包埋高含量天然VE油微胶囊粉的性质表征

龙吉云，郑为完*，廖和菁，孔令伟，张海玲，邹 金

(南昌大学 食品科学与技术国家重点实验室，江西 南昌 330047)

包埋高含量天然VE油微胶囊粉的性质表征

龙吉云，郑为完*，廖和菁，孔令伟，张海玲，邹 金

(南昌大学 食品科学与技术国家重点实验室，江西 南昌 330047)

研究以变性淀粉为壁材包埋高含量天然VE油微胶囊粉的性质表征。采用紫外分光光度法、石油醚萃取法、激光扫描粒度仪、环境扫描电镜分别测定天然VE油微胶囊粉的VE含量、表面VE含量、复原乳状液粒径分布、表面超微结构。结果表明：天然VE油微胶囊粉VE含量高达30%，贮藏6个月后表面VE油含量低于5%，复原乳状液粒径分布窄，表面超微结构致密。表明以34.5%的变性淀粉为壁材，复配乳化剂1(亲油性)与乳化剂2 (亲水性)总用量为3%，芯材62.5%的天然VE油所构成的乳化体系稳定，喷雾干燥得到的高含量天然VE油微胶囊粉性质优良。

高含量；天然VE；性质

天然VE是一种脂溶性物质，作为维持机体正常代谢和机能的必需维生素，在抗氧化、抗自由基、提高免疫功能、抗衰老、抗癌等过程中发挥重要作用[1-2]。无论是从生理活性还是抗氧化能力，天然VE均优于合成VE，天然VE在人体内的生物利用率也远高于合成VE，因此在食品和饲料中，天然VE应用越来越多。将天然VE微胶囊化后，可以保持VE的固有性质，并能够减缓其氧化和易分散于水溶液中。目前，天然VE油的微胶囊化的研究已经很深入，但VE油含量低，有效VE含量低，或者保质期短。通过与企业合作，研究开发含62.5%天然VE油，有效VE含量大于30%的天然VE油微胶囊粉末。本研究将探讨研发的VE微胶囊粉末的某些性质表征。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

天然VE大豆油(以下简称VE油，含VE 50%，以α-生育酚计) 宁波大红鹰生物股份有限公司；VE标准品(α-生育酚含量＞98%) 中国药品生物制品检定所；变性淀粉 国民淀粉公司；乳化剂1、乳化剂2 实验室自制；石油醚(AR级，30～60℃沸程)；无水乙醇(AR级)；正己烷(AR级)；盐酸溶液(6mol/L)；其他试剂均

为分析纯。

1.2 仪器与设备

高速剪切分散机 无锡市佳诺精细化工设备厂；高压均质机 上海东华均质机厂；MDRP-5型喷雾干燥机无锡锡山现代喷雾干燥机厂；XL-30-E环境扫描电镜 飞利浦公司；Nicop380ZLS激光纳米粒度仪 美国PSS公司；756PC紫外分光光度计 上海光谱仪器有限公司；GKC可控硅恒温水浴锅 上海锦屏仪器仪表有限公司；旋转蒸发仪 上海亚荣旋转蒸发仪器厂。

1.3 方法

1.3.1 VE油微胶囊粉的制备

以变性淀粉为壁材，加入一定量蒸馏水在80℃水浴中溶解然后冷却降温至60℃；VE油在60℃水浴中加热，再按配比加入乳化剂1(亲油性)、乳化剂2(亲水性)，搅拌，使其在油中溶解均匀；将VE油加入变性淀粉的水溶液中，搅拌均匀，用乳化分散机乳化4min；用高压均质机于30MPa压力下均质3次。在进风温度160～180℃，出风温度80～85℃条件下，进样流量20mL/min，喷雾干燥，冷却过筛，添加少量分散剂，得成品VE粉。

1.3.2 VE含量的测定

1.3.2.1 总VE含量的测定

取1g左右的VE油微胶囊粉产品，加入3mol/L的盐酸溶液20mL，与70℃下超声水浴30min，加入25mL正己烷，振荡5min，静止30min分层，取出上层溶液，再次加入5mL正己烷振荡萃取，合并萃取液。蒸馏除去正己烷，然后用无水乙醇溶解定容作为待测液，配制40、60、80、100、120μg/mL的标准VE溶液做标准曲线，采用紫外分光光度计于296nm波长处测定VE含量[1-3]。测得VE含量与样品中VE之比就是VE保留率。样品中VE含量为喷雾干燥前加入的VE总量。

1.3.2.2 表面VE油的测定

表面VE油是指未被包埋的那部分VE油，采用石油醚快速萃取法[4]，取2g左右的VE油微胶囊粉产品(m)，用40mL石油醚在轻微搅拌下准确浸提1min，立即用G4沙芯漏斗抽滤，用25mL石油醚洗涤，整个抽滤过程在40s内完成，将滤液转移至已称质量的恒质量烧瓶(m1)中，回收石油醚，在65℃条件下烘干至恒质量(m2)。

