辛烯基琥珀酸酯化瓊脂對海藻酸鈉微膠囊包埋效果的改善作用

陳福泉，陳會景，洪清林，郭東旭，肖瓊，翁惠芬，肖安風(fēng)

（1.集美大學(xué)食品與生物工程學(xué)院，福建廈門 361021）（2.國家紅藻加工技術(shù)研發(fā)專業(yè)中心，福建廈門 361021）（3.福建省食品微生物與酶工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、福建省海洋功能食品工程技術(shù)研究中心，福建廈門 361021）（4.綠新（福建）食品有限公司，福建漳州 363100）

微膠囊技術(shù)可提高敏感性物質(zhì)的穩(wěn)定性并延長其保存期，而具有靜電作用的蛋白質(zhì)或多糖往往適合作為微膠囊的壁材[1]。海藻酸鈉（Alg）是提取于褐藻的多糖，具有獨(dú)特的pH敏感性[2]，可與二價(jià)陽離子形成 “ 蛋殼 ” 型的凝膠結(jié)構(gòu)，因此以海藻酸鈉為微膠囊壁材已廣泛用于益生菌群、香氣物質(zhì)、油脂類物質(zhì)的包封[3,4]。然而海藻酸鈉微膠囊仍存在乳化性能差、高滲透性、低機(jī)械穩(wěn)定性與吸附性等缺陷[5,6]。從而常將海藻酸鈉與其他多糖或蛋白類物質(zhì)，如阿拉伯膠、果膠、纖維素、殼聚糖以及明膠等進(jìn)行復(fù)配，形成多層壁材包封活性物質(zhì)，以增強(qiáng)海藻酸鈉微膠囊的包埋效果[7,8]。瓊脂在微膠囊化中的應(yīng)用也有報(bào)道：程文健[9]制備了瓊脂、淀粉-瓊脂以及麥芽糊精-瓊脂微膠囊包埋油脂，均具有較好的隔絕氧的作用，可以顯著減少氧氣引起的油脂氧化現(xiàn)象；Usha等[10]以聚丙烯酰胺接枝瓊脂為材料包封可治療炎癥性結(jié)腸炎的5-氨基水楊酸，結(jié)果表明接枝瓊脂包埋的藥物在酸性環(huán)境中釋放率較低而在中性環(huán)境下釋放率較高，故接枝瓊脂可作為新型材料應(yīng)用于構(gòu)建消化道靶向藥物的遞送系統(tǒng)。而具有雙親性的瓊脂衍生物與海藻酸鈉復(fù)配用于微膠囊壁材鮮有文獻(xiàn)報(bào)道。

大豆油屬于多不飽和油脂，其中含有飽和脂肪酸（15%），單不飽和脂肪酸（24%），多不飽和脂肪酸（61%），其中亞油酸和亞麻酸的含量分別為53.2%和7.8%。此外大豆油是維生素E的重要來源，有助于降低血清膽固醇與低密度脂蛋白水平，預(yù)防動脈粥樣硬化和心臟病等功效[11]。然而植物油脂中存在的多不飽和脂肪酸極易受到環(huán)境因素的影響，尤其在熱、光、氧氣的作用下氧化形成的過氧化物可繼續(xù)分解，產(chǎn)生醛、酮、酸等物質(zhì)[12]。導(dǎo)致油脂的理化性質(zhì)改變，縮短產(chǎn)品保質(zhì)期，并對油脂的營養(yǎng)價(jià)值、質(zhì)地、感觀產(chǎn)生惡劣影響。因此，需借助技術(shù)手段用于提高油脂在加工或儲存過程中的氧化穩(wěn)定性，以降低對其品質(zhì)的損害程度。據(jù)報(bào)道利用酪蛋白酸鈉或乳清蛋白經(jīng)噴霧干燥制備了大豆油微膠囊，發(fā)現(xiàn)后者的包封率較前者低；在以豆科蛋白為壁材包埋大豆油的過程中，發(fā)現(xiàn)大豆分離蛋白的保油率、再分散性和溶解性等微膠囊化性能明顯優(yōu)于菜豆、紅豆和綠豆分離蛋白[13]。

