玉米醇溶蛋白-葡聚糖-葉黃素微膠囊的制備及性能研究

摘要：葉黃素對(duì)光、熱敏感，導(dǎo)致其穩(wěn)定性差，為解決此問(wèn)題，對(duì)葉黃素進(jìn)行微膠囊化處理。文章以葉黃素為芯材，玉米醇溶蛋白、葡聚糖為壁材，采用反溶劑沉淀法對(duì)葉黃素進(jìn)行包埋，在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上采用響應(yīng)面法優(yōu)化葉黃素微膠囊的制備工藝，對(duì)其進(jìn)行表征并測(cè)定其貯藏穩(wěn)定性和抗氧化性。結(jié)果表明，葉黃素微膠囊的最佳制備條件為乙醇濃度84%、溶劑與反溶劑體積比1∶2、反應(yīng)溫度39 ℃、玉米醇溶蛋白濃度4.0 mg/mL、葡聚糖濃度1.0 mg/mL，此時(shí)包埋率為90.53%，載藥率為8.23%。包埋后葉黃素的飽和溶出度提高了4.84倍，貯藏6周后，葉黃素微膠囊在光照條件下的保留率高于葉黃素35.20%，在25 ℃下葉黃素微膠囊的保留率高于葉黃素23.11%，在4 ℃下葉黃素微膠囊的保留率高于葉黃素16.31%，在－20 ℃下葉黃素微膠囊的保留率僅下降1.91%。葉黃素微膠囊對(duì)DPPH、ABTS+自由基的抗氧化活性高于未包埋的葉黃素。該研究結(jié)果可為葉黃素微膠囊作為新型添加劑在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用提供理論參考。

關(guān)鍵詞：葉黃素微膠囊；響應(yīng)面法；結(jié)構(gòu)表征；穩(wěn)定性；抗氧化性

中圖分類(lèi)號(hào)：TS202.3""""" 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A"""" 文章編號(hào)：1000-9973（2024）12-0200-09

Study on Preparation and Properties of Zein-Dextran-Lutein Microcapsules

DOU Ying-gang， DANG Yan-yan*

（State Key Laboratory of Incubation Base for Green Processing of Chemical Engineering Co-constructed

by Ministry of Education and Province， School of Chemistry and Chemical Engineering，

Shihezi University， Shihezi 832003， China）

Abstract： Lutein is sensitive to light and heat， which leads to its poor stability. In order to solve this problem， lutein is microencapsulated. In this paper， with lutein as the core material and zein and dextran as the wall materials， lutein is embedded by antisolvent precipitation method.The preparation process of lutein microcapsules is optimized by response surface method on the basis of single factor test， and they are characterized and their storage stability and antioxidant activity are" characterized. The results show that the optimal preparation conditions of lutein microcapsules are ethanol concentration of 84%， the volume ratio of solvent to antisolvent of 1∶2， reaction temperature of 39 ℃， zein concentration of 4.0 mg/mL and dextran concentration of 1.0 mg/mL. At this time， the embedding rate is 90.53%， the drug loading rate is 8.23%. After embedding， the saturation dissolution rate of lutein increases by 4.84 times. After six weeks of storage， the retention rate of lutein microcapsules is 35.20% higher than that of lutein under light conditions， 23.11% higher than that of lutein at 25 ℃， and 16.31% higher than that of lutein at 4 ℃. At －20 ℃， the retention rate of lutein microcapsules only decreases by 1.91%. The antioxidant activity of lutein microcapsules against DPPH and ABTS+ free radicals is higher than that of unembedded lutein. The research results can provide theoretical references for the application of lutein microcapsules as new additives in the industrial field.

Key words： lutein microcapsules; response surface method; structural characterization; stability; antioxidant activity

收稿日期：2024-06-04

基金項(xiàng)目：新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)指導(dǎo)性科技計(jì)劃項(xiàng)目（2022ZD066）

