白木通籽油微胶囊质量评价及稳定性研究

阮 霞 蒋 岩 赵 强 熊 华

朱雪梅 史 卿 王深旗 白春清

（南昌大学食品科学与技术国家重点实验室，江西 南昌 330047）

白 木 通 ［Akebia trifoliata （Thunb.） Koidz.var.australis（Diels）Rehd］为木通科木通属植物，在中国的分布范围较广，主要分布在江西、浙江、安徽、湖北、湖南、云南等地［1］。白木通已被收载于2005年版中国药典（一部），其味苦，性微寒，具有理气止痛、清心泻火、疏肝益肾、除烦利尿、通经散瘀之功效［2］。白木通具有很高的营养价值，至少含有17种氨基酸，其中7种是人体必需的氨基酸；含有丰富的Vc和Mg、Na、Fe、K、Ca等矿质元素［3］，因此开发利用白木通具有很大的社会效益和经济效益。

白木通籽油富含油酸（38.03%）和亚油酸（33.85%）［4］，是一种营养价值很高的新型植物油［5］。白木通籽油中含有大量的不饱和脂肪酸，对氧气、光照和温度等因素不稳定，较易被氧化，造成品质下降和营养损失。采用微胶囊技术将白木通籽油作为芯材进行包埋，使其由常温的液态转变为固态，可提高产品的贮藏稳定性，便于食品开发和运输［6－8］。白木通果胶为高甲氧基果胶，具有较好的乳化活性和胶凝性［9］。本试验以白木通果胶为壁材组分，将白木通籽油制成微胶囊，测定产品的含水量、堆密度、微胶囊化效率、溶解性、吸湿性、粒径、微观结构等理化性质，考察微胶囊产品在贮藏期的稳定性。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

白木通籽油：本实验室自行从江西省山江湖果园基地产白木通中萃取制得；

白木通果胶：本实验室自制；

麦芽糊精、β－环糊精、酪蛋白：江西维尔宝食品有限公司；

卵磷脂：广州市海圣生物科技有限公司；

吐温－80：上海申宇医药化工有限公司；

正己烷、石油醚等：分析纯，天津市大茂化学试剂厂。

1.2 主要仪器与设备

电子扫描显微镜：HITACHI S－570型，日本日立公司；

电热恒温鼓风干燥箱：DHG－9240型，江西鼎技科学仪器有限公司；

傅里叶变换红外光谱仪：Nicolet Nexus 470 型，美国Nicolet公司；

纳米粒度分析仪：NICOMP 380／ZLS型，美国PSS公司。

1.3 试验方法

1.3.1 白木通籽油微胶囊的制备 根据前期优化试验结果按比例称取所需材料，主要壁材为麦芽糊精和酪蛋白，同时将白木通果胶、β－环糊精和稳定剂等溶解于65 ℃的热水中；随后将白木通籽油加入到预热好的卵磷脂和吐温－80中；油相和水相搅拌混匀，高压均质后将稳定的乳化液在进风温度180 ℃、出风温度100 ℃条件下喷雾干燥即得白木通籽油微胶囊产品。

1.3.2 白木通籽油微胶囊的感官评定 感官评定指标包括产品的外观、色泽、气味等性状。

1.3.3 白木通籽油微胶囊的理化性质

（1）水分含量测定：按GB 5009.3——2010执行。

（2）堆密度的测定：参照文献［10］。

（3）休止角的测定：参照文献［11］。

（4）溶解度的测定：按GB／T 5413.29——1997执行。

（5）平均粒度的测定：用蒸馏水溶解微胶囊粉末并稀释至合适浓度后，采用激光纳米粒度仪进行测定。

（6）微胶囊表面油含量测定方法：准确称取白木通籽油微胶囊产品（m1），将50mL石油醚（沸程30～60℃）分3次加入，将样品过滤到已恒重的小烧杯（m2）中，收集滤液，放入60 ℃烘箱中烘至恒重（m3）。表面油含量（W1）按式（1）计算。

（7）微胶囊总油含量测定方法：将准确称取好的微胶囊样品（m1）放入锥形瓶中，向瓶中加20 mL 热水，接着加入20mL石油醚充分萃取后，将萃取液转入已称重的锥形瓶（m2）中，经旋转蒸发脱去溶剂后称重（m3）。总油含量（W2）按式（2）计算。