辛烯基琥珀酸酯化瓊脂結(jié)構(gòu)中含有親水性羧基基團(tuán)與親油性烯基長鏈，是一種具有雙親特性的膠體，相對于原瓊脂，其凝膠溫度降低，有利于與其他物質(zhì)復(fù)配。本實(shí)驗(yàn)將OSAR與海藻酸鈉作為復(fù)配壁材，以大豆油為芯材，通過復(fù)合凝聚法制備微膠囊?？疾觳煌蛩貙ξ⒛z囊包埋效果、乳液與微球狀態(tài)、氧化穩(wěn)定性、包埋效率等性能差異，并分析瓊脂衍生物在微膠囊化中的作用效果，以期提高活性物質(zhì)的穩(wěn)定性，延長其貯存期。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

大豆油，益海嘉里食品營銷有限公司；瓊脂，綠新（福建）食品有限公司；辛烯基琥珀酸酸酐，深圳市思利凱貿(mào)易有限公司；無水氯化鈣、海藻酸鈉，西隴化工股份有限公司；石油醚（沸點(diǎn)30～60 ℃）、氫氧化鈉、鹽酸、乙醇、異丙醇、冰醋酸、三氯甲烷、胰蛋白酶、胃蛋白酶，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

1.2 主要儀器與設(shè)備

D-16手持式高速均質(zhì)/分散機(jī)，大龍興創(chuàng)實(shí)驗(yàn)儀器（北京）有限公司；OS20-S LED數(shù)顯頂置電子攪拌器，大龍興創(chuàng)實(shí)驗(yàn)儀器（北京）有限公司；MASTERSIZE 2000激光粒徑分析儀，英國馬爾文儀器有限公司；ZXRD-B5210鼓風(fēng)干燥箱，上海智城分析儀器制造有限公司。

1.3 方法

1.3.1 辛烯基琥珀酸酯瓊脂及其取代度

參考Chen H等[14]報(bào)道辛烯基琥珀酸酯瓊脂制備方法及其取代度的測定。

圖1 微球的合成工藝路線Fig.1 Preparation process of encapsulation beads

1.3.2 微膠囊的制備方法

微膠囊乳液→混合→均質(zhì)乳化（大豆油）→造球→固化→分離→洗滌→烘箱干燥→微膠囊成品

具體工藝路線見圖1。

1.3.3 包埋影響因素

1.3.3.1 不同壁材

以單因素試驗(yàn)結(jié)果作為微球的較優(yōu)制備工藝，分別以海藻酸鈉（Alg）、原瓊脂-海藻酸鈉（NAAR/Alg）、改性瓊脂-海藻酸鈉（OSAR/Alg）為壁材，包埋大豆油并比較三者的包埋效果差異。

1.3.3.2 復(fù)配比例

制備復(fù)配比分別為0.5:1、1:1、1.5:1、2:1、2.5:1、3:1的改性瓊脂（DS=0.06）/海藻酸鈉復(fù)合溶液，待溫度達(dá)到50 ℃后再加入3%的大豆油均質(zhì)3 min（12000 r/min）形成乳液。在溫和攪拌的條件下，將乳液滴加至濃度為3% CaCl2溶液，待微球形成后繼續(xù)固化20 min，最后過濾、洗滌、收集微球后在45 ℃下烘干，獲得產(chǎn)品。

1.3.3.3 芯材（大豆油）的添加量

制備比例為1:1的改性瓊脂/海藻酸鈉的溶液，分別添加1%、2%、3%、4%、5%（W/V）的大豆油，均質(zhì)3 min后形成均勻的乳液再滴加至濃度為3%的CaCl2溶液中。待凝膠微球成型之后繼續(xù)攪拌固化20 min，過濾洗滌后在45 ℃下烘干，獲得產(chǎn)品。

