花青素微球制备及在酸乳中的应用

陈 鹏，王 卉，白 燕

（海南热带海洋学院食品科学与工程学院，海南 三亚 572022）

花青素是一类水溶性天然色素，普遍存在于植物中，属黄酮类化合物。花青素具有抗氧化性，能够强效清除自由基，预防心脑血管疾病和抑制肿瘤细胞发生。花青素在食品中可作为营养强化剂，还可作为食品防腐剂，也可作为食品着色剂应用于饮料和食品中[1-3]。但是，花青素易受光、pH值、氧气、金属离子、温度等环境因素影响而发生降解或褪 色[4]。将花青素包埋在微球中可以避免接触外界环境，提高其生物利用率和稳定性[5-6]。海藻酸钠可以用于制备凝胶微球，具有亲水性、增稠性、稳定性、成膜性、在钙离子中胶凝性等特性。利用海藻酸钠的性质，将花青素溶在海藻酸钠中，采用锐孔法制备花青素微球，提高花青素的稳定性，该方法反应快、操作简便[7-8]。

随着消费者对饮食健康的观念不断增强，对食品的营养价值越来越重视。酸乳是一种营养丰富、有益肠道健康和优良风味的发酵乳制品，受到人们喜爱[9-10]。将花青素等具有生物活性的物质应用于酸乳中，发挥其活性功能作用是目前研究的热点[11-12]。

采用海藻酸钠包埋花青素，制备花青素微球，研究制备条件对花青素微球包封率和产率的影响，将花青素微球应用于酸乳中，增加酸乳的营养价值，且赋予产品独特色泽和口感，为开发具有功能特性的花青素酸乳提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

花青素，河南豫中生物工程有限公司提供；海藻酸钠，上海麦克林生化科技有限公司提供；酸奶发酵菌粉，昆山佰生优生物科技有限公司提供；其他试剂为分析纯。

JY99-IIDN型高速分散器，宁波新芝生物科技股份有限公司产品；TMS-Pilot型食品物性检测仪，美国FTC产品；LT-DBXF型精密可编程热风循环烘箱，立德泰勀〈上海〉科学仪器有限公司产品；HWS-26型超级恒温水浴槽，金力永磁坛市盛蓝仪器制造有限公司产品；T6型紫外可见光分光光度计，北京普析通用仪器有限责任公司产品；PHSJ-4A pH计，上海雷磁仪器有限公司产品。

1.2 试验方法

1.2.1 反应条件对花青素微球制备的影响

（1）微胶囊的制备方法。配制一定浓度的海藻酸钠溶液，加入花青素，将混合溶液高速分散1 min后，用注射器在高于液面50 cm处滴入氯化钙溶液中，静置成型一段时间后，用去离子水清洗，在40℃下干燥12 h。

（2）海藻酸钠质量分数的选择。花青素添加量为海藻酸钠质量的40%，CaCl2质量分数3%，微球成型时间2 h，选取海藻酸钠质量分数分别为1.0%，1.5%，2.0%，2.5%，3.0%制备微球。

（3）CaCl2成型溶液质量分数的选择。海藻酸钠质量分数2%，花青素添加量为海藻酸钠质量的40%，微球成型时间2 h，选取CaCl2质量分数分别为1%，2%，3%，4%，5%制备微球。

（4）花青素添加量的选择。海藻酸钠质量分数2%，CaCl2质量分数3%，微球成型时间2 h，选取花青素添加量分别为海藻酸钠质量的30%，35%，40%，45%，50%制备微球。

（5）微球成型时间的选择。海藻酸钠质量分数2%，花青素添加量为海藻酸钠质量的40%，CaCl2质量分数3%，微球成型时间分别为0.5，1.0，2.0，3.0，4.0 h制备微球。

1.2.2 花青素微球包埋率和装载量的测定

以V（盐酸）∶V（甲醇）=1∶9作为溶剂，采用紫外分光光度计于波长520 nm处测定微球中花青素的含量，绘制花青素浓度与吸光度的标准曲线。

准确称取1 g微球，用盐酸-甲醇溶剂清洗后抽滤，测定滤液吸光度，由标准曲线计算微球表面花青素的含量。

准确称取1 g微球，将微球碾碎成粉状后用盐酸-甲醇溶剂溶解，在4℃下静置2 h，然后抽滤，测定滤液吸光度，由标准曲线计算微球总花青素含量。

1.2.3 花青素微球酸乳的制作

在酸乳瓶中放入鲜牛奶200 mL，加入20 g白砂糖和一定量的花青素微球（分别为100 g牛奶中添加的0，0.05，0.10，0.15，0.20 g），搅拌均匀，冷却至室温，加乳酸菌粉0.3 g，将酸乳瓶密封好后，于酸奶机中43℃下发酵7 h。