（8）微胶囊化效率（W）的测定［12］：按式（3）计算。

1.3.4 电子扫描显微镜观察表面形态与内部结构

（1）表面形态观察：微胶囊粉末经过粘台，喷金等步骤后，在加速电压为20kV 的条件下进行观察。

（2）内部结构观察：用小刀轻轻切割微胶囊粉末，再将粉末进行粘台、喷金等步骤，在加速电压为20kV 的条件下观察。

1.3.5 红外光谱测定 称取1mg干燥的微胶囊粉末，KBr压片。用傅立叶变换红外光谱仪进行红外扫描［13］，扫描范围400～4 000cm－1，扫描次数32次，分辨率4cm－1。

1.3.6 差示扫描量热分析 精确称取5～10mg微胶囊粉末，置于铝制坩埚底部，压紧样品。放入量热池内，设定起始温度为20℃，终止温度为260℃，升温速率为10℃／min，N2流量为20mL／min。

1.3.7 热重分析 称取微胶囊粉末5mg，使粉末平铺于铝制坩埚底层。密封后置于量热池内，同步热分析仪操作条件：升温速率为10 ℃／min，N2流量100mL／min。

1.3.8 贮藏期间白木通籽油微胶囊包埋率的变化情况 将新制备的白木通籽油微胶囊产品进行真空包装处理，常温下放置180d，每隔30d测定其包埋率。微胶囊包埋率（X）的测定方法根据文献［14］修改如下：称取微胶囊样品（m）约2g，盛于干燥至恒重的锥形瓶（m1）中，加入30mL 石油醚（沸程30～60 ℃），连续振荡提取15min。用滤纸（m2）过滤样品，接着用石油醚（10mL）洗涤锥形瓶和滤纸。将滤纸和锥形瓶放入60 ℃烘箱中，约20min后取出冷却称量（m3）。平行测定3次。

式中：

n—— 配料中芯材的含量。

2 结果与讨论

2.1 白木通籽油微胶囊的感官评定

本实验室制备的白木通籽油微胶囊产品色泽洁白，颗粒大小均匀，呈粉末状，无异味。由于微胶囊粉末很细小，在长时间贮藏后稍有粘结现象。

2.2 白木通籽油微胶囊的理化性质

白木通籽油微胶囊的理化性质测定结果见表1。本试验制备的微胶囊产品的水分含量为2.59%，水分较低，可以防止结块，易于保存。微胶囊壁材的特性是影响产品堆密度的一个重要因素［15］，微胶囊产品粉粒的堆密度较小，形状较规则，粒径分布比较集中，球体间空隙大。试验制得的微胶囊产品溶解度为95.46%，这使得产品能在热水中快速溶解。一般来说，粉末的休止角越小，摩擦力越小，而粉末的流动性越好。此外，休止角的大小与产品的形状、粒径、含水量等因素密切相关。微胶囊产品的平均粒径为328.1nm，休止角为41°，具有较好的流动性。

表1 白木通籽油微胶囊的理化性质Table 1 Physicochemical properties of Akebia trifoliatavar.australis seed oil microcapsules

2.3 白木通籽油微胶囊的微观结构

图1为以白木通果胶为壁材制备的白木通籽油微胶囊的表面结构扫描电镜图。由图1可知，白木通籽油微胶囊颗粒呈表面光滑的圆球形，无裂痕和破裂现象，囊壁完整性较好，对芯材有较好的保护作用；微胶囊粉颗粒大小不一。部分颗粒表面有凹痕，可能与微胶囊壁材中碳水化合物的含量较高有关［16］。

图1 白木通籽油微胶囊表面结构扫描电镜图Figure 1 SEM observation of surface morphology of Akebia trifoliatavar.australis seed oil microcapsules

图2为以白木通果胶为壁材制备的白木通籽油微胶囊的内部结构扫描电镜图。由图2可知，微胶囊颗粒是一个空心圆球，内部中心为一个大的空穴，芯材以小液滴状分散于囊壁内。空穴的形成是由于喷雾干燥时蒸汽蒸发或液滴雾化时将空气包裹在内而造成的［17］。白木通果胶与麦芽糊精和环糊精分子间相互作用时形成了环形状的微胶囊壁，且厚度分布均匀，结构紧密。微胶囊的扫描电镜图表明，实验室制备的微胶囊质量较高，有较好的微胶囊化效果，储藏期较长，从而证实了制备方法的合理性。

2.4 白木通籽油微胶囊的红外光谱

图2 白木通籽油微胶囊内部结构扫描电镜图（×3 000）Figure 2 SEM observation of internal structure of Akebia trifoliatavar.australis seed oil microcapsules

图3 白木通籽油的红外光谱Figure 3 FT－IR spectra of Akebia trifoliata var.australis seed oil

图4 白木通籽油微胶囊的红外光谱Figure 4 FT－IR spectra of Akebia trifoliata var.australis seed oil microcapsules