1.3.3.4 乳化溫度

將新制備的壁材溶液分別放置在溫度為40、45、50、55、60 ℃的恒溫水浴鍋中保存，待溶液溫度達(dá)到設(shè)定溫度后，加入大豆油均質(zhì)3 min后再滴加至3%的CaCl2溶液中。待凝膠微球成型之后，繼續(xù)攪拌固化20 min，經(jīng)洗滌后在45 ℃下烘干，獲得產(chǎn)品。

1.3.3.5 氯化鈣濃度

將混合乳液分別滴加至濃度為1%、2%、3%、4%、5%（W/V）的CaCl2溶液中，待凝膠微球成型后，繼續(xù)攪拌固化20 min，過濾收集微球并用去離子水洗滌，置于45 ℃下烘干，獲得產(chǎn)品。

1.3.4 微膠囊產(chǎn)品性能

1.3.4.1 乳化性與乳化穩(wěn)定性

參考別平平[15]，Wang等[16]的方法測定多糖溶液的乳化性能，其測定方法如下：分別制備0.5%（W/V）的Alg，NAAR/Alg，OSAR/Alg溶液，加入10%的大豆油后在55 ℃下高速剪切均質(zhì)（12000 r/min，3 min）制備乳液，在不同時間段里從容器底部抽取200 μL乳化液，與10 mL十二烷基硫酸鈉0.1%溶液混合搖勻后讀取乳液在500 nm處的吸光度。乳化性能的計(jì)算公式如下：

式中：τ為乳化液的濁度（cm-1），ESI代表乳化穩(wěn)定性（h），A為所測的吸光度，V為稀釋因子，l為比色皿的光程長度（0.01 μm），τ0為制備后立即測定的乳液濁度，△τ是在時間間隔為△t（24 h）內(nèi)濁度的變化值。

1.3.4.2 總油含量、表面油及包埋效率的測定

根據(jù)國標(biāo)[17]GB5009.6-2016測定微球的總油含量。

表面油的測定參考SHARIF等[18]的方法并稍作修改。試驗(yàn)步驟：將10 mL的石油醚倒入盛有2.0 g微球的帶蓋玻璃瓶中，搖晃2 min后過濾，收集濾液將并在80 ℃條件下蒸發(fā)殘留的石油醚直至恒重，稱重記為S0。根據(jù)以下公式計(jì)算包埋效果：

式中：OL：有效載油量，%，OY：產(chǎn)率，%；EE：包埋效率，%，T0：微球中大豆油總量，g；S0：微球表面大豆油的量，g；M1：微球的質(zhì)量，g；M2：微球中大豆油總量，g；M3：加入的大豆油總量，g。

1.3.4.3 乳液及微球的形態(tài)

將新制備的乳液與干燥后的微球分別放置于光學(xué)儀器下觀察其形態(tài)。

1.3.4.4 微膠囊的體外消化分析

參考Wang等[19]的方法并稍做改動測定微球在模擬腸胃液中的釋放情況。步驟如下：準(zhǔn)確稱取2.0 g微球與20 mL模擬胃液（SGF）混合后在放置于搖床（37±0.5 ℃，100 r/min），待2 h結(jié)束后濾除SGF溶液，收集微球，再將微球投入至20 mL模擬腸液（SIF）中放置在搖床里溫育3 h。待溫育結(jié)束后再將微球烘干，采用1.3.3.2中所述的方法測定油脂的含量。釋放率（Oil released，OR，%）的計(jì)算公式如下：

式中：WF為微球釋放的油量，g；WA為微球的總油含量，g。

模擬腸胃液的配制方法為：配制模擬腸液（SIF）：準(zhǔn)確稱取6.8 g的KH2PO4用無菌去離子水溶解之后，用1 mol/L的NaOH調(diào)節(jié)pH至7.4，再加入10.0 g的胰蛋白酶，混合后定容至1 L；配制模擬胃液（SGF）：將氯化鈉（0.2%，W/V）溶于無菌蒸餾水后，用1 mol/L的HCl調(diào)節(jié)至2.0，再將3.2 g的胃蛋白酶溶解至該溶液，定容至1 L。

