白木通籽油微膠囊質量評價及穩定性研究

阮 霞 蔣 巖 趙 強 熊 華

朱雪梅 史 卿 王深旗 白春清

（南昌大學食品科學與技術國家重點實驗室，江西 南昌 330047）

白 木 通 ［Akebia trifoliata （Thunb.） Koidz.var.australis（Diels）Rehd］為木通科木通屬植物，在中國的分布范圍較廣，主要分布在江西、浙江、安徽、湖北、湖南、云南等地［1］。白木通已被收載于2005年版中國藥典（一部），其味苦，性微寒，具有理氣止痛、清心瀉火、疏肝益腎、除煩利尿、通經散瘀之功效［2］。白木通具有很高的營養價值，至少含有17種氨基酸，其中7種是人體必需的氨基酸；含有豐富的Vc和Mg、Na、Fe、K、Ca等礦質元素［3］，因此開發利用白木通具有很大的社會效益和經濟效益。

白木通籽油富含油酸（38.03%）和亞油酸（33.85%）［4］，是一種營養價值很高的新型植物油［5］。白木通籽油中含有大量的不飽和脂肪酸，對氧氣、光照和溫度等因素不穩定，較易被氧化，造成品質下降和營養損失。采用微膠囊技術將白木通籽油作為芯材進行包埋，使其由常溫的液態轉變為固態，可提高產品的貯藏穩定性，便于食品開發和運輸［6－8］。白木通果膠為高甲氧基果膠，具有較好的乳化活性和膠凝性［9］。本試驗以白木通果膠為壁材組分，將白木通籽油制成微膠囊，測定產品的含水量、堆密度、微膠囊化效率、溶解性、吸濕性、粒徑、微觀結構等理化性質，考察微膠囊產品在貯藏期的穩定性。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

白木通籽油：本實驗室自行從江西省山江湖果園基地產白木通中萃取制得；

白木通果膠：本實驗室自制；

麥芽糊精、β－環糊精、酪蛋白：江西維爾寶食品有限公司；

卵磷脂：廣州市海圣生物科技有限公司；

吐溫－80：上海申宇醫藥化工有限公司；

正己烷、石油醚等：分析純，天津市大茂化學試劑廠。

1.2 主要儀器與設備

電子掃描顯微鏡：HITACHI S－570型，日本日立公司；

電熱恒溫鼓風干燥箱：DHG－9240型，江西鼎技科學儀器有限公司；

傅里葉變換紅外光譜儀：Nicolet Nexus 470 型，美國Nicolet公司；

納米粒度分析儀：NICOMP 380／ZLS型，美國PSS公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 白木通籽油微膠囊的制備 根據前期優化試驗結果按比例稱取所需材料，主要壁材為麥芽糊精和酪蛋白，同時將白木通果膠、β－環糊精和穩定劑等溶解于65 ℃的熱水中；隨后將白木通籽油加入到預熱好的卵磷脂和吐溫－80中；油相和水相攪拌混勻，高壓均質后將穩定的乳化液在進風溫度180 ℃、出風溫度100 ℃條件下噴霧干燥即得白木通籽油微膠囊產品。

1.3.2 白木通籽油微膠囊的感官評定 感官評定指標包括產品的外觀、色澤、氣味等性狀。

1.3.3 白木通籽油微膠囊的理化性質

（1）水分含量測定：按GB 5009.3——2010執行。

（2）堆密度的測定：參照文獻［10］。

（3）休止角的測定：參照文獻［11］。

（4）溶解度的測定：按GB／T 5413.29——1997執行。

（5）平均粒度的測定：用蒸餾水溶解微膠囊粉末并稀釋至合適濃度后，采用激光納米粒度儀進行測定。

（6）微膠囊表面油含量測定方法：準確稱取白木通籽油微膠囊產品（m1），將50mL石油醚（沸程30～60℃）分3次加入，將樣品過濾到已恒重的小燒杯（m2）中，收集濾液，放入60 ℃烘箱中烘至恒重（m3）。表面油含量（W1）按式（1）計算。

（7）微膠囊總油含量測定方法：將準確稱取好的微膠囊樣品（m1）放入錐形瓶中，向瓶中加20 mL 熱水，接著加入20mL石油醚充分萃取后，將萃取液轉入已稱重的錐形瓶（m2）中，經旋轉蒸發脫去溶劑后稱重（m3）?？傆秃浚╓2）按式（2）計算。

（8）微膠囊化效率（W）的測定［12］：按式（3）計算。

1.3.4 電子掃描顯微鏡觀察表面形態與內部結構

（1）表面形態觀察：微膠囊粉末經過粘臺，噴金等步驟后，在加速電壓為20kV 的條件下進行觀察。

（2）內部結構觀察：用小刀輕輕切割微膠囊粉末，再將粉末進行粘臺、噴金等步驟，在加速電壓為20kV 的條件下觀察。

1.3.5 紅外光譜測定 稱取1mg干燥的微膠囊粉末，KBr壓片。用傅立葉變換紅外光譜儀進行紅外掃描［13］，掃描范圍400～4 000cm－1，掃描次數32次，分辨率4cm－1。

