研磨法制备槲皮万寿菊素水分散体系工艺研究

◎ 刘温来，赵辰光，田 芸，谢铁柱

（山东天音生物科技有限公司，山东 淄博 255000）

槲皮万寿菊素是一种从万寿菊中提取的黄酮类物质，因具有显著的抗氧化性和营养保健功能，在食品、医药、饲料等领域具有广泛的应用价值。然而，槲皮万寿菊素在水中的溶解性极低，使其在一些水性制剂中难以应用，而制备槲皮万寿菊素水分散体系是解决此问题的有效途径。目前，已有的分散方法较为有限，制备过程烦琐复杂，而研究和开发更多的槲皮万寿菊素分散方法，将有助于充分发挥这一物质的生物活性。超声研磨法是一种较为优秀的槲皮万寿菊素分散方法，具有操作简单、制作时间短、效率高等优点，能够有效地改善槲皮万寿菊素的分散性。本文通过单因素实验优化了研磨条件，包括超声波功率、研磨时间、研磨温度和分散剂等因素，从而达到最佳的研磨效果。本研究通过优化研磨条件和添加分散剂，成功制备出了高稳定性的槲皮万寿菊素水性分散体系，并将其制备成微胶囊，进一步开拓了槲皮万寿菊素的应用领域。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

槲皮万寿菊素（纯度≥95%），山东天音生物科技有限公司；十六烷基苯磺酸钠（SDS，AR 级），国药集团化学试剂有限公司；辛烯基琥珀酸淀粉钠（食品级），泰莱公司；氧化锆珠，山东汉和新材料有限公司。

JY92-IIN 型超声波研磨仪，宁波新芝生物科技股份有限公司；S-4800 扫描电子显微镜，日立公司；UV1900 紫外-可见分光光度计，岛津公司；CLNM型湿法纳米研磨机，驰勒上海机械科技有限公司。

1.2 方法

1.2.1 槲皮万寿菊素水性分散体系的制备

在25 ℃下，将一定量的SDS 与辛烯基琥珀酸淀粉钠按照一定比例加入蒸馏水中，搅拌并加热至50 ℃直至混合物均匀溶解，将此混合物降温至室温，再向该混合物中加入一定量的槲皮万寿菊素晶体并搅拌均匀，然后使用超声研磨机和直径为0.3 mm 的氧化锆珠进行湿磨。将研磨好的槲皮万寿菊素混合液加热搅拌，经过微膜过滤获取槲皮万寿菊素水分散体系[1]。

以槲皮万寿菊素水分散体系颜色强度为指标，通过单因素实验法考察研磨时间、研磨温度、研磨功率和分散剂对水分散体系稳定性的影响，优化研磨工艺。

1.2.2 槲皮万寿菊素微胶囊制备

向所得水分散体系中加入稀释水，通过喷雾干燥造粒，得到的微囊化产品，对比分析超声研磨法和普通研磨法（将槲皮万寿菊素加到去离子水中，混合均匀后倒入CLNM型湿法纳米研磨机进行高速研磨分散）制备的分散体系对微囊化产品包埋率和粒径的影响。

1.2.3 水分散体系颜色强度的测定

称取0.12 g 样品（精确至0.000 1 g）于100 mL 容量瓶中，加入25 mL 温度在45～55 ℃的水，超声处理3 min，用流动的冷水冷却容量瓶至室温，用水定容至刻度，摇匀后暗处静置10 min，移取5 mL到100 mL容量瓶中并用水定容至刻度；置于厚度为1 cm 的比色皿中，以水作为空白对照溶液，在443 nm 处测量吸光度值，水分散体系颜色强度计算参照文献[2]。

1.2.4 槲皮万寿菊素微囊包埋率的测定

（1）微囊总色素含量测定。准确称取0.20 g（精确至0.000 1 g）槲皮万寿菊素微囊样品于25 mL 容量瓶中，加入10 mL 温水并用甲醇定容后在35 ℃、1 200 Hz 条件下超声提取10 min。将所得萃取液转移至离心管中，以5 000 r·min-1的转速离心2 min，旋转蒸发仪浓缩至原体积的1/5。加入乙醇冲洗后转移到50 mL 容量瓶中并定容，移取1 mL 到25 mL 容量瓶中，无水乙醇定容，紫外检测374 nm 处的最大吸光度值。微囊总色素含量计算参照文献[3]。