1.3.4.5 過氧化值的測定

參考Tatar等[20]的方法并做稍微改動，測定氧化過程中 （60 ℃，7 d）大豆油的氧化穩(wěn)定性。步驟如下：將2.0提取于微球的大豆油與30 mL三氯甲烷-冰醋酸溶液混勻，加入1 mL飽和的KI溶液后振蕩0.5 min并繼續(xù)在暗處靜置3 min，隨后再加入去離子水（100 mL），搖勻后立即在恒定攪拌的條件下使用0.0020 mol/L Na2S2O3溶液滴定至淡黃色，再加入0.5 mL淀粉溶液作為指示劑，繼續(xù)滴定至溶液紫色消失即為滴定終點(diǎn)，記錄樣品所消耗的Na2S2O3溶液體積。過氧化值的計(jì)算公式如下：

式中：PV代表過氧化值（m mol/kg），V0和Vb分別代表滴定對照組和包封大豆油樣品所消耗的硫代硫酸鈉溶液的體積（mL），N代表硫代硫酸鈉溶液的濃度，W為樣品的質(zhì)量。對照組為未包埋的大豆油。

1.3.5 數(shù)據(jù)處理

上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在采集過程中，至少重復(fù)測量三次，Origin軟件對分析數(shù)據(jù)作圖，采用SPSS軟件，對數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析，并以鄧肯檢驗(yàn)比較各組之間的差異，顯著性水平為p＜0.05，以不同字母代表差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 包埋影響因素

2.1.1 不同壁材

圖2 不同壁材的包埋效果Fig.2 Encapsulation efficiency of beads under the optimum conditions

分別以Alg（1%）、NAAR/Alg（0.5%:0.5%）、OSAR/Alg（0.5%:0.5%）為壁材，考察三者間包埋效率的差異，試驗(yàn)結(jié)果如圖2所示。從圖可知，單位質(zhì)量的Alg與OSAR/Alg復(fù)合微球的載油量間并無顯著差異，但明顯高于NAAR/Alg微球的載油量，而就產(chǎn)率而言，OSAR/Alg微球的產(chǎn)率（62.77%）明顯高于其它兩者，分別高出27.83%和34.48%，這是由于雙親辛烯基琥珀酸酯化瓊脂混入海藻酸鈉體系后，提高了海藻酸鈉微膠囊的親油性，即增強(qiáng)了微膠囊與大豆油界面親和能力，從而提高了微膠囊對大豆油的包埋產(chǎn)率。對于Alg與OSAR/Alg兩者的載油量而言，在相同微膠囊壁材占微膠囊比例及形狀大小相同時，理論上前者載油率低于后者；但從兩者形成的微球粒徑（見表1）來看，前者大于后者，這可能是導(dǎo)致兩者微球的載油量持平的原因。

表1 乳液與微球的物理性質(zhì)Table 1 Physical properties of microbeads produced by different wall materials

另一方面，在微球的制備過程中，由于原瓊脂的凝固溫度較高，當(dāng)環(huán)境溫度較低時（≤45 ℃）其溶液因受溫度的影響而發(fā)生凝固，故對操作的溫度要求較高，而OSAR或Alg在40 ℃時具有保持溶液狀態(tài)的優(yōu)勢，可進(jìn)行造粒操作。NAAR/Alg復(fù)合微球包埋效果均低于Alg和OSAR/Alg復(fù)合微球，這可能與NAAR加入降低了體系中海藻酸鈉與Ca2+交聯(lián)形成凝膠網(wǎng)絡(luò)比例有關(guān)。

