扁杏仁油微胶囊的制备及质量评价

张 莉，杨有林，张 靖，张志琪

（药用资源与天然药物化学教育部重点实验室，陕西师范大学化学与材料科学学院，陕西西安710062）

扁杏仁油微胶囊的制备及质量评价

张 莉，杨有林，张 靖，张志琪*

（药用资源与天然药物化学教育部重点实验室，陕西师范大学化学与材料科学学院，陕西西安710062）

以魔芋胶（KGM）和大豆分离蛋白（SPI）为壁材，分子蒸馏单甘酯（GMS）为乳化剂，应用响应面分析法进行配方优化，以喷雾干燥法制备了扁杏仁油微胶囊，并对扁杏仁油微胶囊的包埋率、抗氧化性、微观结构进行测试。结果表明：扁杏仁油微胶囊最佳配方是扁杏仁油质量分数27%，魔芋胶质量分数2.8%，分子蒸馏单甘酯质量分数1.8%，大豆分离蛋白质量分数68.4%，制得的扁杏仁油微胶囊包埋率达到93.9%。产品表面光滑，粒径均匀，具有抗氧化稳定性。关键词：扁杏仁油，微胶囊，喷雾干燥，响应曲面法

杏仁为蔷薇科（Rosaceae）李属植物杏（Prunus armeniaca L.）的种子。100g杏仁含蛋白质25%～27%，油脂47%～56%，碳水化合物及粗纤维约为12%～19%，还含有钙、磷、铁、硒等多种元素和维生素E、硫铵素、核黄素、尼克酸、抗坏血酸等多种维生素[1]。扁杏仁油中油酸和亚油酸等不饱和脂肪酸的含量超过90%，对人体有重要生理作用[2-3]。扁杏仁油中含有大量的不饱和脂肪酸，在贮存过程中很容易因氧气、光照和温度等因素而氧化变质，造成营养的损失和品质下降。微胶囊技术是用可以形成胶囊壁或膜的物质对固体、液体或气体等核心物质进行包埋和固化的技术[4-6]。将扁杏仁油制成扁杏仁油微胶囊，就可使扁杏仁油与环境中易造成油脂氧化变质的因素隔离，防止油脂的氧化，提高产品的稳定性；微胶囊化的油脂也更便于贮存、运输和作为食品添加剂使用。魔芋胶是一种天然非离子型水溶性高分子多糖，其主要成分是魔芋葡甘聚糖，具有减肥、抗癌、排毒通便等药理功效。魔芋胶也具有很好的成膜性，因此可将其用作微胶囊的壁材，由于魔芋胶本身就是高生物活性的绿色可食用植物纤维，以其作壁材还可以提高微胶囊的营养性，提高产品价值[7-8]。本文选用魔芋胶和大豆分离蛋白为复合壁材，采用响应面优化法（RSM）对制备扁杏仁油微胶囊的配方进行优化，开发出一种包埋率和其它性能均较为理想的扁杏仁油微胶囊产品。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

扁杏仁油 实验室自行从榆林产扁杏仁中微波辅助萃取[9]；大豆分离蛋白 SPI，山东万德福实业集团有限公司，蛋白质含量gt;95%；魔芋胶 KGM，葡甘聚糖gt;90%，陕西安康秦东魔芋食品有限公司；分子蒸馏单甘酯 GMS，汕头市盛潮食品添加剂有限公司；正己烷、石油醚、无水乙醇、异辛烷等 均为分析纯。

DF-101S集热式恒温加热磁力搅拌器 郑州长城科工贸有限公司；胶体磨 廊坊市廊通机械有限公司；B-290喷雾干燥机 瑞士BUCHI公司；Quanta200环境扫描电子显微镜 FEI公司；HR-120型精密电子天平 日本；ZK-82A电热真空干燥箱 上海实验仪器厂有限公司；RE-52A旋转蒸发仪 上海亚荣生化仪器厂；索氏抽提器等。

1.2 实验方法

1.2.1 扁杏仁油的微胶囊化 以扁杏仁油为芯材，大豆分离蛋白和魔芋胶为复合壁材，分子蒸馏单甘酯为乳化剂，乳液的固形物含量为20%（w/v）。称取一定魔芋胶溶入温水中（50℃），搅拌45min，使魔芋胶充分溶胀；称取一定量的大豆分离蛋白溶于温水中（50℃），将充分溶胀的魔芋胶溶液和大豆分离蛋白溶液混合，混合均匀后加入余量的水，制成复合壁材。加入配方量扁杏仁油和分子蒸馏单甘酯，磁力搅拌均匀，30min后形成稳定乳状液。将乳状液经胶体磨均质3次，每次10min，均质后的乳状液在进风温度200℃、出风温度80℃的条件下进行喷雾干燥[10]。

