吳 越，楊 軍，王 琦，江 娜，陶 陽(yáng)，韓永斌

?

貯藏時(shí)間和溫度對(duì)藍(lán)莓花色苷微膠囊品質(zhì)的影響

吳 越，楊 軍，王 琦，江 娜，陶 陽(yáng)，韓永斌※

（南京農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科技學(xué)院，農(nóng)業(yè)部農(nóng)畜產(chǎn)品加工與質(zhì)量控制重點(diǎn)開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室，南京 210095）

為了探究貯藏時(shí)間和溫度對(duì)藍(lán)莓花色苷微膠囊品質(zhì)的影響，確定適宜的貯藏條件，該文研究微膠囊在-18、4 和25 ℃下，貯藏6個(gè)月期間品質(zhì)的變化。結(jié)果表明，以乳清蛋白聯(lián)合多糖為壁材的微膠囊能確保貯藏期間花色苷被高效包封。貯藏期間微膠囊品質(zhì)的下降可能是因分子間相互作用力減弱所致。貯藏3～4月間，微膠囊玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化溫度出現(xiàn)大幅下降（<0.05），粉體穩(wěn)定性變差。與其他貯藏溫度相比，-18 ℃下貯藏可抑制微膠囊分子間相互作用力的減弱，使其具有更高的包埋產(chǎn)率（<0.05）和釋放率（<0.05），保留更多的花色苷（<0.05）和其他酚類(lèi)物質(zhì)（<0.05）從而增強(qiáng)抗氧化活性（<0.05）。因此，花色苷微膠囊較適宜的貯藏時(shí)間為3個(gè)月，貯藏溫度為-18 ℃。研究結(jié)果可為微膠囊的貯藏和應(yīng)用提供理論依據(jù)。

貯藏；品質(zhì)控制；溫度；時(shí)間；花色苷；微膠囊；粉體特性

0 引 言

藍(lán)莓花色苷是一類(lèi)天然的水溶性多酚類(lèi)物質(zhì)，具有抗衰老、抗癌、抗炎癥、促進(jìn)視紅素再合成、提高免疫力等多種生理功效[1-3]。因此，花色苷被廣泛應(yīng)用于食品、化妝品及醫(yī)藥等領(lǐng)域。花色苷的穩(wěn)定性易受多種環(huán)境因素的影響，如pH值、溫度、氧氣、酶和光照等[4]，因而不耐貯藏。微膠囊是由壁材和芯材組成的具有半透性或密封性的微小粒子，能夠保護(hù)功能性成分和隔離物料間的相互作用[5]。已有研究表明，花色苷經(jīng)微膠囊化后能顯著提高其貯藏穩(wěn)定性[6]。

目前，關(guān)于以多糖為壁材的花色苷微膠囊貯藏品質(zhì)的研究已有報(bào)道[6-7]，但此類(lèi)花色苷微膠囊在貯藏過(guò)程中易出現(xiàn)吸濕、結(jié)塊等問(wèn)題，引起品質(zhì)下降，而其機(jī)理尚不明確。據(jù)報(bào)道，乳清蛋白可以通過(guò)疏水作用力與花色苷結(jié)合[8]，因而其具有更好的包埋效果[9]。然而，以乳清蛋白聯(lián)合多糖為壁材的花色苷微膠囊貯藏品質(zhì)的研究還未見(jiàn)報(bào)道。因此，本試驗(yàn)以乳清蛋白-麥芽糊精--環(huán)糊精- 阿拉伯膠作為包埋壁材，制備藍(lán)莓花色苷微膠囊，研究其在25、4和-18 ℃下貯藏6個(gè)月過(guò)程中品質(zhì)的變化及其原因，以期為花色苷微膠囊的保藏和應(yīng)用提供理論依據(jù)，指導(dǎo)花色苷微膠囊的實(shí)際生產(chǎn)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試藍(lán)莓品種“兔眼”由江蘇伊云貝爾飲料股份有限公司提供。麥芽糊精(DE-21)、-環(huán)糊精、乳清蛋白、阿拉伯膠均為食品級(jí)。矢車(chē)菊素-3-氧-葡萄糖苷、錦葵色素-3-葡萄糖苷、錦葵色素-3-阿拉伯苷和芍藥素-3-葡萄糖苷標(biāo)準(zhǔn)品均購(gòu)自美國(guó)Sigma公司。

1.2 主要儀器與設(shè)備

LabSwift便攜式水分活度儀（瑞士Novasina公司）；UV9100系列紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)（北京萊伯泰科有限公司）；LGJ-10B型冷凍干燥機(jī)（北京四環(huán)科學(xué)儀器廠有限公司）；DSC-60型DSC儀器（日本島津公司）；Agilent 1200高效液相色譜儀（美國(guó)安捷倫公司）；EVO-LS10掃描電子顯微鏡（德國(guó)卡爾蔡司公司）。