2.1.2 復(fù)配比

圖3 改性瓊脂與Alg比例對包埋的影響Fig.3 Effect of the ratio of OSAR and Alg on encapsulation

改性瓊脂與海藻酸鈉復(fù)配比對載油量的影響如圖3所示。隨著復(fù)配比例的增大，微球載油量呈現(xiàn)出先上升后下降最終趨于穩(wěn)定。當(dāng)瓊脂與海藻酸鈉的比例為1:1時，微球的載油量達(dá)到最大值（39.50%）。若繼續(xù)增大瓊脂比例，由于高濃度瓊脂可能會阻礙海藻酸鈉與Ca2+間的交聯(lián)，影響包封凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的形成，進(jìn)而導(dǎo)致載油量降低。另外，由于復(fù)配比例不同，本身存在靜電作用的大豆油滴對帶有電荷的壁材溶液表現(xiàn)出不同的吸引力，故親油性不同而影響載油量。此外不同聚合物間復(fù)配的協(xié)同作用不同，導(dǎo)致包埋效果存在差異。例如，張華等[21]發(fā)現(xiàn)將2%的海藻酸鈉與0.1%的殼聚糖復(fù)配時包埋鞣花酸的效果達(dá)到最佳，而當(dāng)比例超過上述值時，均會降低包埋效率。

2.1.3 芯材添加量

由表9可知，白砂糖的最佳添加量為8%。這是因?yàn)榘咨疤菚顾崮套罱K獲得較好的糖酸比，當(dāng)添加量為6%時，最終酸奶的甜味不足，但甜味劑過多，會嚴(yán)重影響口味。

根據(jù)圖4可知，在1%～4%范圍內(nèi)，載油量隨著大豆油添加量的增加而顯著提高，當(dāng)達(dá)到4%時，復(fù)配微球有效載油量最高可達(dá)到41.81%。若繼續(xù)增加大豆油的添加量反而會降低載油量。究其原因是由于多糖的親油能力有限，過量的大豆油并不能與復(fù)配溶液充分混合相溶，而未與壁材溶液混勻的大豆油則會懸浮在溶液的表面或殘留在容器內(nèi)壁，而不能被包裹在微球中，造成芯材損失。

圖4 大豆油添加量對包埋的影響Fig.4 Effect of oil addition on encapsulation

2.1.4 乳化溫度

圖5 乳化溫度對包埋的影響Fig.5 Effect of emulsifying temperature on encapsulation

海藻酸鈉與瓊脂均為熱敏性膠體，兩者加熱溶解后其分子鏈會隨著溫度的降低發(fā)生纏繞交聯(lián)，因此多糖溶液在低溫時粘度較大。不同乳液溫度對載油量的影響如圖5所示，當(dāng)乳液的溫度在40～60 ℃之間時，有效載油量在38.21%～46.83%，而溫度為50～60 ℃時，載油量之間并無顯著差異。溫度不僅影響乳化效果，同樣對造球操作影響顯著。低溫時的復(fù)配乳液較為粘稠，需要施加更大的壓力來擠壓乳液才能使其通過微孔，同時部分乳液也會凝結(jié)在容器內(nèi)壁，使微球的產(chǎn)率降低。類似于Lee等[22]的報(bào)道，其將酪蛋白酸鈉與麥芽糖糊精復(fù)配包封紅棕櫚油，發(fā)現(xiàn)當(dāng)操作溫度為40 ℃時，乳液的粘度較大導(dǎo)致流動性較差，需要提供更大的壓力方能進(jìn)行包埋操作。由于改性瓊脂的凝膠溫度降低，當(dāng)兩者的比例為1:1，乳液溫度為40 ℃時，其混合體系仍能保持流動的溶液狀態(tài)，可進(jìn)行造粒操作，這一特性將會開拓瓊脂作為添加劑應(yīng)用于生物行業(yè)，保護(hù)熱敏性物質(zhì)。

