黄酮类乳化技术及其在饮料中的研究

吴红燕，冯佳洛，雷 婷，胡 珊，马欣然，孙隆基

（西南科技大学，四川绵阳 621010）

芦丁（Rutin）又名芸香苷，是一种从植物中提取的黄酮类化合物，具有多方面的药理活性，并且价廉易得。芦丁是广泛分布在自然界植物中一种具有代表性的黄酮类化合物，它的I临床应用效果肯定，副作用少，具有广泛的药理作用，如具有抗炎、抗氧化、胃黏膜保护、镇痛、抗癌、增强血管壁的弹性、韧度和致密性等作用，同时还具有降血糖、尿糖、血脂等药理作用[1-3]。随着芦丁药用价值的不断完善，近年来在食品领域运用广泛，并达到一定的深度。这些特性使其在功能性食品领域具有巨大的发展前景。因此，芦丁受到国内外学者的广泛研究，但芦丁因具不稳定、水溶性差导致其功能在食品领域中的应用受到了极大的限制。

乳化剂是指能改善乳化体系中各种构成相之间的表面张力，形成均匀分散体或乳化体的物质，也称为表面活性剂。添加少量即可显著降低油水两相界面张力。在实际应用过程中，单一食品乳化剂对产品功能性质改善存在一定的局限性，因此经常对单一的食品乳化剂进行复配[4]。两种或两种以上食品乳化剂复配使用，可以充分发挥乳化剂的作用，其协同增效效应可赋予产品更好的品质。目前常见的食品乳化剂复配方法有以下3种[5-7]。①将2个亲水亲油平衡值（Hydrophile-Lipophile Balance Number，HLB）相差较大的非离子乳化剂复配。当将高、低亲水亲油平衡值的两种乳化剂混合后，会在界面上吸附形成走向排列紧密、具有较高强度的“复合物”，从而能很好地防止聚结，增加乳状液的稳定性。②将分子结构相似的乳化剂进行复配，有较明显的协同作用。特别是当一种乳化剂是另一种乳化剂的衍生物时，将二者混合往往可以产生令人满意的效果。③采用离子和非离子乳化剂进行复配。一般来说，单一非离子型乳化剂的乳化能力较强，将离子型乳化剂和非离子型乳化剂复配使用，效果优于单一非离子型乳化剂。目前，食品乳化剂的复配已被广泛应用到食品生产中，食品乳化剂正向系列化、高效化、多功能化以及使用方便等方向发展，因此对乳化剂复合配方技术的研究至关重要。

在3种常见的乳化剂复配方法中，HLB值的高低搭配是乳化剂复配中最主要的复配技术，笔者对于复配乳化剂的选择也是基于这个原理。每种乳化剂都有特定的HLB值，单一乳化剂往往很难满足复杂体系的乳化要求，也不能达到很好的乳化效果，所以将高、低HLB值的乳化剂进行复配可以达到乳化目的[8]。本研究选用3种食品乳化剂，即蔗糖酯、单甘脂、β-环糊精及其复合乳化剂和芦丁混合后在饮料中的应用，并通过多种手段确定其最佳乳化剂组合及其最佳比例，以此提高芦丁在饮料中的溶解度。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

芦丁，江西佰草源生物科技有限公司提供；β-环糊精，天津市科密欧化学试剂有限公司提供；蔗糖酯SE-15、单甘酯，河南万邦化工科技有限公司提供（均为食品级）；超纯水；其他试剂均为分析纯试剂。

集热式恒温加热磁力搅拌器，河南省予华仪器有限公司提供；数显恒温水浴锅，HH-2常州越新仪器制造有限公司提供；BSA223S电子分析天平，赛多利斯科学仪器有限公司提供（万分之一）、G1315D DAD型紫外-可见分光光度计。

1.2 实验方法

芦丁标准溶液配制：精确称取芦丁12.30 mg，用适量50%甲醇溶液溶解，定容至10 mL，转移至50 mL容量瓶中，50%甲醇定容，制成0.246 mg/mL芦丁标准溶液。

2 结果与分析

2.1 芦丁标准溶液最大吸收波长的确定

取1 mL芦丁标准溶液，用50%甲醇定容至10 mL，用50%甲醇作空白对照，光谱扫描，在波长300～420 nm确定检测波长[9]。由图1可知，在波长360 nm处，芦丁标准溶液吸光度有最大值，确定最大吸收波长为360 nm。

