蛋黄卵磷脂微胶囊贮藏稳定性研究

唐宏刚 陈伊凡 李欢欢 张 晋 肖朝耿 任发政 陈黎洪* 程雅锦

（1 浙江省农业科学院食品科学研究所 杭州310021 2 中国农业大学食品科学与营养工程学院 北京100083 3 浙江田歌实业股份有限公司 浙江金华321200）

卵磷脂是一种含磷极性脂类物质，是构成细胞膜的重要组成部分，广泛存在于动、植物组织以及卵黄中[1-2]。卵磷脂在食物中的主要来源包括蛋黄、大豆、花生及动物内脏等，因其具有延缓衰老，调节血脂，保护肝脏以及增强记忆力等重要生理活性功能，故被誉为与蛋白质、维生素并列的“第三营养素”[3]。随着相关研究的不断深入，卵磷脂的营养保健功能得到越来越多的关注，逐渐应用于食品、医药和化妆品等行业[4]。目前，卵磷脂主要从大豆和蛋黄中提取，与大豆卵磷脂相比，蛋黄卵磷脂的生理活性和生物效价更高[5]。然而，蛋黄卵磷脂在贮藏过程中易氧化，出现色泽变深及功能活性降低等现象，产品质量严重下降。

微胶囊技术是利用天然或合成的高分子材料将固体、液体或气体物料包埋，封存于微型胶囊内的一种技术。该技术可使内容物中的活性物质被隔离，免受外部环境影响，从而起到保护和控制释放等作用[6-7]。喷雾干燥法是相对简单，低成本，可重复性高，易规模化应用的一种微胶囊技术。因其具有干燥时间短，制备的粉状微粒水分活度低，运输保存方便等特点，尤其适用于热敏性物料的包埋，故在医药和食品工业领域得到了较广泛的应用[8]。

目前，有关蛋黄卵磷脂的研究主要集中在原料中蛋黄卵磷脂的高效提取及蛋黄卵磷脂改性等方面[9-10]，以蛋黄卵磷脂为芯材制备微胶囊及微胶囊性质的表征研究相对较少[11-12]。通过微胶囊包埋技术，能够避免蛋黄卵磷脂受外界不利环境因素影响，防止有效成分被破坏，最大限度地保持原有活性。由于壁材组分是影响微胶囊包埋效果和性能的主要因素[13]，因此筛选适宜的壁材种类和配比对制备微胶囊具有重要意义。本研究以蛋黄卵磷脂为芯材，利用不同组合的壁材，采用喷雾干燥法制备蛋黄卵磷脂微胶囊。通过比较微胶囊的理化性质、包埋效果及氧化稳定性等确定复合壁材组分的最佳配比。本研究结果有望为蛋黄卵磷脂的品质保持及应用范围拓宽提供基础数据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

蛋黄卵磷脂（丙酮不溶物≥90%），购于浙江田歌实业股份有限公司；麦芽糊精（食品级），山西西王糖业有限公司；阿拉伯胶（食品级），广州市卓信生物科技有限公司；其它试剂均为分析纯级。

1.2 仪器与设备

ALB-224 电子分析天平，赛多利斯科学仪器（北京）有限公司；DF-101S 磁力搅拌器，上海力辰邦西仪器科技有限公司；KQ-100E 超声波清洗器，昆山市超声仪器有限公司；DK-S26 数显恒温水浴锅，上海瑞稳仪器设备厂；LXJ-IIB 低速离心机，上海安亭科学仪器厂；RE-52AA 旋转蒸发仪，上海亚荣生化仪器厂；DHG-9146A 电热恒温鼓风干燥箱，上海精宏实验设备有限公司；T18 Basic高速剪切仪，上海楚柏实验设备有限公司；GJJ-0.1/25 均质机，上海诺尼轻工机械有限公司；SDBasic 喷雾干燥仪，嘉盛（香港）科技有限公司；S-4800 型场发射扫描电镜，日本日立公司；WSC-S色差计，上海精密仪器仪表有限公司；UV-1800 紫外可见分光光度计，上海向帆仪器公司。

