红枣黄酮微胶囊制备条件的研究

张春兰，周洁，王丽玲，白红进，*（.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）

红枣黄酮微胶囊制备条件的研究

张春兰1，2，周洁1，王丽玲1，2，白红进1，*
（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）

摘要：以红枣黄酮为芯材，β-环糊精为壁材，采用分子包埋法制备红枣黄酮微胶囊。研究β-环糊精的浓度，芯材和壁材的配比，搅拌时间以及搅拌温度4个因素对红枣黄酮微胶囊包埋率的影响，最终利用正交试验来确定其最佳工艺条件。结果表明包埋法制备红枣黄酮微胶囊的最佳工艺为：芯材与壁材的配比为1∶1.5（质量比），搅拌时间为50 min，β-环糊精浓度为14%，搅拌温度为30℃，经试验验证包埋率可达到45.2%。

关键词：黄酮；微胶囊；β-环糊精

红枣自古以来就被列为“五果”之一，红枣味甘性温、归脾胃经，有补中益气、养血安神、缓和药性的功能。红枣具有极高的营养价值，它富含较多的蛋白质、氨基酸、糖类、有机酸、VC以及微量元素等营养成分，还含有丰富的环磷酸腺苷、红枣多糖、黄酮类化合物等生理活性物质[1]。黄酮类化合物具有广泛的生理活性，如抗氧化、降低胆固醇，也可改善心脑血管疾病的症状等。但是大多黄酮类物质难溶于水，性质不稳定，这严重影响了应用范围。微胶囊技术已广泛应用于食品工业，通过微胶囊化，可增强产品的稳定性，改善品质[2-6]。因为β-环糊精是由7个葡萄糖残基构成的环状分子，β-环糊精分子的内腔为疏水性，而亲水的羟基分布在β-环糊精分子的上下端面，外来分子如果具备一个疏水基，其在外力搅拌的作用下，便会靠疏水基团之间的亲合力而结合，所以本文采用β-环糊精为壁材，用分子包埋法制备红枣黄酮微胶囊，研究芯材壁材的比例关系、搅拌时间、β-环糊精浓度、搅拌温度等对红枣黄酮微胶囊包埋率的影响，为指导实际生产提供科学参考。

1　材料与方法

1.1材料与试剂

1.1.1材料

骏枣：新疆阿拉尔市售。

1.1.2试剂

标准品芦丁：中国药品生物制品检定所；β-环糊精、无水乙醇、氢氧化钠、亚硝酸钠、硝酸铝等均为国产分析纯。

1.1.3主要仪器

AR2140型电子天平：梅特勒·托利多仪器（上海）有限公司；756型紫外可见分光光度计：上海菁华科技仪器有限公司；RE-52型旋转蒸发仪：上海亚荣生化仪器厂；DF-101S集热式恒温加热磁力搅拌器：武汉德力祥仪器设备有限公司；DZF-6050型真空干燥箱：上海精宏实验设备有限公司。

1.2方法

1.2.1标准曲线[7]

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0.30 mL 10%的硝酸铝溶液，摇匀，静置6 min后，加4%氢氧化钠溶液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 m处测吸光度值（A），绘制标准曲线，得回归直线方程为：A=7.575 1x-0.004 5，式中：A为吸光度；x为浓度，mg/mL；r=0.999 7。

1.2.2红枣黄酮的制备

将一定量的红枣浸泡在60%的乙醇溶液中，在温度为60℃的水浴锅中浸提3 h后冷却，然后进行过滤，将滤液进行旋转蒸发浓缩，经大孔吸附树脂纯化后的黄酮真空干燥备用，纯化后的黄酮浓度为250 mg/g。

1.2.3微胶囊的制备

准确称取一定量的β-环糊精，加入蒸馏水配制成所需浓度，在温度设为60℃的恒温水浴锅中搅拌，使之充分溶解，然后加入转子以一定速度在磁力搅拌器上搅拌，边搅拌边逐滴加入事先用无水乙醇溶解的黄酮液，滴加完毕后继续搅拌至所需时间，然后将混合液放置4℃冰箱中保持24 h，过滤上清液，将下层湿浆进行真空干燥，得到红枣黄酮微胶囊。

1.2.4微胶囊包埋率的测定

微胶囊表面和上清液中黄酮含量的测定：将上清液进行过滤，剩余的微胶囊用无水乙醇洗涤（少量多次），洗涤液进行过滤，准确量取过滤液的总体积，然后吸取一定量，按照1.2.1的方法，测定吸光度，根据标线求得含量。