1.3.3 VE油微胶囊粉复原乳状液性状观察和粒度分布测定

1.3.3.1 复原乳状液性状观察

称取制得的VE油微胶囊粉产品各10g于250mL的烧杯中，冲入80℃以上的热水约100mL，并充分搅拌，观察溶解过程，溶解后乳状液的颜色及其表面是否结膜，并将乳状液在室温存放，观察其分层情况和稳定性。

1.3.3.2 复原乳状液粒度分布测定

称取已制备的VE粉产品，用80℃热水溶解，搅拌均匀，然后稀释至合适程度，放置24h后用Nicop380ZLS激光纳米粒度仪测定。

1.3.4 表面超微结构观察

在环境扫描电镜(ESEM)样品台上撒少许VE油微胶囊粉末，去掉多余的粉末，观察表面超微结构。

1.3.5 微胶囊流动性测定

采用GB 11986—89《表面活性剂粉体和颗粒休止角的测量》规定的休止角法测定，测定产品流动性。

2 结果与分析

2.1 VE含量测定结果

将VE油微胶囊粉密封避光贮藏于常温下6个月，测定了其VE含量的变化，同时测定同样条件下保存的VE原料油中VE含量。重复测定3次，取平均值，相对误差小于1%。天然VE油微胶囊粉中VE含量高达30%。

图1 VE油微胶囊和VE原料油中VE含量随贮藏时间的变化Fig.1 Changes in the vitamin contents of vitamin E oil and its microcapsules during storage

由图1可以看出，在保藏的6个月期间，VE油微胶囊中的天然VE氧化变质的速率得到明显减缓，6个月后其VE保留率仍高达90.46%，而同条件下避光贮藏的VE原料油则氧化很快，保留率为70.74%。这说明变性淀粉大分子壁材致密性好，能很好地包埋芯材，对热敏性芯材VE具有良好的保护作用。

2.2 表面VE油含量测定

微胶囊表面油的含量是评价微胶囊品质的重要指标，好的微胶囊要求具有低的表面油含量。表面油含

量低，说明壁材包埋效果好，芯材不容易渗出。表面油过高，会黏结，颗粒成团，流动性差。重复测定3次，取平均值，相对误差小于1%。制备的VE油粉表面油含量及变化的测定结果如图2所示。

图2 VE油微胶囊表面油含量随贮藏时间变化Fig.2 Changes in the surface vitamin E content of microcapsules during storage

由图2可以看出，刚喷雾干燥出来的微胶囊表面油很低，只有1.27%，包埋率达到97%。随着贮藏时间延长，少量芯材渗透至表面，表面油含量达到4.36%，但6个月后表面VE油含量仍低于5%，说明包埋效果好，微胶囊化工艺可行。

2.3 复原乳状液性状

复原乳状液呈乳白色，细腻均匀，表面无油花，无粒子挂壁。放置24h后表面无结膜，无油滴聚集，说明乳化效果很好，以变性淀粉为壁材所构成的乳化体系能够很好包埋62.5%的VE油，产品在工业化中试后也获得成功。

2.4 复原乳状液粒度分布特征

乳状液中的液滴粒径大小分布不是完全均匀，而是各种粒度并存，并形成一定的分布。根据实验测得的颗粒大小分布，将各种尺寸范围内颗粒数目在总体颗粒中所占累计百分数作纵坐标，颗粒直径为横坐标作图[5-6]得到分布曲线。测定了刚喷雾干燥的样品以及6个月后的VE微胶囊复原乳状液24h后的粒度分布。结果见表1和图3、4。

表1 VE油微胶囊复原乳状液粒径分布Table 1 Particle size distribution of the reconstituted emulsion nm

图3 样品1的复原乳状液粒径分布Fig.3 Particle size distribution of the reconstituted emulsion of freshly prepared vitamin E oil mirocapsules

图4 样品2的复原乳状液粒径分布Fig.4 Particle size distribution of the reconstituted emulsion of stored vitamin E oil mirocapsules

激光纳米粒度仪是通过大小不同的颗粒在各角度上散射光强的变化来反演出颗粒群的粒度大小和粒度分布规律。影响乳状液稳定的因素有粒子大小、两相密度、粒子间相互作用力等因素。在乳状液中，液滴的大小分布是影响液滴聚结速度的一个因素。液滴越小，在聚集速度相同时，乳状液两相彼此分离聚集所需要的时间越长，即乳状液越稳定。在平均粒子大小相近的情况下，小分布的乳状液比具有较宽粒子分布乳状液要稳定得多[7-8]。

由表1和图3可以看出，VE油微胶囊粉其复原乳状液的粒径分布相对比较集中，在平均粒径的周围呈现窄分布。窄分布说明乳化剂、壁材、芯材之间形成界面膜分子排列紧密，降低了O/W界面张力，故复原乳状液能长时间稳定。图4中，在贮藏6个月后，复原乳状液的粒径分布稍微变宽，这可能是由于一部分VE逐渐氧化形成生育醌的二聚体或三聚体，使得VE油与壁材、乳化剂之间亲合力减少，O/W 界面张力变大，乳滴有聚集趋势，粒径分布稍有增大，但乳状液仍很稳定。