作者簡(jiǎn)介：竇迎港（1997—），女，碩士研究生，研究方向：天然產(chǎn)物提取分離及應(yīng)用。

*通信作者：黨艷艷（1981—），女，教授，博士，研究方向：天然產(chǎn)物提取分離、廢棄物資源化利用。

葉黃素（lutein，C40H56O2）是一種天然存在的類(lèi)胡蘿卜素，可在人體內(nèi)合成維生素A，也是構(gòu)成人眼視網(wǎng)膜黃斑區(qū)域的重要成分［1］，具有抗氧化、抗炎、抗血栓生成和支持視覺(jué)功能等特性［2］。葉黃素的疏水性和對(duì)光、熱敏感的性質(zhì)限制了其在食品和醫(yī)藥行業(yè)的應(yīng)用［3］。因此，需要采取一定的措施來(lái)解決此類(lèi)問(wèn)題。

目前多采用包埋的方式保護(hù)葉黃素，其中包括脂質(zhì)體、微乳、微膠囊等方法［4-6］。脂質(zhì)體可以有效將分子容納在磷脂雙層中，但貯藏條件要求過(guò)高，不利于生產(chǎn)應(yīng)用［7］。微乳制備過(guò)程簡(jiǎn)單，但容易發(fā)生相變，不方便儲(chǔ)存，在應(yīng)用上存在局限性［8］。微膠囊可降低外界不利環(huán)境因素對(duì)被包裹物質(zhì)的影響，提高產(chǎn)品的穩(wěn)定性［9-10］。制備微膠囊的壁材種類(lèi)繁多，人工合成材料有較大毒副作用，不宜用于口服或注射產(chǎn)品；半人工合成高分子材料的黏性大，但因其易水解且需現(xiàn)配現(xiàn)用的特點(diǎn)，應(yīng)用也受到限制；天然高分子材料有生物相容性、可生降解性等優(yōu)越性能，越來(lái)越多地被應(yīng)用于不穩(wěn)定天然活性成分的包封中［11-13］。其中，玉米溶蛋白具有優(yōu)秀的自組裝能力和兩親特性，有較好的耐熱性［14］。葡聚糖具有良好的水溶性，與玉米蛋白結(jié)合后可以增強(qiáng)分子的穩(wěn)定性［15］。

本文以玉米醇溶蛋白、葡聚糖為壁材，采用反溶劑沉淀法制備一種穩(wěn)定性好的葉黃素微膠囊，為其在工業(yè)中的應(yīng)用提供了可靠的參考和依據(jù)。

1 試驗(yàn)部分

1.1 材料與試劑

葉黃素（80%）：上海源葉生物科技有限公司；玉米醇溶蛋白、葡聚糖（分子量5 000）：上海麥克林生化科技股份有限公司；無(wú)水乙醇、正己烷、乙酸乙酯（均為分析純）：天津市富宇精細(xì)化工有限公司；1，1-二苯基-2-苦基肼自由基（DPPH，純度≥98%）、2，2-聯(lián)氮-二（3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸）二銨鹽（ABTS，純度≥98%）：上海阿拉丁生化科技股份有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

LC-2030 Plus高效液相色譜儀 日本島津公司；RT15磁力攪拌器 德國(guó)IKA公司；5804R臺(tái)式高速大容量離心機(jī) Eppendorf中國(guó)有限公司；SCI-VS可調(diào)式混勻儀 美國(guó)賽洛捷克有限公司；UV-5100B紫外分光光度計(jì) 上海棱光技術(shù)有限公司；BSA123S電子天平 北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司；LYOQUEST冷凍干燥機(jī) Telstar有限公司；SX-620 pH計(jì) 上海三信有限公司；SEM Sigma 300掃描電子顯微鏡 德國(guó)Zeiss公司；Zetasizer Nano ZS90納米粒度、Zeta電位分析儀 英國(guó)馬爾文儀器有限公司；D8 Advance X射線(xiàn)衍射儀、Vertex 70V紅外分光光度計(jì) 德國(guó)Bruker公司。

1.3 方法

1.3.1 玉米醇溶蛋白-葡聚糖-葉黃素微膠囊制備影響因素試驗(yàn)

1.3.1.1 玉米醇溶蛋白-葡聚糖-葉黃素微膠囊的制備

溶劑的制備：精確稱(chēng)取一定質(zhì)量的玉米醇溶蛋白、葉黃素于燒杯中，量取一定濃度的乙醇溶液倒入燒杯中，用磁力攪拌器使其完全溶解，攪拌全程避光。

反溶劑的制備：精確稱(chēng)取葡聚糖溶解于一定體積的PBS緩沖液中，用磁力攪拌器使其完全溶解。

將反溶劑滴加在溶劑內(nèi)，一定時(shí)間下避光進(jìn)行磁力攪拌以形成單一相。通過(guò)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去有機(jī)相乙醇，然后冷凍干燥備用。