图1 不同波长条件下芦丁标准溶液的平均吸光度

2.2 芦丁标准曲线的绘制

分 别 取 0.5 mL、1.0 mL、1.5 mL、2.0 mL和2.5 mL芦丁标准溶液，用50%甲醇溶液定容至25 mL，以50%甲醇溶液作为空白对照组，在360 nm处测定吸光度值，记录数据，重复3次，取吸光度的平均值，绘制标准曲线。芦丁标准曲线为y=23.357x-0.006 6，R2=0.994 3，相关系数R2在0.99以上，表明线性关系良好，结果见图2。

图2 芦丁标准曲线图

2.3 芦丁与单类乳化剂的最佳比例确定

精确称取芦丁15.0 mg 12组，分别置于50 mL锥形瓶中，按芦丁∶乳化剂1∶1.5、1∶2.0、1∶2.5、1∶3.0的比例称取乳化剂于锥形瓶中，加入蒸馏水定容至50 mL，放入磁力搅拌子，在恒温加热磁力搅拌器下（70 ℃，转速适宜且相同）搅拌10 min，取出，于恒温水浴锅中70 ℃保温，趁热抽滤后取滤液1.5 mL于25 mL容量瓶中，再加入纯甲醇1.5 mL，用50%甲醇溶液定容至25 mL；以50%甲醇为对照液，在波长360 nm处测吸光度值，重复3次，记录数据，据据吸光值确定单一乳化剂的最佳添加比例。结果表明，芦丁与乳化剂的比例在1∶2.5及1∶3.0时，分光光度值较高，考虑1∶3.0时测量计算更方便，因此在后续复配试验中，笔者选择芦丁∶乳化剂的比例为1∶3.0进行复配乳化剂的实验。

2.4 中性饮料中芦丁与复配乳合剂最佳种类及比例的确定

精确称取15.0 mg芦丁，按芦丁∶复配乳化剂1∶3比例加入对应复配乳化剂（复配组合∶①蔗糖酯SE-15+单苷酯；②β-环糊精+蔗糖酯SE-15；③β-环糊精+单苷酯；3组组合的复配比例依次为3∶7、4∶ 6、5∶ 5、6∶ 4和 7∶ 3）， 置 于 50 mL锥形瓶中，蒸馏水定容至50 mL，放入磁力搅拌子，在恒温加热磁力搅拌器下（70 ℃，转速适宜且相同）搅拌10 min，取出，趁热抽滤。取滤液1.5 mL于25 mL容量瓶，加入纯甲醇1.5 mL，再用50%甲醇定容；以50%甲醇为对照液，在波长360 nm处测吸光度值，重复3次，记录数据，结果见表1、表2、表3。数据采用SPSS软件进行处理，结果见表4、表5、表6。由表4可知，F检验结果表明，乳化剂复配种类之间和乳化剂复配比例之间的F1=88.663＞F0.01=7.71、F2=786.906＞F0.01=3.24，表明乳化剂复配种类和乳化剂复配比例对提高芦丁的溶解性均有极显著影响。多重比较结果表明，复配种类最优为β-环糊精和蔗糖酯SE-15组合，乳化剂复配种类间标准误差为1.62%；最优复配比例为3∶7，乳化剂复配比例间标准误差为2.09%。

表1 蔗糖酯SE-15和单苷酯在不同复配比例下3次试验的吸光度

表2 β-环糊精和蔗糖酯SE-15在不同复配比例下3次试验的吸光度

表3 β-环糊精和单苷酯在不同复配比例下3次试验的吸光度

表4 不同乳化剂复配种类与复配比例对芦丁溶解性的方差分析表

表5 3种乳化剂复配种类下对芦丁溶解性的差异显著性

表6 5种乳化剂复配比例下对芦丁溶解性的差异显著性

3 结论

研究结果表明，对3种乳化剂复配种类和5种复配比例进行多重比较，复配种类最优为β-环糊精和蔗糖酯SE-15组合，最优复配比例为3∶7。代入3∶7比例下以及β-环糊精和蔗糖酯SE-15组合下的吸光度，求出芦丁在中性条件下溶解度为91.637%，与添加单一乳化剂时相比较，芦丁的溶解性显著提高。这一研究对芦丁在食品领域中饮料的生产发展提供了一定参考，相信芦丁在功能性食品领域和药用开发等方面会有更大的应用前景。