微胶囊包埋率/%=（1-上清液和微胶囊表面黄酮质量/加入总黄酮质量）×100

2　结果与分析

2.1芯材与壁材配比对微胶囊化的影响

准确称取5.0 g β-环糊精，加入蒸馏水使之完全溶解，配制成5%的β-环糊精溶液，依次称取一定量的黄酮，使芯材和壁材的质量比为1∶1～1∶3，将芯材用乙醇溶解，逐滴加入到β-环糊精溶液中，搅拌时间为30 min，搅拌温度为30℃，制备微胶囊。芯材与壁材配比对微胶囊化的影响见图1。

图1 芯壁比对微胶囊化的影响Fig.1　Effects of core-wall material ratio on microencapsulation

由于环糊精的外缘亲水而内腔疏水，因此β-环糊精内部的圆筒区为疏水区，可以容纳一些疏水物质的分子而嵌入其中，形成包合物，β-环糊精作为主分子，黄酮作为客分子。由图1可以看出，在芯壁比为1∶1时，包埋率是较低的，可能是因为芯材的量太大，壁材的量太少，导致壁材只能包合一部分的芯材。当芯壁比为1∶1.5时，包埋率达到最大，但并不是壁材越多包埋的越多，会因为壁材过量而影响包埋效果，当芯壁比大于1∶1.5时，包埋率呈下降趋势，可能因为壁材的量增加，降低了壁材对芯材的包覆效果，导致包埋率下降，并且环糊精的量相对于黄酮太多，也造成了浪费，由此可看出，芯壁比为1∶1.5时较为适宜。

2.2搅拌时间对微胶囊化的影响

配制5%的β-环糊精溶液，按芯壁比1∶1.5（质量比）逐滴加入黄酮液，搅拌温度为30℃，搅拌时间依次为20、30、40、50、60 min，制备微胶囊。搅拌时间对微胶囊化的影响见图2。

图2 搅拌时间对微胶囊化的影响Fig.2　Effects of stiring time on microencapsulation

β－环糊精是有疏水性空腔的环状分子，含有疏水端的芯材可以进入空腔内，靠分子间的作用力结合，由于β－环糊精的空腔体积小，黄酮分子必须借助外界环境的推动力，进入β－环糊精的空洞内，形成包合物。因此通过搅拌这一外力，可以增加芯材的分散性，可以使芯材更快地进入空腔，搅拌时间制约着包合物的形成。从图2结果可见，随着时间的延长，黄酮分子进入到空腔内的数量增多，包埋进行的越完全，包埋率就越高，在20 min～50 min时，随着搅拌时间的延长，包埋率是呈上升趋势的，但在50 min以后，包埋率略有下降，可能因为随着时间的延长，红枣黄酮分子进入β-环糊精内的量就会越多，当黄酮分子完全占据β-环糊精的内部空腔后，外来的黄酮分子就无法再进入，即使搅拌时间的延长，剩余的黄酮分子也不会被包埋，只能停留在溶液中。搅拌时间过长，可能会破坏已经包合好的微胶囊，最终导致包埋率也会下降。

2.3β-环糊精浓度对微胶囊化的影响

配制2%的β环糊精溶液，将其稀释成一定的浓度，按芯壁比1∶1.5（质量比）逐滴加入黄酮液，搅拌温度为30℃，搅拌时间30 min，制备微胶囊。β-环糊精浓度对微胶囊化的影响见图3。

图3　β-环糊精浓度对微胶囊化的影响Fig.3　Effects of beta-cyclodextrin concentration on microencapsulation

由图3可见，壁材浓度在2%～11%时，包埋率是逐渐上升的，这可能是因为随着壁材浓度的提高，在单位体积内分布的β环糊精数量也增加，增加了芯材与壁材的接触比率，更有利于黄酮分子进入疏水内腔。浓度大于11%时包埋率是逐渐下降的，因为以β-环糊精为壁材制备微胶囊时，必须要在水存在的环境下不断运动而完成，而壁材浓度大于11%时，浓度过大，含水量太少，导致包埋率下降，所以加入的水量会直接影响微胶囊化的效果。

2.4搅拌温度对微胶囊化的影响

配制5%的β-环糊精溶液，按芯壁比1∶1.5（质量比）逐滴加入黄酮液，搅拌时间30 min，搅拌温度依次为20、30、40、50、60℃，制备微胶囊。搅拌温度对微胶囊化的影响见图4。