1.3.6 差示掃描量熱分析 精確稱取5～10mg微膠囊粉末，置于鋁制坩堝底部，壓緊樣品。放入量熱池內，設定起始溫度為20℃，終止溫度為260℃，升溫速率為10℃／min，N2流量為20mL／min。

1.3.7 熱重分析 稱取微膠囊粉末5mg，使粉末平鋪于鋁制坩堝底層。密封后置于量熱池內，同步熱分析儀操作條件：升溫速率為10 ℃／min，N2流量100mL／min。

1.3.8 貯藏期間白木通籽油微膠囊包埋率的變化情況 將新制備的白木通籽油微膠囊產品進行真空包裝處理，常溫下放置180d，每隔30d測定其包埋率。微膠囊包埋率（X）的測定方法根據文獻［14］修改如下：稱取微膠囊樣品（m）約2g，盛于干燥至恒重的錐形瓶（m1）中，加入30mL 石油醚（沸程30～60 ℃），連續振蕩提取15min。用濾紙（m2）過濾樣品，接著用石油醚（10mL）洗滌錐形瓶和濾紙。將濾紙和錐形瓶放入60 ℃烘箱中，約20min后取出冷卻稱量（m3）。平行測定3次。

式中：

n—— 配料中芯材的含量。

2 結果與討論

2.1 白木通籽油微膠囊的感官評定

本實驗室制備的白木通籽油微膠囊產品色澤潔白，顆粒大小均勻，呈粉末狀，無異味。由于微膠囊粉末很細小，在長時間貯藏后稍有粘結現象。

2.2 白木通籽油微膠囊的理化性質

白木通籽油微膠囊的理化性質測定結果見表1。本試驗制備的微膠囊產品的水分含量為2.59%，水分較低，可以防止結塊，易于保存。微膠囊壁材的特性是影響產品堆密度的一個重要因素［15］，微膠囊產品粉粒的堆密度較小，形狀較規則，粒徑分布比較集中，球體間空隙大。試驗制得的微膠囊產品溶解度為95.46%，這使得產品能在熱水中快速溶解。一般來說，粉末的休止角越小，摩擦力越小，而粉末的流動性越好。此外，休止角的大小與產品的形狀、粒徑、含水量等因素密切相關。微膠囊產品的平均粒徑為328.1nm，休止角為41°，具有較好的流動性。

表1 白木通籽油微膠囊的理化性質Table 1 Physicochemical properties of Akebia trifoliatavar.australis seed oil microcapsules

2.3 白木通籽油微膠囊的微觀結構

圖1為以白木通果膠為壁材制備的白木通籽油微膠囊的表面結構掃描電鏡圖。由圖1可知，白木通籽油微膠囊顆粒呈表面光滑的圓球形，無裂痕和破裂現象，囊壁完整性較好，對芯材有較好的保護作用；微膠囊粉顆粒大小不一。部分顆粒表面有凹痕，可能與微膠囊壁材中碳水化合物的含量較高有關［16］。

圖1 白木通籽油微膠囊表面結構掃描電鏡圖Figure 1 SEM observation of surface morphology of Akebia trifoliatavar.australis seed oil microcapsules

圖2為以白木通果膠為壁材制備的白木通籽油微膠囊的內部結構掃描電鏡圖。由圖2可知，微膠囊顆粒是一個空心圓球，內部中心為一個大的空穴，芯材以小液滴狀分散于囊壁內?？昭ǖ男纬墒怯捎趪婌F干燥時蒸汽蒸發或液滴霧化時將空氣包裹在內而造成的［17］。白木通果膠與麥芽糊精和環糊精分子間相互作用時形成了環形狀的微膠囊壁，且厚度分布均勻，結構緊密。微膠囊的掃描電鏡圖表明，實驗室制備的微膠囊質量較高，有較好的微膠囊化效果，儲藏期較長，從而證實了制備方法的合理性。

2.4 白木通籽油微膠囊的紅外光譜

圖2 白木通籽油微膠囊內部結構掃描電鏡圖（×3 000）Figure 2 SEM observation of internal structure of Akebia trifoliatavar.australis seed oil microcapsules

圖3 白木通籽油的紅外光譜Figure 3 FT－IR spectra of Akebia trifoliata var.australis seed oil

圖4 白木通籽油微膠囊的紅外光譜Figure 4 FT－IR spectra of Akebia trifoliata var.australis seed oil microcapsules