白木通籽油的结构特征主要是含有酯基，由图3和图4可知，白木通籽油的红外光谱有在1 747cm－1处羰基C═O强伸缩振动吸收峰，在2 925cm－1附近的─CH2不对称伸缩振动特征吸收峰，2 855cm－1附近的─CH2对称伸缩振动吸收峰。图4表明经过微胶囊化后的产品都存在这些特征吸收峰，说明白木通籽油微胶囊化后对其影响不大，基本保持了白木通籽油的原有结构和营养价值。

2.5 差示扫描量热分析

微胶囊产品的热力学特性，如玻璃化转化温度和热溶解温度等，也会影响微胶囊产品的贮藏稳定性及应用范围。由图5可知，白木通籽油微胶囊的玻璃化转化温度（Tg）为71.06 ℃，远高于通常的贮藏温度（25 ℃），说明微胶囊产品在常温贮藏时处于玻璃态，贮藏稳定性较好。从另一个吸热峰可知，白木通籽油微胶囊的热溶解温度（Tm）为190.37 ℃，证明微胶囊产品的热熔解温度较高，在大部分食品的加工烹调过程中，微胶囊的完整结构能维持良好［18］。

图5 白木通籽油微胶囊的DSC曲线Figure 5 DSC curve of Akebia trifoliatavar.australis seed oil microcapsules

2.6 热重分析

由图6 可知，白木通籽油在16～50 ℃时，质量略微损失，失重率为2.61%，这是由样品水分损失而引起的。50～220 ℃样品发生少量分解失重，失重率为3.81%，这可能是由于油脂缓慢氧化分解所致。在220～380 ℃阶段，样品失重曲线斜率迅速增加，失重率为70.67%，这可能是由于白木通籽油的高温降解产生的。温度高于380 ℃，油脂氧化反应渐渐终止。图6表明白木通籽油在220 ℃以下比较稳定，热氧化稳定性较好［4］。

图6 白木通籽油的热重分析图Figure 6 TG／DTG curve of Akebia trifoliata var.australis seed oil

由图7可知，白木通籽油微胶囊的TG 曲线具有5个失重台阶。第1个阶段为27～120 ℃，产品失重较慢，失重率为2.84%，这主要是微胶囊中的水分损失所致，与微胶囊产品所测得水分含量（2.59%）一致。第2 个阶段为120～252 ℃，产品失重幅度增大，失重率为16%，可能是产品中的结合水和挥发性分解物的损失。第3 个阶段为252～340 ℃，产品失重幅度加剧，失重率为36.43%，说明产品开始发生热分解反应，可能是由微胶囊壁材降解所致。第4、第5个阶段为340～460 ℃，失重率为28.53%，主要是由于微胶囊壁材分解后而使芯材暴露，导致白木通籽油的降解和断裂。当温度低于340 ℃时，微胶囊产品中的白木通籽油几乎不发生分解，试验结果说明微胶囊壁对芯材有保护作用，减少了白木通籽油的热降解。

图7 白木通籽油微胶囊的热重分析图Figure 7 TG／DTG curve of Akebia trifoliata var.australis seed oil microcapsules

2.7 贮藏期间白木通籽油微胶囊包埋率的变化

包埋率是产品包埋效果的重要评价指标之一，包埋率高则说明裸露于产品表面的芯材少，有助于产品的贮藏。

由表2可知，以白木通果胶为壁材之一制备的白木通籽油微胶囊的包埋率为90.35%，贮藏180d后，微胶囊的包埋率为88.51%，包埋率的变化较小。试验结果说明制备的白木通籽油微胶囊的囊壁致密性较好，具有较强的耐环境变化能力，贮藏稳定性好。

表2 白木通籽油微胶囊包埋率Table 2 The encapsulation efficiency of Akebia trifoliata var.australis seed oil microcapsules

3 结论

本试验制备的白木通籽油微胶囊粉末色泽洁白，颗粒大小均匀，微胶囊化效率为90.35%，含水量为2.59%，溶解度为95.46%，平均粒径为328.1nm，其余各项指标均符合微胶囊产品的品质要求。扫描电镜结果表明白木通籽油微胶囊囊壁厚度均匀，结构紧密，包埋效果较好。红外光谱结果显示，芯材白木通籽油受微囊化的影响不大，其原有结构和营养价值得到了较好的保留。差示扫描量热分析表明，白木通籽油微胶囊的玻璃化转变温度为71.06 ℃，热溶解温度为190.37 ℃，表明白木通籽油微胶囊在常温贮藏时处于玻璃态，能稳定储藏。热重分析结果表明微胶囊产品包埋效果良好，热稳定性高。真空包装的微胶囊产品常温贮藏180d后，包埋率变化不大，说明产品具有较好的贮藏稳定性。

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