1.2.4 花青素微球酸乳的感官评价

分别以色泽、滋味和组织状态对花青素酸乳进行感官评分，由10位随机的男女组成，用综合评分的平均值作为感官评定的指标，满分为100分。

花青素微球酸乳感官评价标准见表1。

表1 花青素微球酸乳感官评价标准

1.2.5 花青素微球对酸乳pH值的影响

采用pH计测定不同花青素微球添加量酸乳的pH值。每组试验重复测定3次。

1.2.6 花青素微球酸乳在4℃储存中pH值的变化

将制备的花青素微球酸乳置于4℃条件下存放，每5 d测量1次pH值，使用pH计测量pH值。

2 结果与分析

2.1 海藻酸钠质量分数对微球制备的影响

海藻酸钠质量分数在1%，2%，3%条件下制备的湿微球照片见图1。

图1海藻酸钠质量分数在1%，2%，3%条件下制备的湿微球照片

由图1可知，当海藻酸钠质量分数较低时，微球不易凝固，表面软塌，干燥后不呈球形，呈扁平状。当海藻酸钠质量分数较高时，滴出的微球有严重的拖尾现象，类似小蝌蚪形，当海藻酸钠质量分数为2%时，微球形状规整，呈球形，且粒径大小均匀，微球之间没有粘连。

不同海藻酸钠质量分数对包封率和产率的影响见图2。

由图2和图3可知，随着海藻酸钠质量分数逐渐增加，包封率和产率也逐渐变大，但海藻酸钠质量分数超过2.5%时，包封率又降低，综合图1的制备条件，采用质量分数为2%的海藻酸钠溶液制备微球。

图2 不同海藻酸钠质量分数对包封率和产率的影响

2.2 CaCl2质量分数对微球制备的影响

不同氯化钙质量分数对包封率和产率的影响见图3。

图3 不同氯化钙质量分数对包封率和产率的影响

由图3可知，随着CaCl2质量分数的增加，包封率和产率逐渐增加，当质量分数为3%时，包封率和产率最高，当CaCl2质量分数继续升高，包封率和产率略微降低。CaCl2质量分数太小时，对海藻酸钠凝固效果不好，导致包封率和产率降低，但CaCl2质量分数过大时，包封率和产率也会下降。

2.3 花青素添加量对微球制备的影响

不同花青素添加量对包封率和产率的影响见图4。

图4 不同花青素添加量对包封率和产率的影响

由图4可知，随着花青素添加量的增加，包封率和产率也相应增加，但当花青素添加量超过40%时，包封率和产率逐渐降低，由于花青素添加量过大时，花青素处于饱和状态，过多的花青素无法包埋，溢出微球外壁，造成浪费。所以选择40%花青素添加量制备微球。

2.4 成型时间对微球制备的影响

不同成型时间对包封率和产率的影响见图5。

图5 不同成型时间对包封率和产率的影响

由图5可知，随着成型时间加长，包封率和产率逐渐增加，当成型时间为2 h时，包封率和产率达到最大，但成型时间再加长，包封率和产率随之降低。成型时间过少，微球不完全定型，导致包封率和产率不高，但成型时间过长，包封率和产率也会下降，所以选择2 h成型时间来制备微球。

2.5 花青素微球添加量对酸乳感官评价分析

花青素微球应用在酸乳上的成品图见图6，不同花青素微球添加量对酸乳感官评分的影响见图7。

图6 花青素微球应用在酸乳上的成品图

图7 不同花青素微球添加量对酸乳感官评分的影响

由图6可知，花青素微球分散在酸乳中，并没有改变酸乳的外观和特性，花青素没有泄漏出来，说明花青素微球在酸乳发酵过程中是稳定的。由图7可知，花青素微球在100 g酸奶中添加量为0.1 g时，感官评分最高，添加量继续增加，会导致酸乳口感下降，但添加剂太少，达不到花青素的营养效果。

2.6 花青素微球酸乳pH值的变化

不同花青素微球添加量对酸乳感官评分的影响见图8，不同花青素微球添加量对酸乳pH值的影响见图9。

图8 不同花青素微球添加量对酸乳感官评分的影响

图9 不同花青素微球添加量对酸乳pH值的影响

由图8可知，随着花青素微球添加量增大，酸乳pH值逐渐下降，且下降速率减慢，说明花青素微球能促进乳酸菌的发酵，从而增加酸乳的酸度。

在酸乳中添加0.15%的花青素微球，于4℃条件下储存。由图9可知，2种酸奶的pH值随着储存时间增加而有所下降，这是由于刚发酵好的酸乳中还有较多活的乳酸菌，在储存过程中，乳酸菌继续缓慢产生乳酸，导致酸乳pH值逐渐降低，花青素微球能促进乳酸菌的发酵，增加酸乳的酸度，使花青素微球酸乳pH值低于酸乳，但这个变化是比较小且可接受的。

3 结论

以海藻酸钠作为壁材制备花青素微球，考查海藻酸钠质量分数、CaCl2质量分数、花青素添加量和微球成型时间4个因素对包封率和产率的影响，确定花青素微球制备的最佳条件为海藻酸钠质量分数2%，CaCl2质量分数3%，花青素添加量为海藻酸钠的40%，微球成型时间2 h。在基础酸乳的配方上，加入花青素微球，考查花青素微球的添加量对酸乳的品质影响，花青素微球在酸乳发酵过程中是稳定的，花青素微球在酸乳的最佳添加量为0.15%时，感官评分最高，酸乳pH值随着花青素微球添加量增大而有所降低，且于4℃条件下储存过程中，pH值随着储存时间增加而有所下降，说明花青素微球能促进乳酸菌的发酵。