1.2.2 扁杏仁油微胶囊配方响应面实验设计 对扁杏仁油微胶囊的配方优化采用响应曲面法中的Box-Behnken设计方案（表1），进行实验，选取扁杏仁油（X1，%）、魔芋胶（X2，%）和分子蒸馏单甘酯（X3，%）这3个微胶囊包埋率的主要影响因子为自变量，各因素取值范围分别确定为20%～40%、1%～5%、0.5%～2.5%，余量为大豆分离蛋白。以包埋率（Y）为应变量，对实验结果进行分析，建立二次多项式数学模型：

Y=β0+β1X1+β2X2+β3X3+β12X1X2+β13X1X3+β23X2X3+ β11X12+β22X22+β33X32

其中β0、β1、β2和β3为一次项系数，β12、β13和β23为交互项系数，β11、β22和β33为二次项系数，X1、X2和X3为自变量。通过对模型的回归分析，以F-检验验证模型的显著性。

1.2.3 扁杏仁油微胶囊化的效果评定 包埋率是指被包埋的扁杏仁油与制备微胶囊时投入的扁杏仁油总量之比。包埋率是评价微胶囊配方及工艺的重要指标，包埋率越高，则表明被包埋的扁杏仁油越多，产品的稳定性越好。

扁杏仁油微胶囊表面油含量测定[11]：用石油醚作为溶剂，准确称取2g微胶囊，将50mL石油醚分3次加入，每次均振荡，过滤，合并滤液，将滤液在50℃水浴加热，蒸出石油醚，称重得油的质量即微胶囊表面油含量。

微胶囊总油含量测定：索氏抽提法测定微胶囊总油含量。

包埋率（%）=（1-微胶囊表面油含量/微胶囊总油含量）×100%

1.2.4 扁杏仁油微胶囊抗氧化实验 将优化配方制成的扁杏仁油微胶囊与未微胶囊化的扁杏仁油分别置于透明具塞玻璃瓶中，在60℃恒温箱中进行加速氧化实验。连续7d定时取样，分别测定微胶囊中和未微胶囊化扁杏仁油的过氧化值。按照GB/T 5538-2005方法进行测定[12]。

1.2.5 扁杏仁油微胶囊结构的扫描电镜观察 在电镜进样台上贴上导电胶，然后将少许微胶囊粉末撒于胶面上，吹去多余的粉末。喷金后用扫描电子显微镜观察微胶囊产品的表面结构并观察粒径。加速电压为20kV。

2 结果与分析

2.1 扁杏仁油微胶囊配方的响应面优化实验结果与分析

2.1.1 包埋率回归模型的建立及显著性检验 根据响应曲面法Box-Behnken设计（BBD），共17个实验点进行实验，扁杏仁油微胶囊的包埋率及预测值见表2。

表1 BBD实验因素水平表Table 1 Factors and levels of BBD experiments

表2 BBD实验结果Table 2 Results of BBD experiments

使用Design-expert software 7.1.3 Trial（State-Ease Inc.，Minneapolis，MN，USA）软件进行数据分析，以扁杏仁油微胶囊的包埋率为响应值，得到的多元二次回归模型方程为：

Y=14.588+2.232X1+9.027X2+39.814X3-0.045X1X2-0.127X1X3+1.183X2X3-0.034X12-1.757X22-10.941X32

该模型的回归分析见表3。该模型的p＜0.01，说明实验所选用的二次多项模型具有高度的显著性，能够较好地描述各因素与响应值之间的真实关系，可以利用该回归方程确定最佳微胶囊配方。由表3可以看出，X1、X2、X3、X1X2、X2X3、X1X3、X12、X22和X32具有统计学意义（p＜0.05），即扁杏仁油、魔芋胶和分子蒸馏单甘酯质量分数的一次项，扁杏仁油与魔芋胶、魔芋胶与分子蒸馏单甘酯、扁杏仁油和分子蒸馏单甘酯质量分数的交互作用，扁杏仁油、魔芋胶和分子蒸馏单甘酯质量分数的二次项均对扁杏仁油微胶囊包埋率有显著影响。

表3 拟合回归方程的方差分析结果Table 3 Analysis results of regression and variance

2.1.2 配方的响应曲面分析与优化 根据模型方程绘制扁杏仁油微胶囊配方响应曲面图，结果如图1～图3所示。从图中可以直观地看出各项因素之间对微胶囊包埋率的影响。

由图1可以看出当扁杏仁油质量分数不变时，微胶囊的包埋率随魔芋胶质量分数增大而增大。当魔芋胶质量分数达到3%时包埋率达到最大值，随后随着魔芋胶质量分数的增大包埋率逐渐下降。当魔芋胶质量分数不变时，随着扁杏仁油质量分数的不断增大，包埋率的变化呈现同样的趋势，扁杏仁油质量分数为30%时，包埋率达到最大值。由图2可以看出扁杏仁油和分子蒸馏单甘酯质量分数变化对微胶囊包埋率的影响。当扁杏仁油质量分数不变时，分子蒸馏单甘酯质量分数在1.8%～2%之间时微胶囊包埋率达到最大值。由图3可以看出当分子蒸馏单甘酯质量分数不变时，魔芋胶质量分数在2.5%～3%时包埋率达到最大值。

