油脂天然抗氧化剂微胶囊缓释动力学研究

翟爱华 刘远洋 张敬尧 张东杰

(黑龙江八一农垦大学食品学院，大庆 163319)

油脂因含不饱和脂肪酸，在贮藏期间，易在氧气、光照、微生物及酶等条件下，不饱和脂肪酸被氧化产生一系列低级的醛、酮，降低油脂及其制品的感官质量和营养价值，而且长期食用会影响人类的身体健康。为此，人们开始研究食品的氧化和抗氧化问题。在油脂中添加天然抗氧化剂等抗氧化物质可抑制油脂的氧化，但是由于抗氧化剂的作用时间问题，在贮藏后期抗氧化作用效果降低。因此，研究抗氧化剂的缓释问题显得更重要。

油脂天然抗氧化剂使用比较安全，但在抗氧化性能上不如TBHQ等化学合成的抗氧化剂，同时由于稳定性差，很难达到预期的效果。因此，将天然抗氧化剂包埋起来，并控制释放速度能很好地解决这一问题［1－2］。微胶囊最早主要应用于药品开发领域，近年来随着各行各业中大量具有活性特性原料的应用，该技术的应用也越来越广泛。随着控制释放机制研究的不断深入，微胶囊缓释方面的应用也逐渐引起人们的关注。采用麦芽糊精和辛烯基琥珀酸淀粉酯对天然活性组分进行微胶囊化，通过微胶囊技术可以达到控制其释放速度的目的［3－4］。

天然抗氧化剂如茶多酚、番茄红素、迷迭香易受外界条件的影响，对光、热敏感等，但可通过微胶囊技术使其与外界环境隔离，最大限度地保持原有的性能和生物活性，并具有缓释功能。理想的控释制剂体外释放速率应符合零级动力学过程，即恒速释放，但在实际控释制剂的研制中，由于微胶囊的缓释性能受多种因素的影响，能够达到零级释放的却很少见。对溶出扩散体外释放通常用零级动力学模型(Q=a+bt)，一级动力学模型(ln(1－Q)=a+bt)，Hiauchi模型(Q=a+bt1/2)拟合［5－8］。

试验研究了天然抗氧化剂茶多酚、番茄红素、迷迭香对大豆油的抗氧化活性，并以柠檬酸为增效剂，通过复配发挥其增效协同作用，研究芯材的释放理论，了解壁材对微胶囊释放过程的影响，以便筛选壁材对某种芯材的最优工艺条件;通过定量研究更好地控制芯材释放，获得微胶囊抗氧化剂在油脂中的缓释规律，以更好的延长大豆油保质期［9－11］。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

1.1.1 试验材料

试验材料选用茶多酚、番茄红素、迷迭香等天然抗氧化剂为芯材，固形物质量分数为24.69%，麦芽糊精与辛烯基琥珀酸淀粉钠为壁材，比例为1∶4.54，乳化剂添加量为7.18%，芯材/壁材比为1∶6.85的条件下制备微胶囊［10－11］。

1.1.2 主要试验试剂及设备

鼠尾草酸对照品(≥92%)、迷迭香酸对照品(≥98%)、EGCG对照品(≥99%):成都曼思特生物科技有限公司;乙腈、甲醇、磷酸(AR):天津科密欧化学试剂有限公司;试剂除标注外均为色谱级。1200 Series高效液相色谱仪:美国安捷伦科技有限公司。

1.2 试验方法

1.2.1 对照样标准曲线的绘制

微胶囊抗氧化剂中含有茶多酚、迷迭香成分，选取鼠尾草酸(A)、迷迭香酸(B)、表没食子儿茶素没食子酸酯EGCG(C)为对照样。分别称取各对照样10 mg，溶于25 mL甲醇中，配成 400 μg/mL对照样储存液。依次稀释为 160、80、40、20、10、5 μg/mL 的对照样溶液，经0.45 μm微滤膜过滤，进行高效液相检测，检测条件如表1所示。以对照样浓度为横坐标，峰面积为纵坐标，绘制标准曲线。

表1 对照样的HPLC检测条件

1.2.2 样品溶液的处理

称取1.0 g添加抗氧化剂微胶囊的油样，置于10 mL具塞离心管中，用10 mL甲醇分3次萃取(体积分别为 4.0 mL+3.0 mL+3.0 mL)，合并萃取液，混匀并定容至10 mL，取上清液用0.45 μm微滤膜过滤，待测。