1.3.1.2 影響因素試驗(yàn)

選擇乙醇濃度（75%、80%、85%、90%、95%）、反應(yīng)溫度（20、30，40，50，60 ℃）、溶劑與反溶劑體積比（1∶0.5、1∶1、1∶1.5、1∶2、1∶2.5）、玉米醇溶蛋白濃度（0.8，2.0，4.0，6.0，8.0 mg/mL）、葡聚糖濃度（0.6，0.8，1.0，1.2，1.4 mg/mL）等因素進(jìn)行單因素試驗(yàn)，每組試驗(yàn)固定其中4個(gè)因素的水平，考察單因素對(duì)玉米醇溶蛋白-葡聚糖-葉黃素微膠囊包埋率和載藥率的影響。

1.3.1.3 包埋率（EE）和載藥率（LE）的測(cè)定

將一定量的葉黃素微膠囊和3 mL乙酸乙酯通過(guò)劇烈渦旋5 min進(jìn)行混合。將混合后的樣品以4 000 r/min離心5 min，收集離心樣品的上清液。上述操作重復(fù)3次。最后，將收集的上清液轉(zhuǎn)移至容量瓶中，用乙酸乙酯定容。采用液相色譜儀在445 nm處測(cè)定游離葉黃素的含量，所有測(cè)量均進(jìn)行3次。

色譜柱：SB-C18（4.6 mm×250 mm，5 μm）；波長(zhǎng)：445 nm；洗脫流速：1 mL/min；進(jìn)樣量：10 μL;柱溫：30 ℃；洗脫液：甲醇-乙腈-二氯甲烷（21∶21∶8）［16］。包埋率（EE）和載藥率（LE）通過(guò)下式計(jì)算：

包埋率（%）=（葉黃素總質(zhì)量（mg）-游離葉黃素質(zhì)量（mg））/葉黃素總質(zhì)量×100%。

載藥率（%）=（葉黃素總質(zhì)量（mg）-游離葉黃素質(zhì)量（mg））/總質(zhì)量×100%。

1.3.2 玉米醇溶蛋白-葡聚糖-葉黃素微膠囊制備響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，采用Design-Expert 13.0軟件中Box-Behnken設(shè)計(jì)原理，以乙醇濃度（A）、溶劑與反溶劑體積比（B）、玉米醇溶蛋白濃度（C）和反應(yīng)溫度（D）為自變量，以葉黃素微膠囊的包埋率（Y）為響應(yīng)值，進(jìn)行四因素三水平的響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)，響應(yīng)面試驗(yàn)因素和水平見(jiàn)表1。

1.3.3 玉米醇溶蛋白-葡聚糖-葉黃素微膠囊的表征

1.3.3.1 動(dòng)態(tài)光散射分析

取適量樣品于去離子水中并進(jìn)行超聲處理，再將樣品分別放入聚苯乙烯比色皿和折疊毛細(xì)電解池中檢測(cè)平均粒徑和Zeta電位，入射光的光源采用He-Ne激光器，波長(zhǎng)為633 nm，散射角為90°，測(cè)試溫度為25 ℃，保溫3 min［17］。

D=Kt/6πηr。

式中：D為平移擴(kuò)散系數(shù)，K為波爾茲曼常數(shù)，t為絕對(duì)溫度，η為黏度，r為顆粒半徑。

1.3.3.2 掃描電鏡形態(tài)

采用差示掃描量熱儀（SEM）觀(guān)察微膠囊產(chǎn)品的表面形態(tài)時(shí)樣品的制備方法：在樣品臺(tái)上貼上一層雙面膠，然后將微膠囊粉末輕輕撒在上面并吹去多余的粉末，在樣品上噴金觀(guān)察，加速電壓為10 kV，觀(guān)察時(shí)間應(yīng)盡可能短以避免電子束長(zhǎng)時(shí)間照射引起電子損傷［18］。