1.3 试验方法

1.3.1 蛋黄卵磷脂微胶囊的制备 在前期试验的基础上，选择麦芽糊精和阿拉伯胶作为复合壁材，将不同配比的麦芽糊精和阿拉伯胶（质量比为1∶3，1∶1，3∶1）与50～60 ℃的蒸馏水混合，磁力搅拌溶解并放置过夜使壁材充分水合。取一定量的蛋黄卵磷脂，加入40 mL 95%乙醇，超声使其充分溶解。将充分溶解的蛋黄卵磷脂缓慢倒入壁材溶液中（芯壁比1∶5），经高速剪切（10 000 r/min，1 min）和高压均质（20 MPa，2 次）后在进风温度180 ℃、出风温度80 ℃的条件下喷雾干燥，制备蛋黄卵磷脂微胶囊。

1.3.2 微胶囊理化性质测定

1）水分含量测定 将一定量微胶囊样品置于105 ℃烘箱中，烘干至恒重，根据样品烘干前、后的质量差计算水分含量。

2）溶解度测定 称取一定量样品置于50 mL 离心管中，室温下分2 次搅拌使其溶解于38 mL 蒸馏水，离心（4 000 r/min，10 min）后，取上层悬浮物，放入另一50 mL 离心管，再用38 mL 蒸馏水溶解，离心（4 000 r/min，10 min）后，将上层悬浮物置于蒸发皿中于105 ℃烘箱中干燥至恒重，溶解度根据式（1）计算：

式中，m——样品质量/g；m1——蒸发皿的质量/g；m2——蒸发皿与不溶物的质量/g；B——样品的水分含量/%。

3）堆积密度测定 将一定质量的微胶囊粉末倒入带刻度的量筒中，反复振动，直至样品不能被压缩，计算单位体积微胶囊的质量[14]。

4）休止角测定 将微胶囊粉末倒入漏斗内，通过漏斗落在下方水平圆板上，使样品自然堆积，微胶囊形成的粉堆与水平面的夹角即休止角[15]。

1.3.3 微胶囊扫描电镜（SEM）分析 在样品台上贴一层双面胶，撒上少许微胶囊粉末，将多余粉末吹去，对样品喷金处理。另取少量微胶囊粉末置于载玻片上，用刀片多次切割后固定、喷金处理，采用扫描电子显微镜分别观察微胶囊的外部和内部微观结构。

1.3.4 贮藏稳定性分析 将蛋黄卵磷脂微胶囊样品置于60 ℃烘箱中贮藏7 d，每天测定样品的包埋率、色度和硫代巴比妥酸反应物（TBARS）值，通过加速氧化试验分析微胶囊的贮藏稳定性。

1.3.4.1 包埋率测定 参考Joaquín等[16]的方法，并做适当改动。微胶囊表面油的测定：准确称取一定质量的微胶囊样品于锥形瓶中，加入20 mL 石油醚，保鲜膜密封超声5 min 后过滤，采用30 mL 石油醚洗涤锥形瓶和滤纸，并将所得滤液收集到已称重的烧瓶内，旋转蒸发至恒重，烧瓶增加的质量即微胶囊的表面油。

微胶囊总油的测定：准确称取一定质量的微胶囊样品于锥形瓶中，加入10 mL 65 ℃的蒸馏水密封，振荡至冷却后加入15 mL 三氯甲烷和30 mL 甲醇，超声处理30 min，加入15 mL 三氯甲烷，继续超声处理30 min，再加入15 mL 蒸馏水超声5 min，最后得到的溶液倒入分液漏斗中静置20 min。取下层溶液于烧瓶内旋转蒸发至恒重，烧瓶增加的质量即微胶囊的总油。包埋率根据式（2）计算：

1.3.4.2 微胶囊色泽测定 采用色差计测定蛋黄卵磷脂微胶囊粉末的L*（亮度）、a*（红度）和b*（黄度）值。

1.3.4.3 TBARS 值测定 参考Sinnhuber等[17]的方法并稍作修改。取适量样品（精确至0.001 g），加入50 mL 7.5%三氯乙酸（含0.1%乙二胺四乙酸二钠），充分振摇30 min 后过滤，取上清液置于25 mL 具塞试管中，加入5 mL 0.02 mol/L 硫代巴比妥酸溶液，90 ℃水浴保温40 min，室温条件下冷却后加入5 mL 氯仿，振摇并静置至分层后，取上清液在波长532 nm 和600 nm 处测定吸光度，TBARS 值根据式（3）计算：