2.1.5 氯化鈣濃度

圖6 氯化鈣濃度對包埋的影響Fig.6 Effect of CaCl2 concentration on encapsulation

氯化鈣作為交聯(lián)劑其濃度對大豆油包埋的效率的影響如圖6所示。海藻酸鈉與二價(jià)陽離子發(fā)生置換交聯(lián)形成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的 “ 蛋盒 ” 型凝膠。當(dāng)CaCl2濃度在1%～3%時，其對微球的載油量并無顯著影響，其值均在44.50%～46.26%之間，而當(dāng)其濃度上升至3%時，其有效載油量呈現(xiàn)下降趨勢，其原因是當(dāng)CaCl2溶液濃度過高時，海藻酸鈉與其的交聯(lián)反應(yīng)較為活躍，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)密度增大，吸附作用降低導(dǎo)致微球的載油量降低[23]。同樣，李培培等[24]也發(fā)現(xiàn)較高濃度的交聯(lián)劑可導(dǎo)致芯材的滲漏而降低微球的載藥量。

綜上，當(dāng)改性瓊脂與海藻酸鈉的復(fù)配比例為1:1，芯材添加量為4%，溫度為40 ℃，氯化鈣濃度為3%為制備高載油量微球的較優(yōu)工藝。

2.2 微膠囊包埋效果

乳液與微球的物理性質(zhì)見表1。據(jù)表可知，OSAR/Alg與NAAR/Alg所形成乳液的穩(wěn)定性明顯高于純Alg所形成乳液的穩(wěn)定性，分別高出56.86%和29.41%，這是由于瓊脂本身具有一定的乳化能力。而同比于原瓊脂，OSAR的乳化穩(wěn)定性改善是瓊脂結(jié)構(gòu)中引入的酯基的靜電斥力作用具有增強(qiáng)穩(wěn)定乳液的能力[25]。Alg微球表面油含量高于其他復(fù)合微球且其包埋效率最低（94.15%），這是由于Alg親脂能力有限且包埋在微球內(nèi)部的油脂容易通過微孔泄漏。此外，OSAR/Alg與油脂的包裹能力要優(yōu)于Alg和NAAR/Alg，包埋效率達(dá)到97.59%，分別高出3.65%和2.41%，表面油含量為1.02%，分別低59.36%和31.54%，由于經(jīng)過OSA疏水改性后在原本親水性結(jié)構(gòu)中引入烯基碳?xì)溟L鏈，賦予了OSAR親油的性能，與脂質(zhì)芯材有良好的相容性。故OSAR/Alg可作為一種新型壁材應(yīng)用于耐溫性能差的脂類物質(zhì)微膠囊化。

2.2.2 乳液與微球的外觀形態(tài)

壁材與芯材混合經(jīng)乳化均質(zhì)后形成不同粒徑大小的O/W乳液。如圖7，OSAR/Alg所形成的乳液中的油滴尺寸要小于純Alg所形成的乳液油滴尺寸，表明油脂能夠更均勻地分散在混合壁材溶液中；而OSAR/Alg與NAAR/Alg所形成的乳液油滴尺寸間并無顯著差異。

不同壁材所形成的微球經(jīng)兩種不同方式干燥后，其尺寸大小無顯著的差異。在色澤方面，鼓風(fēng)干燥后的NAAR/Alg微球的色澤要深于其他壁材所形成的微球。冷凍干燥方式對三種壁材形成微球的外觀造成顯著差異。Alg或NAAR/Alg所形成的微球在冷凍干燥的過程中會發(fā)生劇烈的收縮，出現(xiàn)顯著的干癟現(xiàn)象。這是因?yàn)橛蒀a2+交聯(lián)的具有多孔凝膠結(jié)構(gòu)的藻酸鹽基微珠在冷凍干燥過程中其凝膠層結(jié)合水的能力差而造成微球在脫水過程中收縮變形[26]。Bel??ak-Cvitanovi?等[27]也發(fā)現(xiàn)藻酸鹽基微球經(jīng)過冷凍干燥處理后形狀受損并出現(xiàn)塌陷和不均勻的表面。而OSAR/Alg所形成的微球顆粒飽滿，球形形狀保留完好，說明OSAR在冷凍過程中發(fā)揮了類似于冷凍保護(hù)劑的效果，可降低物質(zhì)在干燥脫水過程中的損害程度。