1.3.3.3 傅里葉變換紅外光譜分析

傅里葉變換紅外光譜（FT-IR）分析利用KBr壓片法。稱(chēng)取一定量樣品和KBr粉末（1∶100），置于瑪瑙研缽中研磨混合，然后將研磨好的樣品灌注于壓模器中，在80～100 kPa的壓力下下壓1 min制成透明的薄片，然后在以純KBr波片為背景的條件下進(jìn)行全波段掃描，掃描范圍為4 000～400 cm-1，繪制紅外光譜圖［19］。

1.3.3.4 X射線(xiàn)衍射分析

衍射分析條件：采用Cu靶，特征射線(xiàn)Kα（λ=1.542 ），電壓40 kV，電流30 mA，掃描速度5°/min，步長(zhǎng)0.02°，掃描范圍4.00°～35.00°。

1.3.4 飽和溶出度測(cè)定

稱(chēng)取一定質(zhì)量的葉黃素和葉黃素微膠囊置于燒杯中，加入去離子水，然后每隔10 min測(cè)定樣品在445 nm處的吸光值，直到數(shù)值達(dá)到最大不再發(fā)生變化。通過(guò)吸光值的增長(zhǎng)率和最大吸光值A(chǔ)445 nm評(píng)價(jià)樣品的溶出速度和性質(zhì)。

1.3.5 玉米醇溶蛋白-葡聚糖-葉黃素微膠囊貯藏穩(wěn)定性測(cè)定

1.3.5.1 溫度對(duì)葉黃素微膠囊穩(wěn)定性的影響

稱(chēng)取一定質(zhì)量的葉黃素和葉黃素微膠囊置于棕色樣品瓶中，置于－20，4，25 ℃下貯藏，試驗(yàn)時(shí)間為6周，每隔1周取樣，以葉黃素保留率為指標(biāo)考察溫度對(duì)其穩(wěn)定性的影響。

保留率（%）=貯存一段時(shí)間后葉黃素含量（mg）/最初葉黃素的總含量（mg）×100%。

1.3.5.2 光照對(duì)葉黃素微膠囊穩(wěn)定性的影響

稱(chēng)取一定質(zhì)量的葉黃素和葉黃素微膠囊置于光照和避光處，試驗(yàn)時(shí)間為6周，每隔1周取樣，以葉黃素保留率為指標(biāo)考察光照對(duì)其穩(wěn)定性的影響。保留率的測(cè)定同1.3.5.1。

1.3.6 玉米醇溶蛋白-葡聚糖-葉黃素微膠囊抗氧化性能

1.3.6.1 DPPH自由基清除能力的測(cè)定［20］

在2.0 mL葉黃素和葉黃素微膠囊溶液中分別添加2.0 mL 0.1 mol/L DPPH乙醇溶液。在室溫下避光反應(yīng)30 min后，在517 nm處測(cè)定吸光度。根據(jù)下式計(jì)算DPPH自由基清除活性，以抗壞血酸（VC）為陽(yáng)性對(duì)照。

DPPH自由基清除活性（%）=［1-（A1-A2）/A0］×100%。

式中：A1、A2 和 A0分別為樣品、對(duì)照溶液（蒸餾水代替DPPH溶液）和不含樣品的DPPH溶液的吸光度。

1.3.6.2 ABTS自由基清除能力的測(cè)定［21］

在0.2 mL葉黃素和葉黃素微膠囊溶液中分別加入4.0 mL ABTS 溶液，在室溫下避光反應(yīng)6 min后，在734 nm處測(cè)定吸光度。根據(jù)下式計(jì)算ABTS自由基清除活性，以VC為陽(yáng)性對(duì)照。

ABTS+自由基清除活性（%）=［1-（A1-A2）/A0］×100%。

式中：A1、A2 和 A0分別為樣品、對(duì)照溶液（磷酸鹽緩沖液代替ABTS溶液）和不含樣品的ABTS溶液的吸光度。

2 結(jié)果與討論

2.1 玉米醇溶蛋白-葡聚糖-葉黃素微膠囊制備影響因素

已有研究證明，玉米醇溶蛋白在75%～95%之間，隨著乙醇濃度的增加，玉米醇溶蛋白的溶解度逐漸增大［22］。葉黃素加熱溫度不宜超過(guò)60 ℃，否則會(huì)喪失活性［23］，因此，選擇乙醇濃度75%～95%、溫度20～60 ℃考察各因素對(duì)包埋率和載藥率的影響。由圖1中a可知，隨著乙醇濃度的增大，包埋率和載藥率均呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)，在乙醇濃度為85%時(shí)包埋率最高，為51.54%，載藥率為3.44%。在乙醇濃度為90%時(shí)包埋率下降，這是由于高濃度的乙醇影響了葡聚糖的溶解度［24］。