温度对微胶囊的影响也非常大，本试验温度选在20℃～60℃的范围内。从图4结果可见，温度为20℃时，包埋率是较低的，主要因为温度较低时，β-环糊精在水中的溶解度较小，难以提供足够的分子状态的β-环糊精与黄酮分子形成微胶囊，并且随着温度的升高，可以提高壁材成膜的速度，所以反应刚开始时，提高温度有利于微胶囊的形成，所以温度为40℃时包埋率最高。当搅拌温度高于40℃时，包埋率下降，这可能是因为包合反应是个放热反应，因此温度低有利于包埋向正方向进行，搅拌温度增高，体系的总热量不断增加，这不利于包埋反应，从而影响了包埋效果，导致包埋率下降。

2.5正交试验结果

图4 搅拌温度对微胶囊化的影响Fig.4　Effects of stiring temperature on microencapsulation

通过单因素试验，确立了在各个因素中微胶囊化的较佳水平，在此基础上，进一步优化考察范围，以便确立最佳的工艺水平条件。试验结果如表1所示。

表1正交试验结果Table 1　Result of orthogonal test

表2方差分析Table 2　Variance analysis

从试验结果中得出，影响红枣黄酮微胶囊包埋率的因素依次为：芯壁比>搅拌时间>搅拌温度>壁材浓度，最佳因素水平为A2B2C3D1所以制备红枣黄酮微胶囊的最佳工艺条件为：芯壁比为1∶1.5，搅拌时间为50 min，β-CD浓度14%，搅拌温度30℃，其包埋率可达到45.2%。经表2，方差分析后，可以得出芯壁比对微胶囊化影响较为显著。

3　结论

采用分子包埋法制备红枣黄酮微胶囊，工艺简单合理，成本较低。选用β-CD为壁材，能够达到较好的微胶囊化效果。红枣黄酮微胶囊化的优化条件为：芯壁比为1∶1.5，搅拌时间为50 min，β-环糊精浓度14%，搅拌温度30℃，包埋率可达到45.2%，红枣黄酮微胶囊产品为淡黄色粉末。

参考文献：

[1]王军,张宝善,陈锦屏.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]陈梅香,张雅稚.用分子包埋法对BHT进行微胶囊化研究及应用[J].肉类研究,2007(3):22-27

[3]陈发河,吴光斌,陈志辉.天然胡萝卜素β-环糊精微胶囊制备工艺的研究[J].中国食品学报,2006,6(1):110-115

[4]王永涛,张桂,赵国群.洋葱皮黄酮微胶囊技术研究[J].食品工业科技,2010,31(1):291-293

[5]鲁晓翔,陈甲,连喜军,等.玉米须黄酮微胶囊制备条件的研究[J].食品科学,2007,28(9):132-136

[6] 高晗,孙俊良,刘本国,等.山楂黄酮微胶囊化技术研究[J].食品科学,2009,30(16):86-88

[7]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

DOI：10.3969/j.issn.1005-6521.2015.23.018

收稿日期：2014-04-21

基金项目：浙江大学馥莉食品研究院基金资助项目（KY201404）；塔里木大学校长基金硕士项目（TDZKSS201109）；国家星火计划项目（2012GA891023）；兵团科技支疆计划项目（2013AB023）

作者简介：张春兰（1979—），女（汉），副教授，硕士，研究方向：食品科学与天然产物。

*通信作者

Study on Microencapsulation Conditions of Flavonoids from Chinese dates

ZHANG Chun-lan1，2，ZHOU Jie1，WANG Li-ling1，2，BAI Hong-jin1，*
（1.College of Life Sciences Tarim University，Alar 843300，Xinjiang，China；2.Production&Construction Group Key Laboratory of Special Agricultural Products Further Processing in Southern Xinjiang，Alar 843300，Xinjiang，China）

Abstract：To explore the microencapsulation parameters of Chinese dates flavonoids，the impacts of betacyclodextrin concentration，the proportion of core material and wall material，stiring time and temperature on the microencapsulated effect were studied using Chinese dates flavonoids as the core materials.The results showed that the optimum conditions are as follows：the ratio of core material and wall material is 1∶1.5（w∶w），betacyclodextrin concentration 14%，the stiring temperature 30℃for 50 min.The embedding rate could reach 45.2%in the optimum conditions.

Key words：flavonoids；microencapsulation；beta-cyclodextrin