1.2.3 微胶囊缓释动力学的研究

假设微胶囊芯材中抗氧化物质在缓慢释放过程中不被消耗，即释放的量均累积在豆油介质中。在一定量豆油中按比例添加微胶囊，分别在1、2、3、4、5 d取样，按照2.2处理样品，进行高效液相色谱检测。检测条件如表1所示。并以时间间隔为横坐标，以油脂中抗氧化物质释放的百分率为纵坐标，绘制释放曲线。

2 试验结果及分析

2.1 对照样回归方程

3种对照样的线性回归方程见表2。

表2 对照样的线性回归方程

2.2 对照样HPLC图谱

由图1至图3可以看出，鼠尾草酸对照样的出峰时间是6.626 min;迷迭香酸的对照样的出峰时间是10.586 min;EGCG对照样的出峰时间是8.631 min。

用方言写的小说如果反映了说此种方言的人的生活，就会引起强烈的共鸣，而把一般小说译成方言则是徒劳无益的。对于那些不知道某种方言口语的人来说，刻意描写此种方言口语的文学往往特别枯燥乏味，因为他们无从捕捉赋予此种口语以生命的各种语音语调特征。

2.3 样品HPLC图谱

由图4至图6可以看出，样品中鼠尾草酸的出峰时间是6.626 min，迷迭香酸的出峰时间是10.587 min，儿茶素EGCG 的出峰时间是8.631 min。

图4 样品中鼠尾草酸的高效液相色谱图

2.4 微胶囊缓释动力学模型的研究

2.4.1 微胶囊释放动力学曲线的研究

微胶囊在大豆油中累积释放曲线如图7所示。由图7中可以看出，微胶囊在最初的3～12 d内，释放速度较快，但不太稳定，可能是因为微胶囊表面存在未被包埋的抗氧化物质所致，使囊内芯材物质初始释放率偏高。而24 d之后释放较为平缓，接近于零级释放，即为恒速释放，可能是因为微胶囊内囊心溶解扩散进入介质中，使得介质中芯材物质的含量达到一定量。

图7 微胶囊释放曲线

2.4.2 微胶囊释放动力学模型的拟合

微胶囊的缓释数据通常可用表3中的数学模型进行拟合，以推测释放机理。由Fick扩散定律建立模型，根据拟合结果可判断胶囊的释放机理，分析聚合物载药系统的释放。一般认为:当n＜0.45时，微胶囊释放以Fick扩散为主;当0.45＜n＜0.89时，微胶囊释放以非Fick扩散为主;当n＞0.89时，微胶囊释放以骨架溶蚀为主。对于崩解和溶出情况较复杂的微胶囊制剂，如果具有S型的体外释放曲线，可采用logistic模型进行拟合。通常采用表3中的参数来评估模型与释放曲线的拟合程度［12－13］。

表3 数学拟合模型

若拟合曲线与释放过程基本特征一致并具有较好拟合效果的模型是较好的模型。为了比较每个模型的不同以及不同体系的释放情况，本试验采用零级动力学、一级动力学模型、Higuchi模型这3种模型分别对微胶囊体外释放进行拟合，得到合适的动力学拟合模型。拟合方程所需试验数据见表4，微胶囊释放行为的模型模拟结果及相关参数见表5。

表4 累积释放率的测定

表5 体外释放行为的模型模拟结果及相关参数

对零级动力学方程释放曲线进行拟合，微胶囊体外释放的零级模型拟合结果见图8。

图8 微胶囊释放零级模型拟合结果

由图8可以看出，微胶囊释放曲线与零级释放方程拟合的相关系数R=0.982 8，因此比较符合零级释放方程。

3 结论

微胶囊的释放是一个非稳态的过程，应用传质模型理论来描述微胶囊芯材向外释放的传质过程。以麦芽糊精和辛烯基琥珀酸淀粉酯为壁材，假设微胶囊芯材中抗氧化物质在缓慢释放过程中不被消耗，即释放的量均累积在豆油介质中。通过对天然抗氧化剂微胶囊在大豆油中的释放曲线采用零级动力学模型，一级动力学模型，Higuchi模型3种模型方程拟和研究，拟合结果的优劣顺序为:零级拟合、Higuchi拟合、一级拟合，微胶囊释放曲线与零级释放方程拟合的相关系数R=0.982 8，体外释放动力学符合零级释放方程。

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