由圖1中b可知，隨著溫度的逐漸升高，包埋率和載藥率均呈先上升后下降的趨勢(shì)，溫度為40 ℃時(shí)包埋率為52.63%，載藥率為3.51%。溫度較低時(shí)葉黃素的溶解度低，未溶解的葉黃素游離在分散體系外，從而降低了葉黃素的包埋率。但隨著溫度的進(jìn)一步升高，包埋率和載藥率開(kāi)始下降。當(dāng)加熱至60 ℃以上時(shí)使玉米醇溶蛋白變性，結(jié)構(gòu)被破壞，疏水位點(diǎn)暴露而失去自組裝特性，難以形成納米粒子［23］。

溶劑與反溶劑的體積比對(duì)微膠囊的生成具有重要影響，這是因?yàn)槲⒛z囊的生成取決于葉黃素納米粒子在分散體系中過(guò)飽和度的大小。由圖1中c可知，當(dāng)體積比為1∶2時(shí)包埋率最高，為80.24%，載藥率為5.35%，繼續(xù)增加反溶劑比例，包埋率和載藥率均下降，原因是反溶劑的增加導(dǎo)致玉米醇溶蛋白的濃度減小，所帶電荷量逐漸減少，因此，不能形成較強(qiáng)的靜電相互作用力和空間位阻效應(yīng)。當(dāng)體積比過(guò)小時(shí)不能形成一定的過(guò)飽和度，因此成核位點(diǎn)減少，不利于形成微膠囊。

由圖1中d可知，葉黃素微膠囊的包埋率和載藥率隨著玉米醇溶蛋白濃度的增加均呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，當(dāng)濃度為4.0 mg/mL時(shí)包埋率為90.12%，載藥率為8.19%，隨后出現(xiàn)下降趨勢(shì)，這可能是過(guò)量的玉米醇溶蛋白形成過(guò)飽和狀態(tài)，與葉黃素在疏水體系形成競(jìng)爭(zhēng)導(dǎo)致的［25］。

由圖1中e可知，葉黃素微膠囊的包埋率和載藥率隨著葡聚糖濃度的增加均呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，葡聚糖和玉米醇溶蛋白的主要作用是靜電吸引或排斥，當(dāng)葡聚糖濃度為1.0 mg/mL時(shí)靜電相互作用達(dá)到最佳，此時(shí)包埋率最高，為90.28%，載藥率最高，為8.21%，濃度降低或升高均影響靜電作用效果。

2.2 玉米醇溶蛋白-葡聚糖-葉黃素微膠囊制備響應(yīng)面法工藝優(yōu)化

2.2.1 響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果和方差分析

由單因素試驗(yàn)結(jié)果可知，乙醇濃度、溶劑與反溶劑體積比、玉米醇溶蛋白濃度和反應(yīng)溫度對(duì)微膠囊的包埋率和載藥率影響較大，包埋率與載藥率呈正比例關(guān)系。因此，固定葡聚糖濃度為1 mg/mL，以乙醇濃度（A）、溶劑與反溶劑體積比（B）、玉米醇溶蛋白濃度（C）和反應(yīng)溫度（D）為自變量，以葉黃素微膠囊的包埋率（Y）為響應(yīng)值，利用響應(yīng)面法進(jìn)行優(yōu)化試驗(yàn)，篩選出玉米醇溶蛋白-葡聚糖-葉黃素微膠囊的最佳制備方法，試驗(yàn)方案及結(jié)果見(jiàn)表2。

利用Design-Expert 13.0軟件對(duì)表2中的結(jié)果進(jìn)行回歸擬合，得到模型的二次多項(xiàng)式回歸方程：Y=89.87－4.09A－2.13B+2.67C+2.51D－0.960 9AB+0.486 3AC+2.02AD－1.79BC－0.165BD－4.4CD－7.1A2－1.91B2－6.08C2－3.57D2，方差分析結(jié)果見(jiàn)表3。