（2）微囊表面色素含量测定。准确称取0.20 g（精确至0.000 1 g）槲皮万寿菊素微囊样品于50 mL 容量瓶中，用甲醇定容后在35 ℃、500 Hz 条件下超声提取5 min，静置8 min 后移取1 mL 到25 mL 容量瓶中，无水乙醇定容，紫外检测374 nm 处的最大吸光度值。微囊表面色素含量计算参照文献[3]。

（3）微胶囊包埋率的测定[4]。包埋率越高，微胶囊的稳定性效果越好。包埋率的计算公式为

式中：Re为包埋率，%；Cs为表面色素含量，%；Ct为总色素含量，%。

2 结果与分析

2.1 超声波研磨工艺优化

2.1.1 研磨时间对水分散体系的影响

由图1 可知，随着研磨时间的延长，水溶液颜色强度逐渐提升[5]，但是在30 min 以上时，出现水溶液颜色强度下降的趋势。主要是因为槲皮万寿菊素晶体粒径太小导致发生团聚现象，因此最适宜的研磨时间为30 min。

图1 研磨时间对水分散体系的影响图

2.1.2 研磨功率对水分散体系的影响

由图2 可知，随着研磨功率的提升，水溶液颜色强度逐渐提升，但是研磨功率在500 W 以上时，出现水溶液颜色强度上升趋势缓慢的情况。主要是因为研磨功率到达一定程度后，槲皮万寿菊素晶体粒径不再减小而达到稳定的状态，因此最适宜的研磨功率为500 W。

图2 研磨功率对水分散体系的影响图

2.1.3 研磨温度对水分散体系的影响

由图3 可知，随着研磨温度的上升，水溶液颜色强度逐渐提升，这是由于壁材的成膜速度加快，芯材逐渐被包裹其中。当研磨温度大于40 ℃时，水溶液颜色强度出现下降的趋势，这是由于高温造成色素损失，会对最终的产品收率造成一定影响，故最终的研磨温度控制在40 ℃。

图3 研磨温度对水分散体系的影响图

2.2 SDS 与变性淀粉质量比对槲皮万寿菊素水性分散体系的影响

本实验选择SDS 和适量变性淀粉作为分散剂，并探究不同质量比的SDS 和变性淀粉对槲皮万寿菊素水性分散体系稳定性的影响。由图4 可知，不同SDS 与变性淀粉质量比对水溶液颜色强度具有明显影响，SDS与变性淀粉质量比为2︰3 时水溶液颜色强度最好。

图4 SDS 和变性淀粉的质量比对水分散体系的影响图

综上所述，经过实验优化，确定槲皮万寿菊素水分散体系的研磨工艺为研磨时间30 min、研磨温度40 ℃、研磨功率500 W、SDS 和变性淀粉质量比2 ∶3，此条件下水分散体系颜色强度较高，为微囊化产品的制备奠定了基础。

2.3 槲皮万寿菊素微胶囊制备结果

采用喷雾干燥法将超声研磨法制备的槲皮万寿菊素水性分散体系制备成槲皮万寿菊素微囊，测得微囊产品的包埋率为98.9%，而普通研磨法制备的微囊包埋率为85.6%。使用电镜扫描可见（图5），相较于普通研磨法，超声研磨法分散体系制备的微胶囊颗粒更小，吸收利用率更高，稳定性更好。

图5 不同方法制备的槲皮万寿菊素微囊扫描电镜照片图

3 结论

本研究利用超声研磨法制备槲皮万寿菊素水性分散体系，以提高槲皮万寿菊素在水溶液中的分散性，并将其应用于微胶囊制备中。通过单因素实验，优化得到最优制备条件为研磨时间30 min、研磨温度40 ℃、研磨功率500 W、SDS 和变性淀粉的质量比2 ∶3，该条件下制备的槲皮万寿菊素水性分散体系具有较好稳定性。将分散体系制备成微胶囊，发现该分散体系对槲皮万寿菊素微胶囊的制备有一定的促进作用。

近年来，随着传统合成抗生素效率低、毒副作用强等缺点的不断出现，研发安全高效无毒的天然抗生素已成为饲料行业关注的热点。研究表明，万寿菊花渣中的槲皮万寿菊素可以改善饲养动物的生产性能[6]，能够替代合成抗生素在畜禽养殖行业使用。黄酮类化合物具备降血脂、抗肿瘤以及改善肠道菌群等多种生物学功能，在食品、药物等领域均表现出了良好的作用效果。畜禽饲粮中使用黄酮类饲料添加剂可以有效改善机体氧化还原状态[7]，在一定程度上缓解氧化损伤，促进畜禽健康生长，为绿色养殖开辟了一条新路。