1.4 数据分析

采用SPSS 20.0 统计软件进行单因素方差分析，Duncan 法进行多重比较（P＜0.05，差异显著）。

2 结果与讨论

2.1 蛋黄卵磷脂微胶囊的理化性质

不同配比壁材蛋黄卵磷脂微胶囊的水分含量、溶解度、堆积密度及休止角结果如表1所示。不同壁材组分配比的微胶囊水分含量均较低，其中1∶1 配比组最低，而较低的水分含量有利于微胶囊长期贮存。1∶3 配比组微胶囊的溶解度最高，达63.87%，显著高于其它2 组，说明其溶解性良好。3 组样品的堆积密度较大（0.52～0.58 g/cm3），组间差异不显著，表明其可储存于更小的容器中，减少粉末空隙中的空气量，有利于防止微胶囊氧化[18]。休止角是衡量粉末产品流动性的指标之一。休止角小于30°，说明粉末流动性好；休止角在30°～45°范围，粉末流动性较好；休止角在45°～60°范围，粉末流动性一般；而休止角高于60°，说明粉末流动性差[19]。本研究中，各组样品的休止角均小于45°，说明以3种壁材制备蛋黄卵磷脂微胶囊粉末的流动性较好，能满足生产要求。

表1 蛋黄卵磷脂微胶囊的理化性质Table 1 Physiochemical properties of egg yolk lecithin microcapsules

2.2 蛋黄卵磷脂微胶囊的微观结构分析

蛋黄卵磷脂微胶囊的微观结构如图1所示。由图1a，图1c，图1e可知，蛋黄卵磷脂微胶囊外部结构呈球形颗粒，未出现大块粘连，大多数颗粒表面光滑平整，无明显裂纹和孔隙，说明微胶囊致密性较好。这与许利娜等[20]以麦芽糊精和阿拉伯胶为壁材制备的油茶籽油微胶囊微观结构相类似。然而，仍有部分微胶囊发生变形，表面有凹陷，可能液滴在喷雾干燥过程中因失水发生不均匀收缩所致。此外，可见少量未参与包埋的芯材或壁材附着在微胶囊表面。

由图1b，图1d，图1f可知，微胶囊内部均呈空腔状。随着壁材组分中麦芽糊精比例的增加，囊壁变得更加紧致，孔洞逐渐消失，且微胶囊内部空腔的体积明显缩小。张中义等[13]认为，微胶囊的空腔充满空气，较大的空腔体积使氧气渗透面积增加，从而加速芯材氧化。当麦芽糊精和阿拉伯胶配比为3∶1 时，较小的微胶囊空腔体积有利于阻止蛋黄卵磷脂氧化。

2.3 蛋黄卵磷脂微胶囊的包埋效果

复合包埋壁材自身的性质和组分配比对微胶囊的稳定性有重要影响[21]。采用喷雾干燥法制备的微胶囊，其壁材不仅具有较好的乳化能力、成膜性和干燥性能，而且成本相对较低[22]。麦芽糊精是用于微胶囊包埋的良好壁材之一，并且价格较低廉，具有较高的应用价值。由于麦芽糊精的乳化能力较弱，因此需要与其它乳化能力较好的壁材复配[23]。阿拉伯胶水溶性好、黏度极低，并且具有良好的乳化性。本研究以不同配比的麦芽糊精和阿拉伯胶作为壁材，用于蛋黄卵磷脂微胶囊的制备。