白木通籽油的結構特征主要是含有酯基，由圖3和圖4可知，白木通籽油的紅外光譜有在1 747cm－1處羰基C═O強伸縮振動吸收峰，在2 925cm－1附近的─CH2不對稱伸縮振動特征吸收峰，2 855cm－1附近的─CH2對稱伸縮振動吸收峰。圖4表明經過微膠囊化后的產品都存在這些特征吸收峰，說明白木通籽油微膠囊化后對其影響不大，基本保持了白木通籽油的原有結構和營養價值。

2.5 差示掃描量熱分析

微膠囊產品的熱力學特性，如玻璃化轉化溫度和熱溶解溫度等，也會影響微膠囊產品的貯藏穩定性及應用范圍。由圖5可知，白木通籽油微膠囊的玻璃化轉化溫度（Tg）為71.06 ℃，遠高于通常的貯藏溫度（25 ℃），說明微膠囊產品在常溫貯藏時處于玻璃態，貯藏穩定性較好。從另一個吸熱峰可知，白木通籽油微膠囊的熱溶解溫度（Tm）為190.37 ℃，證明微膠囊產品的熱熔解溫度較高，在大部分食品的加工烹調過程中，微膠囊的完整結構能維持良好［18］。

圖5 白木通籽油微膠囊的DSC曲線Figure 5 DSC curve of Akebia trifoliatavar.australis seed oil microcapsules

2.6 熱重分析

由圖6 可知，白木通籽油在16～50 ℃時，質量略微損失，失重率為2.61%，這是由樣品水分損失而引起的。50～220 ℃樣品發生少量分解失重，失重率為3.81%，這可能是由于油脂緩慢氧化分解所致。在220～380 ℃階段，樣品失重曲線斜率迅速增加，失重率為70.67%，這可能是由于白木通籽油的高溫降解產生的。溫度高于380 ℃，油脂氧化反應漸漸終止。圖6表明白木通籽油在220 ℃以下比較穩定，熱氧化穩定性較好［4］。

圖6 白木通籽油的熱重分析圖Figure 6 TG／DTG curve of Akebia trifoliata var.australis seed oil

由圖7可知，白木通籽油微膠囊的TG 曲線具有5個失重臺階。第1個階段為27～120 ℃，產品失重較慢，失重率為2.84%，這主要是微膠囊中的水分損失所致，與微膠囊產品所測得水分含量（2.59%）一致。第2 個階段為120～252 ℃，產品失重幅度增大，失重率為16%，可能是產品中的結合水和揮發性分解物的損失。第3 個階段為252～340 ℃，產品失重幅度加劇，失重率為36.43%，說明產品開始發生熱分解反應，可能是由微膠囊壁材降解所致。第4、第5個階段為340～460 ℃，失重率為28.53%，主要是由于微膠囊壁材分解后而使芯材暴露，導致白木通籽油的降解和斷裂。當溫度低于340 ℃時，微膠囊產品中的白木通籽油幾乎不發生分解，試驗結果說明微膠囊壁對芯材有保護作用，減少了白木通籽油的熱降解。

圖7 白木通籽油微膠囊的熱重分析圖Figure 7 TG／DTG curve of Akebia trifoliata var.australis seed oil microcapsules

2.7 貯藏期間白木通籽油微膠囊包埋率的變化

包埋率是產品包埋效果的重要評價指標之一，包埋率高則說明裸露于產品表面的芯材少，有助于產品的貯藏。

由表2可知，以白木通果膠為壁材之一制備的白木通籽油微膠囊的包埋率為90.35%，貯藏180d后，微膠囊的包埋率為88.51%，包埋率的變化較小。試驗結果說明制備的白木通籽油微膠囊的囊壁致密性較好，具有較強的耐環境變化能力，貯藏穩定性好。

表2 白木通籽油微膠囊包埋率Table 2 The encapsulation efficiency of Akebia trifoliata var.australis seed oil microcapsules

3 結論

本試驗制備的白木通籽油微膠囊粉末色澤潔白，顆粒大小均勻，微膠囊化效率為90.35%，含水量為2.59%，溶解度為95.46%，平均粒徑為328.1nm，其余各項指標均符合微膠囊產品的品質要求。掃描電鏡結果表明白木通籽油微膠囊囊壁厚度均勻，結構緊密，包埋效果較好。紅外光譜結果顯示，芯材白木通籽油受微囊化的影響不大，其原有結構和營養價值得到了較好的保留。差示掃描量熱分析表明，白木通籽油微膠囊的玻璃化轉變溫度為71.06 ℃，熱溶解溫度為190.37 ℃，表明白木通籽油微膠囊在常溫貯藏時處于玻璃態，能穩定儲藏。熱重分析結果表明微膠囊產品包埋效果良好，熱穩定性高。真空包裝的微膠囊產品常溫貯藏180d后，包埋率變化不大，說明產品具有較好的貯藏穩定性。

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