由表3可知，模型整體表現(xiàn)為極顯著（P＜0.000 1），失擬項(xiàng)不顯著（P=0.066 8＞0.05），表明該模型的可信度高，方程擬合良好，通過(guò)此方程可以很好地預(yù)測(cè)結(jié)果。顯著性分析表明，一次項(xiàng)A、B、C、D，二次項(xiàng)A2、B2、C2、D2，交互項(xiàng)CD對(duì)微膠囊包埋率的影響極顯著（P＜0.01）；交互項(xiàng)AD、BC對(duì)微膠囊包埋率的影響顯著（P＜0.05）。決定系數(shù)R2=0.965 2，調(diào)整決定系數(shù)RAdj2=0.930 4，可知此模型中93.04%微膠囊的包埋率變化來(lái)自于自變量A、B、C、D。通過(guò)F值和顯著水平得到各因素影響包埋率的主次順序?yàn)橐掖紳舛龋ˋ）＞玉米醇溶蛋白濃度（C）＞反應(yīng)溫度（D）＞溶劑與反溶劑體積比（B）。

2.2.2 各影響因素之間交互作用分析

各影響因素之間交互作用的響應(yīng)面圖和等高線(xiàn)圖見(jiàn)圖2。由圖2可知，當(dāng)乙醇濃度（A）、溶劑與反溶劑體積比（B）、玉米醇溶蛋白濃度（C）和反應(yīng)溫度（D）兩兩交互作用時(shí)，對(duì)微膠囊的包埋率均有影響，但影響的顯著程度不同，導(dǎo)致響應(yīng)面圖坡面的陡峭程度和等高線(xiàn)的橢圓度存在差異，其中AD、BC坡面較陡峭，CD坡面最陡峭，表明AD、BC之間具有較好的交互作用，CD之間具有良好的交互作用，各個(gè)坡面均表現(xiàn)出先上升后下降的趨勢(shì)，說(shuō)明存在微膠囊包埋率的最大值點(diǎn)。

利用 Design-Expert 13.0軟件預(yù)測(cè)微膠囊最佳制備工藝條件為乙醇濃度83.998 8%、溶劑與反溶劑體積比1∶1.761 5、玉米醇溶蛋白濃度4.097 4 mg/mL、反應(yīng)溫度39.790 8 ℃，此時(shí)包埋率為90.757%。為便于操作，對(duì)方法稍加調(diào)整：乙醇濃度84%、溶劑與反溶劑體積1∶2、反應(yīng)溫度39 ℃、玉米醇溶蛋白濃度4.0 mg/mL、葡聚糖濃度1.0 mg/mL，此時(shí)包埋率為90.53%，與預(yù)測(cè)值相近。

2.3 玉米醇溶蛋白-葡聚糖-葉黃素微膠囊結(jié)構(gòu)表征

2.3.1 動(dòng)態(tài)光散射分析

對(duì)葉黃素、玉米醇溶蛋白、葡聚糖、葉黃素微膠囊進(jìn)行動(dòng)態(tài)光散射分析。由圖3可知，葉黃素微膠囊的Zeta電位為-38.50±0.01，表明體系穩(wěn)定，可以抵抗聚集。PDI為0.364±0.03lt;0.7，屬于適中分散體系，粒徑為（1 523±43.7） nm。

2.3.2 掃描電鏡形態(tài)分析

葉黃素和葉黃素微膠囊在掃描電子顯微鏡下觀(guān)察的結(jié)果見(jiàn)圖4。

由圖4中a可知，葉黃素大小不一、分布不均勻，為不規(guī)則形狀，這是因?yàn)槿~黃素的水溶性差，將葉黃素加入到水中后會(huì)產(chǎn)生懸浮物，導(dǎo)致析出的葉黃素分子聚集，形成更大的顆粒。由圖4中b可知，葉黃素微膠囊呈現(xiàn)出規(guī)則單一的球形，粒徑分布均勻，表面無(wú)團(tuán)聚現(xiàn)象，整個(gè)體系較均一。由圖4中c可知，葉黃素微膠囊的表面附著層狀結(jié)構(gòu)，這可能是部分葉黃素以靜電作用吸附在微膠囊表面所致。由圖4中d可知，葉黃素粒徑較小，表面光滑。

