锐孔法制备红枣黄酮微胶囊的研究

张春兰 张志国 王丽玲 白红进

(1 塔里木大学生命科学学院， 新疆 阿拉尔843300)(2 南疆特色农产品深加工兵团重点实验室， 新疆 阿拉尔843300)(3 新疆银隆农业国际合作股份有限公司， 新疆 乌鲁木齐830000)

红枣(Zizyphus jujuba mill)，又名大枣，有“百果之王”之称。红枣具有极高的营养价值及药用价值，是集药、食、补三大功能为一体的保健食品，被誉为“木本粮食，滋补佳品[1]”。近几年新疆枣栽培品种越来越多，而且面积不断扩大、产量大幅提高，但加工技术能力偏低，富有特色的高附加值新产品开发较少，不及时开发新产品，枣产品销售将面临严重挑战，特别是残次果的综合开发利用问题更严重。

微胶囊技术就是将固体、液体或气体物质包埋、封存在一种微型胶囊内成为一种固体微粒产品的技术。一般粒子大小在微米范围，习惯上是指粒径处于 1～1 000 μm 的粒子。微胶囊技术可以改变物质形态、保护敏感成分，能最大限度地保持物料原有的色香味、性能和生物活性，防止营养物质的破坏与损失。微胶囊技术在当代社会逐渐趋于成熟，人们已经研究了许多物质制作微胶囊[2-4]。但是，有关红枣的微胶囊化研究国内还鲜为报道。黄酮类化合物是红枣中的主要活性物质之一[5-7]，本研究以红枣黄酮提取物为芯材, 选择海藻酸钠作为壁材，研究锐孔法制备红枣黄酮微胶囊的工艺条件，这将提高红枣的附加值，扩大其应用范围，更为指导实际生产提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料及设备

红枣黄酮：骏枣通过60%乙醇浸提，过滤后真空浓缩经大孔吸附树脂纯化，干燥，制得黄酮含量为25%的红枣黄酮提取物。

DZKW-5-6型电热恒温水浴锅、AR2140型电子天平、RE-2010型旋转蒸发仪、RE-201D紫外可见分光光度计。

芦丁：中国药品生物制品检定所；海藻酸钠为国产化学纯；乙醇、硝酸铝、氢氧化钠、亚硝酸钠、无水氯化钙等均为国产分析纯。

1.2 方法

1.2.1 工艺流程

海藻酸钠为壁材，采用锐孔-凝固浴法对红枣黄酮进行微胶囊化，工艺流程如下：

海藻酸钠→溶解→混合→黄酮提取物

氯化钙→溶解→锐孔造粒→固化→分离→干燥→成品

具体操作：将一定浓度的海藻酸钠溶液与黄酮提取物按照不同的比例充分混合，注入1 ml注射器内，然后以1 ml/min的速度匀速推出，滴入一定浓度的CaCl2溶液中，让其固化30 min，将形成的水凝胶珠充分用蒸馏水漂洗后，40 ℃真空干燥即得成品。在CaCl2溶液浓度为0. 4%，芯材壁材比例为1：2 ，凝固浴CaCl2溶液温度为35 ℃的条件下，以包埋率和成形效果为评价指标，研究海藻酸钠浓度对微胶囊化效果的影响。在海藻酸钠浓度为3%，芯材壁材比例为1：2，凝固浴CaCl2溶液温度为35 ℃的条件下，研究凝固浴CaCl2溶液浓度对微胶囊化效果的影响。在海藻酸钠浓度为3%，CaCl2溶液浓度为0. 4%，凝固浴CaCl2溶液温度为35 ℃的条件下，芯材壁材比例为1:1、1:2、1:3、1:4、1:5(g:ml)，研究芯材壁材的不同比例对微胶囊化效果的影响。在海藻酸钠浓度为3%，CaCl2溶液浓度为0. 4% ，芯材壁材比例为1：2，研究凝固浴CaCl2溶液温度对微胶囊化效果的影响。

1.2.2 工艺要点

1.2.2.1 海藻酸钠溶液的配制：按试验设计要求，称取一定量海藻酸钠与适量蒸馏水混合并迅速搅拌，于50 ℃的恒温水浴锅中放置40～50 min使海藻酸钠充分溶解后备用。

1.2.2.2凝固浴CaCl2溶液的配制：按照实验要求配制不同浓度的CaCl2溶液备用。

1.2.2.3 锐孔造粒：将海藻酸钠溶液与芯材红枣黄酮按照实验设计的不同比例均匀混合，然后用1ml注射器匀速推出小液滴，并保持其下滴高度为10 cm与速度1 ml/min使其匀速滴入以一定转速搅拌的凝固浴CaCl2溶液中。

1.2.2.4 固化、干燥：微胶囊在CaCl2溶液中固化30 min，过滤分离出湿微胶囊，用蒸馏水漂洗，除去微胶囊表面残留的黄酮及CaCl2溶液后，真空干燥。

1.2.3 计算

1.2.3.1 芦丁标准曲线的绘制[6]：精密吸取芦丁标准液0. 00，0. 50，1. 00，2. 00，3. 00，4. 00 ml分别置于10. 00 ml容量瓶中，分别加入5% 亚硝酸钠溶液0. 30 ml，摇匀，静置6 min，再加入0. 3 ml 10%的硝酸铝溶液，摇匀，静置6 min后加4% NaOH溶液4. 00 ml，摇匀，再用60%乙醇稀释至刻度，摇匀，静置12 min，以试剂作空白，于510 nm处测吸光度值﹙A﹚，绘制标准曲线。以吸光度值﹙A﹚为纵坐标，芦丁浓度C为横坐标绘制标准曲线，得回归直线方程为：A﹦7. 575 1C-0. 004 5( r=0. 999 7)，说明芦丁质量浓度在 0. 05～0. 5 mg /mL范围内与吸光度呈良好线性关系。