由图2可以看出，增大分子蒸馏单甘酯的用量对包埋率提高有较好的作用，由图1、图3可以看出，应适当减少魔芋胶的用量以提高微胶囊的包埋率。当魔芋胶质量分数较大时，由于魔芋胶溶胀造成乳液粘度太大，容易堵塞喷雾口，雾化效果较差。

图1 扁杏仁油和魔芋胶质量分数对微胶囊包埋率影响的响应曲面图Fig.1 Response surface graph of flat almond oil and KGM mass fraction on microencapsulation rate

通过对模型方程求导计算，得到扁杏仁油微胶囊最佳配方是扁杏仁油：27.31%，魔芋胶：2.83%，分子蒸馏单甘酯：1.81%，大豆分离蛋白：68.05%。由模型方程预测可得到包埋率为93.94%。

图2 扁杏仁油和分子蒸馏单甘酯质量分数对微胶囊包埋率影响的响应曲面图Fig.2 Response surface graph of flat almond oil and GMS mass fraction on microencapsulation rate

图3 魔芋胶和分子蒸馏单甘酯质量分数对微胶囊包埋率的响应曲面Fig.3 Response surface graph of KGM and GMS mass fraction on microencapsulation rate

2.2 扁杏仁油微胶囊的制备

依据响应曲面优化结果，为方便起见以扁杏仁油27%，魔芋胶2.8%，分子蒸馏单甘酯1.8%，大豆分离蛋白68.4%为配方，按1.2.1方法制备，得到包埋率达到93.9%的扁杏仁油微胶囊产品，其扁杏仁油包埋率与模型方程预测值基本一致。

2.3 微胶囊质量评价

2.3.1 微胶囊氧化稳定性 扁杏仁油微胶囊和未微胶囊化的扁杏仁油在60℃贮藏7d，过氧化值变化如图4所示。由图4可以看出扁杏仁油放置于60℃的加速氧化环境下，过氧化值急剧增大。说明油脂中的不饱和脂肪酸很容易被氧化变质。而微胶囊化扁杏仁油的过氧化值在贮存过程中变化非常缓慢，说明囊壁将扁杏仁油包裹在其中，使扁杏仁油与环境中易使其氧化变质的因素隔离，有效地延长了扁杏仁油的贮存期。

图4 微胶囊及扁杏仁油在60℃贮存过氧化值变化Fig.4 Peroxide value change of micro capsule and flat almond oil storage at 60℃

2.3.2 扁杏仁油微胶囊表面形貌 由图5可见，在优化配方下制备的扁杏仁油微胶囊平均粒径为20μm。微胶囊对扁杏仁油具有较好的包埋作用。

图5 扁杏仁油微胶囊扫描电镜照片Fig.5 Flat almond oil microcapsule SEM photos

3 结论

魔芋胶具有很好的成膜性，但溶胀后粘性很大，不利于微胶囊的喷雾干燥成型，将魔芋胶质量分数控制在2.5%～3%时可以起到很好的成膜作用。选择魔芋胶和大豆分离蛋白作为复合壁材丰富了扁杏仁油微胶囊的营养。采用曲面响应法优化了扁杏仁油微胶囊的最佳配方，以扁杏仁油27%、魔芋胶2.8%、分子蒸馏单甘酯1.8%和大豆分离蛋白68.4%的配方，采用喷雾干燥法，得到了包埋率达到93.9%的扁杏仁油微胶囊产品。包埋后的扁杏仁油氧化稳定性明显优于未包埋的扁杏仁油，产品的稳定性良好，有效地延长了贮存期。

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[12]GB/T 5538-2005/ISO 3960：2001，动植物油脂过氧化值测定[S].

Preparation and quality evaluation of flat almond oil micro-encapsulation

ZHANG Li，YANG You-lin，ZHANG Jing，ZHANG Zhi-qi*
（Key Laboratory of Medicinal Resource and Natural Pharmaceutical Chemistry of Ministry of Education，School of Chemistry and Material，Shaanxi Normal University，Xi'an 710062，China）

Taking konjac glucomannan（KGM）and soy protein isolate（SPI）as materials of wall and glycerol monostearate（GMS）as emulsifier，the micro-encapsulation of flat almond oil was prepared by spray-drying method.The prescription of micro-encapsules was optimized with response surface methodology（RSM），and the micro-encapsulation efficiency，anti-oxidation and microstructure of flat almond oil micro-encapsules was investigated.The result indicated that the optimal composition of the micro-encapsules was as follows：almond oil 27%，KGM 2.8%，GMS 1.8%，SPI 68.4%.The micro-encapsulation efficiency of the production was 93.9%. And the products of almond oil micro-encapsule were in good antioxidation，smooth surface and uniform particle sizes.

flat almond oil；micro-encapsulation；spray-drying；response surface methodology（RSM）

TS201.1

B

1002-0306（2012）05-0246-04

2011-05-26 *通讯联系人

张莉（1983-），女，硕士研究生，主要从事天然药物有效成分的研究。

陕西省农业攻关项目（2008K01-23）。