2.5 表面超微结构

通常的微胶囊粒子大小可在1～500μm范围内，壁材厚度0.2～10μm，随着技术的进步，目前已制备出纳米胶囊，其粒子大小在1～1000nm范围[9]。芯材、壁

材及工艺不同，微胶囊颗粒大小、结构形状也不同。VE油微胶囊粉的环境扫描电镜照片见图5、6。

图5 样品1的扫描电镜图Fig.5 Scanning electron micrographs of sample 1(×1600)

图6 样品2的扫描电镜图Fig.6 Scanning electron micrographs of sample 2 (×1500)

由图5、 6可见，变性淀粉胶囊与芯材VE油所构成的微胶囊颗粒比较小，一般为直径在20～50μm左右。球形微胶囊表面结构光滑致密。颗粒直径不同，是由于在喷雾干燥时，由高压空气喷射出的液滴大小不同造成。有一些颗粒表面内陷，是由于液滴被喷射出时内部带有空气，在表面的水分迅速干燥后，空气不能排除，被密封在内，在随后冷却的过程中，逐渐降温，外部空气压力大于微胶囊内部空气的压力，所以表面内陷，但微胶囊没有破裂，仍然是一个致密结构。图5的胶囊颗粒比较均匀。

图6是保藏6个月后的VE油微胶囊粉的扫描电镜照片。颗粒表面内陷较多，一些微胶囊颗粒之间相互黏结，这是因为在贮藏中，由于外界条件如温度、空气湿度等因素的影响，有少量VE油逐渐渗透到微胶囊表面，在外部大气压力下，表面内陷并发生黏连。但微胶囊的总体结构还是很致密的，不会破裂。

2.6 产品流动性

休止角的大小反映粉末颗粒之间相对运动自由程度，其一般定义为：粉末自由堆积体形成的堆积坡面与水平面之间的最大夹角。休止角的测定常用的方法是冲击法中的固定漏斗法[10]。对于粉体来说良好的流动性能方便其应用，休止角在30°以下，流动性良好，30°～45°则流动性比较好，高于45 °则粉体流动性较差。经测定，刚喷雾干燥的VE微胶囊休止角为36.4°，贮藏6个月后其休止角变大为41.7°，表明流动性较好。在贮藏期间由于VE微胶囊会吸潮，少量VE油逐渐外渗，颗粒间发生黏连，流动性降低，所以休止角变大。

3 结 论

通过对高含量天然VE油微胶囊粉性质的研究，应用34.5%的变性淀粉，实验室自制的复配乳化剂1和乳化剂2总用量为3%，制备的高含量天然VE油微胶囊，VE油含量高达62.5%，包埋率达到97.97%，表面VE油含量低，只有1.27%；复原乳状液粒径分布窄，稳定性好；贮存期间表面VE油及复原乳状液粒径分布都无显著变化，证明产品耐贮藏，保质期长；微胶囊表面结构致密，颗粒均匀，流动性较好。作为食品、饲料添加剂可以满足应用。

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Characterization of High Content Natural Vitamin E Oil Microcapsules

LONG Ji-yun，ZHENG Wei-wan*，LIAO He-jing，KONG Ling-wei，ZHANG Hai-ling，ZOU Jin
(State Key Laboratory of Food Science and Technology, Nanchang University, Nanchang 330047, China)

In this study, natural vitamin E oil with a content of 62.5% was embedded using modified starch as the wall material and mixed lipophilic and hydrophilic emulsifiers with a total amount of 3%. The properties of the microcapsules obtained were studied by using ultraviolet spectrometry, petroleum ether extraction, laser scanning particle size analyzer, environmental scanning electron microscope (ESEM) to measure total and surface vitamin E contents, the particle size distribution of the reconstituted emulsion and surface microstructure, respectively. The results showed that the total vitamin E content of freshly prepared microcapsules was as high as 30% and after 6-month storage, the surface vitamin E content decreased to smaller than 5%. The reconstituted emulsion displayed a narrow particle size distribution spectrum. Moreover, a compact structure was observed for both freshly prepared and stored microcapsules. Therefore, modified starch, vitamin E oil and a mixture of lipophilic and hydrophilic emulsifiers can compose a stable emulsifying system and the vitamin E oil microcapsules obtained by spray drying have excellent properties.

high content；natural vitamin E；properties

TS218

A

1002-6630(2010)17-0129-04

2010-05-15

龙吉云(1983—)，男，硕士研究生，研究方向为食品加工与保藏。E-mail：longun-ly@126.com

*通信作者：郑为完(1946—)，男，教授，研究方向为食品新资源开发。E-mail：zheng3008@126.com