1.2.3.2 包埋率的计算：

式中EE-包埋率，%；

S-凝固浴溶液中的剩余黄酮含量，mg；

G-加入的总黄酮含量，mg。

2 结果与分析

2.1 海藻酸钠浓度对包埋效果的影响

表1 海藻酸钠浓度对微胶囊化效果的影响

海藻酸钠浓度对锐孔造粒效果影响较明显(表1)。当海藻酸钠浓度为1. 5%时，由于浓度低，形成的微球较软，不规则。随着海藻酸钠浓度的升高，微胶囊变形逐渐减轻，成型效果好，包埋率明显提高。但是当海藻酸钠浓度升高为3. 5%时，其溶液的粘度增高，挤压越来越困难，增加了造粒难度，而且制成的微胶囊拖尾现象加剧，胶囊也不规则，影响了微胶囊的外观。海藻酸钠浓度为3%时，形成的微胶囊具有较好的特性以及较高的包埋率。

2.2 凝固浴CaCl2溶液浓度对包埋效果的影响

海藻酸钠具有与多价盐离子发生凝胶反应形成凝胶的特性，当与钙盐作用后，其钠离子与钙离子进行交换，生成海藻酸钙。钙离子起了交联剂的作用，使线性分子彼此相互连接形成空间网状结构，使体系的粘性增强。凝固浴CaCl2溶液为0. 2%时，浓度较低，可能是因没有足够的钙离子与钠离子进行交换，故成型后微胶囊表面黏性大，胶粒分散性差，易结团；随浓度升高，胶粒表面形成致密的海藻酸钙层，硬度增强；凝固浴浓度为0. 4%时，形成的微胶囊较好，包埋率较高，之后随着CaCl2溶液浓度的增加，对其包埋率影响不大。

2.3 芯材壁材比例对微胶囊化效果的影响

表3 芯材与壁材不同比例对微胶囊化效果的影响

芯材红枣黄酮与壁材海藻酸钠随着比例的增大，微胶囊的包埋率稍有增加。当芯材壁材比例为1：1时，可能由于海藻酸钠在混合体系中占的比例低，与钙离子形成的网状结构不够紧密，使其有少量黄酮渗出，包埋率稍低，而且在此条件下形成的微胶囊质地较软，结构不坚固，易成扁球形。在1：3之后的比例其包埋率几乎相近，说明再增加壁材比例，对其成型和包埋效果的影响不大。

2.4 凝固浴CaCl2溶液温度对微胶囊化效果的影响

由表4可看出随着凝固浴CaCl2溶液温度的升高，微胶囊包埋率逐渐升高。微胶囊硬度、弹性有所改善。这可能因为温度的递增，使得海藻酸钠分子间链段缠结能得到一定的舒展，更容易与 Ca2+结合成网状结构。操作温度为40 ℃时，制备的微胶囊有较好效果。

表4 凝固浴CaCl2溶液温度变化对微胶囊化效果的影响

2.5 正交实验结果与分析

在红枣黄酮制备微胶囊单因素实验基础上，选取每个因素的三个较优水平，采用L9(34)进行正交试验。

表5 红枣黄酮微胶囊化正交实验

由表5可看出，各因素的影响顺序为：D﹥A﹥B﹥C，即凝固浴CaCl2溶液温度﹥海藻酸钠溶液浓度﹥凝固浴CaCl2溶液浓度﹥芯材壁材比例。锐孔-凝固浴法制备红枣黄酮微胶囊的最佳工艺条件组合为：A2B2C3D1，即海藻酸钠浓度3. 0%、凝固浴CaCl2溶液浓度0. 4%、芯材与壁材比例1：3、凝固浴CaCl2溶液温度35 ℃，在此条件下，微胶囊的包埋率为 69. 72%。

3 结论

采用锐孔法制备出了红枣黄酮微胶囊，优化了制备工艺，正交试验表明海藻酸钠浓度3. 0%、凝固浴CaCl2溶液浓度0. 4%、 芯材与壁材比例1：3、凝固浴CaCl2溶液温度35 ℃，在此条件下红枣黄酮微胶囊的包埋率为 69. 72%。红枣黄酮微胶囊为米黄色，呈圆球状，大小均匀，具有较好的硬度和弹性。但微胶囊对芯材红枣黄酮的保护效果，以及微胶囊在体内的消化吸收情况还有待于进一步研究。

[1] 王军，张宝善.红枣营养成分及其功能的研究[J].食品研究与开发，2003，24(2): 68-72.

[2] 杨芙莲，刘文彦.锐孔法制备黄酮类化合物微胶囊及其释放性的研究[J].现代食品科技，2013， 29(2): 297-300.

[3] 马云标，周惠明，朱科学.VE 微胶囊的制备及性质研究[J].食品科学，2010，31(2) :1-5.

[4] 吴彩娥，闫师杰.锐孔法制作核桃油微胶囊的研究[J].食品工业科技，2002，23(2): 18-20.

[5] 盛文军，张盛贵，韩舜禹，等.红枣黄酮粗品对小鼠血脂指标的影响[J].农产品加工，2008(10): 73-74.

[6] 张春兰，张锐利，张建花,等.枣核中黄酮类化合物的提取工艺[J].食品研究与开发，2011， 32(9): 33-36.

[7] 韩志萍.陕北红枣中总黄酮的提取及含量比较[J].食品科学，2006，27(12):560-562.