2.3.3 傅里葉變換紅外光譜分析

由圖5可知，葉黃素微膠囊的—OH伸縮振動(dòng)特征在3 415 cm-1處，與葉黃素相比，吸收峰強(qiáng)度增大并發(fā)生藍(lán)移，說(shuō)明葉黃素與玉米醇溶蛋白、葡聚糖形成比較強(qiáng)的氫鍵作用。酰胺鍵Ⅰ從1 656 cm-1變?yōu)? 651 cm-1，這可能是玉米醇溶蛋白中酰胺的氨基與葉黃素中的羥基之間發(fā)生相互作用形成氫鍵，導(dǎo)致伸縮振動(dòng)向低波數(shù)移動(dòng)。酰胺鍵Ⅰ和酰胺鍵Ⅱ的峰強(qiáng)度減弱，表明葉黃素和玉米醇溶蛋白之間存在靜電相互作用。葡聚糖在1 154，1 012 cm-1處顯示出特征峰，該峰也出現(xiàn)在葉黃素微膠囊中，表明玉米醇溶蛋白和葡聚糖之間形成靜電相互作用力。葉黃素在1 536 cm-1 附近的吸收帶歸因于六原子環(huán)中CC的伸縮振動(dòng)，封裝后葉黃素的這種典型峰也出現(xiàn)在微膠囊中，證實(shí)玉米醇溶蛋白-葡聚糖可以負(fù)載葉黃素分子。

2.3.4 X射線(xiàn)衍射結(jié)果分析

為進(jìn)一步探究制備葉黃素微膠囊的結(jié)晶性質(zhì)和形成機(jī)理，對(duì)葉黃素、玉米醇溶蛋白-葡聚糖-葉黃素微膠囊分別進(jìn)行了X射線(xiàn)衍射分析。由圖6可知，葉黃素的結(jié)晶衍射峰在14.0°、20.4°處，衍射峰很窄且衍射強(qiáng)度較大，說(shuō)明葉黃素中的結(jié)晶區(qū)占比較大，而葉黃素微膠囊衍射峰相對(duì)平坦。結(jié)果表明，葉黃素、玉米醇溶蛋白、葡聚糖以非晶態(tài)結(jié)構(gòu)存在。封裝后，光譜中沒(méi)有出現(xiàn)葉黃素的典型衍射峰，表明葉黃素可能以無(wú)定形狀態(tài)分布在微膠囊中。

2.4 飽和溶出度測(cè)試結(jié)果分析

對(duì)葉黃素微膠囊進(jìn)行飽和溶出度分析，由圖7可知，葉黃素的溶出速率呈緩慢上升趨勢(shì)，在80 min后達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。葉黃素微膠囊的溶出性符合一級(jí)動(dòng)力學(xué)曲線(xiàn)，在40～50 min時(shí)溶出速率最大，50 min后溶出速率保持穩(wěn)定。包埋后葉黃素的飽和溶出度提高了4.84倍，主要原因是表面葡聚糖包覆改善了其較強(qiáng)的疏水性。

2.5 玉米醇溶蛋白-葡聚糖-葉黃素微膠囊貯藏穩(wěn)定性試驗(yàn)結(jié)果

2.5.1 溫度對(duì)葉黃素微膠囊穩(wěn)定性的影響

由圖8可知，隨著溫度的升高，葉黃素和葉黃素微膠囊的保留率均呈下降趨勢(shì)，進(jìn)一步驗(yàn)證了溫度對(duì)葉黃素降解的影響很大。在25 ℃時(shí)葉黃素微膠囊的保留率比葉黃素高23.11%，在4 ℃時(shí)，葉黃素微膠囊的保留率比葉黃素高16.31%，在－20 ℃時(shí)，在6周時(shí)葉黃素微膠囊在保留率僅下降1.91%。通過(guò)不同的溫度對(duì)比可以看出制備的葉黃素微膠囊可以有效減緩葉黃素在不同溫度下的降解。

2.5.2 光照對(duì)葉黃素微膠囊穩(wěn)定性的影響

光照是葉黃素降解的主要原因之一，在室溫25 ℃下考察自然光和避光對(duì)葉黃素和葉黃素微膠囊保留率的影響。由圖9可知，在光照條件下葉黃素保留率隨著時(shí)間的增加而下降，3周后下降趨勢(shì)明顯。在6周時(shí)葉黃素在自然光和避光下的保留率分別為20.23%、48.11%，葉黃素微膠囊在自然光和避光下的保留率分別為55.43%、71.22%。葉黃素微膠囊在自然光和避光下的保留率下降趨勢(shì)明顯低于葉黃素，貯藏6周后葉黃素微膠囊在光照條件下的保留率高于葉黃素35.20%，說(shuō)明葉黃素微膠囊可以有效減緩葉黃素在光照條件下的降解，但在避光條件下貯藏對(duì)葉黃素的保存更有利。