圖7 乳液形態(tài)和微膠囊微球形態(tài)Fig.7 Micrographs of different emulsions and different microspheres

2.2.3 微球的微觀結(jié)構(gòu)

圖8 微球的微觀結(jié)構(gòu)Fig.8 Micrographs of oils microencapsulated

圖8顯示了凝膠微球經(jīng)鼓風(fēng)干燥后的基本形狀與表面形態(tài)。從圖可知，純Alg或OSAR/Alg作為復(fù)配壁材所形成的微球形態(tài)完整，且均具有球形的幾何形狀。在較高放大倍數(shù)下可觀察到所有微球均出現(xiàn)崎嶇和不均勻的表面甚至出現(xiàn)裂縫或破裂的現(xiàn)象，這與Voli?等[28]，Arab等[29]所報(bào)道的海藻鹽基微球表面出現(xiàn)的收縮甚至破裂的現(xiàn)象類似。然而，相比于OSAR/Alg所形成的復(fù)合微球，Alg微球的表面出現(xiàn)多個不同大小的孔洞，這將導(dǎo)致藻酸鹽基微球僅能提供有限的阻氧效果，同樣也會導(dǎo)致芯材易于從內(nèi)部滲出[30]。盡管OSAR/Alg微球表面出現(xiàn)凸起現(xiàn)象，但并未發(fā)現(xiàn)微孔的存在，這可能是由于添加瓊脂后填充了海藻酸鈉微球的孔隙，而孔洞的存在則可能會加大氧氣與芯材的接觸機(jī)率，降低微球氧化穩(wěn)定性。

2.2.4 微球的模擬體外消化

包埋在不同微球內(nèi)部的大豆油在模擬腸胃液中的釋放情況如圖9所示。結(jié)果表明三種壁材所形成的微球在模擬腸液中的釋放率相比于其在胃液中的釋放率顯著提高，這與其在不同pH中的膨脹率結(jié)果一致。類似于Morales等[31]的研究結(jié)果，其發(fā)現(xiàn)以海藻酸鈉與蟲膠為材料包埋葵花籽油時，復(fù)合微球經(jīng)過模擬胃腸道消化處理后，相比于處理之前的微球油脂含量分別降低了4.7%、47.9%，說明在腸道中的釋放率要高于在胃部的消化率。導(dǎo)致差異的原因是由于具有pH敏感性的海藻酸鈉的pKa值分別為3.65和3.38，當(dāng)其處于模擬腸液中時，體系pH值為7.4，羧酸部分比模擬胃液體系（pH值為2.0）更容易被去質(zhì)子化，導(dǎo)致微球易于膨脹至被解囊而發(fā)生破裂，包封的油脂析出[32]。此外，OSAR/Alg微球在模擬腸、胃液中的釋放率分別為30.93%與15.21%，均高于Alg微球的釋放率（7.58%，12.79%）與NAAR/Alg的釋放率（12.67%，24.61%），這可能是由于海藻酸鈉微球的大豆油釋放率主要取決于海藻酸鈉與Ca2+間的交聯(lián)形成的凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)密度，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)密度越大豆油釋放率越??；瓊脂在NAAR/Alg復(fù)合微球阻礙了海藻酸鈉與Ca2+間的交聯(lián)作用，因此相對于純Alg微球網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)密度小，前者大豆油釋放率比后者大；而OSAR/Alg復(fù)合微球相對于NAAR/Alg復(fù)合微球，由于其瓊脂分子結(jié)構(gòu)上接枝上親油性的官能團(tuán)，進(jìn)一步阻礙了海藻酸鈉與Ca2+間的交聯(lián)作用，導(dǎo)致OSAR/Alg微球大豆油釋放率大于NAAR/Alg復(fù)合微球。

圖9 大豆油在模擬腸胃道的釋放Fig.9 Release of soybean oil from the microbeads prepared with different wall material under simulated gastrointestinal conditions

