程，提高氧化穩(wěn)定性。