图1 蛋黄卵磷脂微胶囊的扫描电镜图Fig.1 SEM analysis of egg yolk lecithin microcapsules

研究表明，麦芽糊精和阿拉伯胶之间配比不同，会导致壁材溶液乳化能力、黏度出现较大差异，从而影响微胶囊产品的包埋率[24]。从图2可知，蛋黄卵磷脂微胶囊的包埋率随着壁材配比的改变而发生变化，麦芽糊精和阿拉伯胶质量比为1∶3 组和3∶1 组的样品包埋率显著高于1∶1 组（P＜0.05）。在整个7 d 贮藏期内，各组样品的包埋率在数值上均呈不断下降趋势，说明在加速氧化条件下，微胶囊芯材中的卵磷脂会逐步渗出至壁材表面。其中，1∶1组和3∶1 组包埋率降低的幅度较小，而1∶3 组在第5～7 天时下降尤为明显，表明麦芽糊精比例的增加，使复合壁材具有更好的包埋效果，能够有效抑制微胶囊芯材的渗出。具体原因可能是麦芽糊精的填充效果较好，可提高微胶囊囊壁的强度和致密性[25]。

图2 蛋黄卵磷脂微胶囊的包埋率变化Fig.2 Changes of embedding rate of egg yolk lecithin microcapsules

2.4 蛋黄卵磷脂微胶囊色泽稳定性分析

蛋黄卵磷脂微胶囊粉末在加速氧化条件下贮藏7 d，检测其色泽的变化情况。由图3可知，随着贮存时间的延长，样品L*值不断下降，而a*、b*值呈上升趋势。一方面，由于包埋壁材中的组分不可避免地发生美拉德反应，反应产物具有较深的颜色；另一方面，贮存过程中芯材的渗出导致微胶囊表面聚集了少量的蛋黄卵磷脂，卵磷脂的氧化也使粉末的颜色发生改变。在上述两方面因素的作用下，蛋黄卵磷脂微胶囊的色泽逐渐变暗，颜色不断加深。

3 组微胶囊样品中，麦芽糊精与阿拉伯胶质量比1∶3 组色泽变化最为明显，L*值，a*值，b*值的变化幅度均大于另外2 组；而1∶1 组和3∶1 组之间未见显著性差异，说明复合壁材中麦芽糊精比例增加，有利于提高蛋黄卵磷脂微胶囊的色泽稳定性。

2.5 蛋黄卵磷脂微胶囊的氧化稳定性分析

TBARS 值是衡量脂肪氧化程度的重要指标，用来表示丙二醛和其它二级氧化产物的含量。TBARS 值越高，说明二级氧化产物最终生成量越多[26]。由图4可知，在加速氧化的前期，各组样品的TBARS 值相对稳定，说明微胶囊处于初级氧化阶段。随着时间的延长，从第4 天开始，TBARS 值逐渐升高，于第7 天达到最大值，提示蛋黄卵磷脂二级氧化产物不断生成。

通过比较发现，1∶3 组和1∶1 组在加速氧化后期TBARS 值增加幅度较大，而3∶1 组相对稳定，变化不明显。由于微胶囊包埋率随贮藏时间的延长而下降，渗出至壁材表面的蛋黄卵磷脂逐渐增多，与外部氧气接触增加，使得TBARS 值不断增加。又由于1∶3 组和1∶1 组微胶囊的空腔体积相对较大，内部芯材与渗透进来的氧气接触面积也较大，加速了蛋黄卵磷脂的进一步氧化。上述2方面因素的共同作用，造成蛋黄卵磷脂微胶囊TBARS 值的变化出现显著差异。本研究表明，以质量比为3∶1 的麦芽糊精和阿拉伯胶作为壁材制备的微胶囊具有更好的氧化稳定性。

图3 蛋黄卵磷脂微胶囊的色泽变化Fig.3 Color changes of egg yolk lecithin microcapsules

图4 壁材组分配比对蛋黄卵磷脂微胶囊TBARS 值的影响Fig.4 Effects of component ratio of wall material on TBARS value of egg yolk lecithin microcapsules

3 结论

以麦芽糊精与阿拉伯胶作为复合壁材制备蛋黄卵磷脂微胶囊，产物具有良好的溶解度、流动性和表面形态。加速氧化试验期间，微胶囊的包埋率、L*值逐步降低，a*值、b*值及TBARS 值增大。壁材组分的配比对蛋黄卵磷脂微胶囊贮藏稳定性具有显著影响，通过试验确定麦芽糊精和阿拉伯胶的最适质量比为3∶1。在该配比条件下制备微胶囊，不仅使包埋率和色泽更加稳定，而且能有效抑制蛋黄卵磷脂的氧化进程，提高氧化稳定性。