2.2.5 氧化穩(wěn)定性

圖10 未包埋/包埋的大豆油的過氧化值Fig.10 Peroxide value of unembedded and embedded soybean oil

包埋與未包埋的大豆油的過氧化值如圖10所示。在加速氧化試驗(yàn)之前，原大豆油的初始過氧化值為5.22 mmol/kg，經(jīng)過OSAR/Alg微膠囊化后的大豆油過氧化值為5.53 mmol/kg，而NAAR/Alg包埋后的大豆油過氧化值為7.01 mmol/kg，說明在包埋過程中的短期處理操作對油脂的過氧化值并無過多的負(fù)面作用。伴隨著加速氧化的進(jìn)行，附著在微球表面的大豆油中的不飽和物質(zhì)開始發(fā)生氧化酸敗，導(dǎo)致大豆油的過氧化值逐漸增加。當(dāng)貯藏時間達(dá)到第7天時，未經(jīng)包埋的大豆油的過氧化值高達(dá)33.47 mmol/kg，而Alg、NAAR/Alg、OSAR/Alg微球包埋大豆油的過氧化值分別為12.82、10.91與9.53 mmol/kg，均低于未包埋大豆油的過氧化值，大豆油經(jīng)包埋后，貯藏時間延長，與程文健[9]的研究結(jié)果類似。上述結(jié)果表明相比于純壁材，由復(fù)合壁材包封的油脂具有更高的氧化穩(wěn)定性。這是由于Alg微球的表面油含量要高于復(fù)配微球的表面油含量，而表面油直接接觸空氣后易氧化，故過氧化值升高。此外，OSAR/Alg復(fù)合壁材表面并無孔洞結(jié)構(gòu)，具有優(yōu)越的阻隔氧氣的效果，避免了包埋在微球內(nèi)部的油脂與大氣中的氧氣直接接觸，故其復(fù)配壁材包埋的油脂其氧化穩(wěn)定性提高。

3 結(jié)論

3.1 研究了辛烯基琥珀酸酯化瓊脂占比、芯材添加量、乳化溫度、氯化鈣濃度等因素對微膠囊載油率的影響，發(fā)現(xiàn)OSAR/Alg為1:1（W/W），芯材添加量為4%（W/V），乳化溫度40 ℃，氯化鈣濃度為3%（W/V）條件下，以O(shè)SAR/Alg為壁材的載油量達(dá)到40.50%，產(chǎn)率為62.77%，包埋效率達(dá)到97.59%，包埋效果均優(yōu)于以分別以Alg，NAAR/Alg為壁材的包埋效果。

3.2 乳化性能測定結(jié)果表明瓊脂的加入能夠改善純海藻酸鈉的乳化性能，相比于未添加OSAR的乳液，OSAR/Alg乳液的乳化穩(wěn)定性改善。此外，體外模擬消化試驗(yàn)表明以O(shè)SAR/Alg為復(fù)合壁材包埋的大豆油在模擬腸胃道中的釋放率（30.93%）同比要高于Alg（12.79%）與NAAR/Alg（24.61%）的釋放值。

3.3 掃描電鏡結(jié)果表明OSAR的加入可填補(bǔ)純海藻酸鈉微球表面的孔洞。此外，與未經(jīng)包埋的大豆油相比，加速氧化試驗(yàn)表明OSAR/Alg包埋可以提高油脂的氧化穩(wěn)定性（未包埋、Alg包埋、OSAR/Alg包埋以及NAAR/Alg包埋的大豆油的過氧化值分別為33.47 mmol/kg、12.82 mmol/kg、9.53 mmol/kg、10.91 mmol/kg）。

3.4 以上結(jié)果表明辛烯基琥珀酸酯化瓊脂極大地改善了海藻酸鈉微膠囊包埋效果，適合應(yīng)用于構(gòu)建脂性物質(zhì)的包封與遞送系統(tǒng)。