2.6 玉米醇溶蛋白-葡聚糖-葉黃素微膠囊抗氧化活性

測(cè)定不同濃度葉黃素和葉黃素微膠囊對(duì)DPPH自由基的清除能力，以VC為陽(yáng)性對(duì)照。由圖10可知，對(duì)DPPH自由基的清除率均為樣品濃度越高清除率越大。在0.25 mg/mL時(shí)，VC對(duì)照組、葉黃素、葉黃素微膠囊對(duì)DPPH自由基的清除率分別為99.89%、53.32%、90.07%。通過(guò)數(shù)據(jù)對(duì)比可知此時(shí)葉黃素微膠囊對(duì)DPPH自由基的清除率是葉黃素的1.69倍，可能是因?yàn)橛衩状既艿鞍缀推暇厶怯幸欢ǖ目寡趸芰Α?/p>

測(cè)定不同濃度葉黃素和葉黃素微膠囊對(duì)ABTS+自由基的清除率，以VC為陽(yáng)性對(duì)照，由圖11可知，對(duì)ABTS+自由基的清除率均為樣品濃度越高清除率越大。在0.30 mg/mL時(shí)，葉黃素、葉黃素微膠囊的ABTS+自由基清除率分別為63.01%、94.67%。通過(guò)數(shù)據(jù)對(duì)比可知此時(shí)葉黃素微膠囊對(duì)ABTS+自由基的清除率是葉黃素的1.50倍，這可能有兩方面原因：一方面，玉米醇溶蛋白和葡聚糖包埋葉黃素后降低了外界環(huán)境對(duì)葉黃素的影響，使其抗氧化能力增強(qiáng)；另一方面，玉米醇溶蛋白和葡聚糖自身具有一定的抗氧化能力，進(jìn)而為葉黃素提供了一定的保護(hù)能力［25］。

3 結(jié)論

本研究以葉黃素為芯材，玉米醇溶蛋白、葡聚糖為壁材，采用反溶劑沉淀法對(duì)葉黃素進(jìn)行包埋，制備了一種葉黃素微膠囊。在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行響應(yīng)面分析試驗(yàn)，優(yōu)化葉黃素微膠囊的制備工藝。葉黃素微膠囊的最佳制備條件為乙醇濃度84%、溶劑與反溶劑體積比1∶2、反應(yīng)溫度39 ℃、葡聚糖濃度1.0 mg/mL、玉米醇溶蛋白濃度4.0 mg/mL，此時(shí)包埋率為90.53%，載藥率為8.23%。該產(chǎn)品微觀(guān)形態(tài)呈球形，整體表現(xiàn)光滑，表面無(wú)團(tuán)聚現(xiàn)象。FTIR、XRD 結(jié)果表明葉黃素被成功地包埋。

葉黃素的溶出速率呈緩慢上升趨勢(shì)，在80 min后達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。葉黃素微膠囊的溶出性呈現(xiàn)一級(jí)動(dòng)力學(xué)曲線(xiàn)，在40～50 min時(shí)溶出速率最大，50 min后溶出速率保持穩(wěn)定，包埋后葉黃素的飽和溶出度提高了4.84倍。貯藏6周后，葉黃素微膠囊在光照條件下的保留率高于葉黃素35.20%，在25 ℃下葉黃素微膠囊的保留率高于葉黃素23.11%，在4 ℃下葉黃素微膠囊的保留率高于葉黃素16.31%，在－20 ℃下葉黃素微膠囊的保留率僅下降1.91%。DPPH、ABTS+自由基清除試驗(yàn)表明葉黃素和葉黃素微膠囊的抗氧化性與濃度呈正相關(guān)，葉黃素微膠囊的抗氧化活性高于未包埋的葉黃素，有利于保護(hù)葉黃素。該研究結(jié)果可為葉黃素微膠囊作為新型添加劑在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用提供理論參考。

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