1.3 藍(lán)莓花色苷提取物制備

參考Cui等[10]方法。藍(lán)莓打漿后，于25 ℃料液比 1:4 kg/L甲醇溶液（含體積分?jǐn)?shù)1% HCl）中浸提24 h，5 000 r/min離心10 min取上清液，40 ℃旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)得花色苷提取物濃縮液，按體積比1∶1加入乙酸乙酯萃取，萃取液經(jīng)AB-8樹(shù)脂純化后，在干燥室壓力0.004 5 MPa、冷阱溫度-57 ℃下真空冷凍干燥48 h得藍(lán)莓花色苷粉末。

1.4 藍(lán)莓花色苷微膠囊的制備

前期試驗(yàn)得包埋劑最優(yōu)質(zhì)量比為麥芽糊精（maltodextrin，MD）：-環(huán)糊精（-cyclodextrin，-CD）：乳清蛋白（whey protein isolate，WPI）：阿拉伯膠（gum arabic，GA）為3.1∶9.0∶86.7∶1.2，此時(shí)包埋效率（encapsulation efficiency，EE）和包埋產(chǎn)率（encapsulation productivity，EP）分別達(dá)82.93%與97.15%。

花色苷微膠囊制備參考Khazaei等[6]方法并適當(dāng)改進(jìn)。按上述比例將包埋劑于料液比1∶1.5 kg/L蒸餾水中攪拌均勻，混合液于4 ℃水合24 h。添加花色苷粉末使其與包埋劑質(zhì)量比為1∶4，磁力攪拌器混勻（120 r/min），用2 mol/L HCl調(diào)pH至2.0。微膠囊混合液隨即在25 ℃功率63.0 W/L超聲5 min。超聲后，在干燥室壓力0.004 5 MPa、冷阱溫度-57 ℃下真空冷凍干燥48 h。所得微膠囊經(jīng)研磨后，過(guò)0.71 mm濾塞，等質(zhì)量分裝在鋁箔袋內(nèi)，密封包裝后分別避光貯藏于-18、4和25 ℃，于第0、1、2、3、4、5、6個(gè)月取樣檢測(cè)相關(guān)指標(biāo)。

1.5 測(cè)定指標(biāo)與方法

1.5.1 水分活度

LabSwift便攜式水分活度儀測(cè)定水分活度。

1.5.2 吸濕性和結(jié)塊性

取1 g微膠囊樣品于25 ℃含飽和氯化鈉溶液的密閉干燥器內(nèi)測(cè)定吸濕性[11]。吸濕性結(jié)果以吸濕平衡時(shí)100 g微膠囊所吸收水分的質(zhì)量表示。

樣品吸濕平衡后置于70 ℃烘箱內(nèi)12h，干燥樣過(guò)300目篩，振蕩5 min后測(cè)定結(jié)塊性[12]。結(jié)塊性結(jié)果以未過(guò)篩樣品質(zhì)量占干燥樣質(zhì)量的百分比表示。

1.5.3 總酚含量

總酚測(cè)定采用福林酚比色法[13]。取0.5 mL待測(cè)樣液或標(biāo)樣，加入1 mL 0.1 mol/L福林酚試劑，反應(yīng)8 min后加入1.5 mL飽和Na2CO3溶液，顯色1 h，765 nm處測(cè)定吸光值。微膠囊中總酚含量以沒(méi)食子酸當(dāng)量計(jì)算，單位為g/g。

1.5.4 總單體花色苷含量

依照Yousefi等[14]方法，稱(chēng)取0.5 g微膠囊溶于20 mL體積分?jǐn)?shù)60%乙醇溶液，10 000 r/min離心5 min，取上清液為待測(cè)樣液，分別在pH值1.0和4.5的緩沖液中測(cè)定510 nm和700 nm處的吸光值。

TMAC=（1）

式中為吸光值，=(510-700)pH1.0-(510-700)pH4.5；M為矢車(chē)菊素-3-葡萄糖苷的分子量449.2；D為樣品的稀釋倍數(shù)；為樣液體積，L；為矢車(chē)菊素-3-葡萄糖苷的摩爾吸光值26 900；為微膠囊粉末的質(zhì)量，g；TMAC為花色苷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，mg/g。

1.5.5 包埋效果

微膠囊包埋效果用包埋效率[15]、包埋產(chǎn)率[15]和在水中的釋放率[16]3個(gè)指標(biāo)評(píng)定。計(jì)算公式如下：

EE=(1-uE/E)×100% （2）

EP=E/e×100% （3）

RE=(el/E)×100% （4）

式中uE為微膠囊溶于無(wú)水乙醇中的花色苷質(zhì)量分?jǐn)?shù)，mg/g；E為微膠囊中總花色苷質(zhì)量分?jǐn)?shù)，mg/g；e為花色苷提取物中花色苷質(zhì)量分?jǐn)?shù)，mg/g；elE為水中微膠囊釋放的花色苷質(zhì)量分?jǐn)?shù)，mg/g；EE為包埋效率，%；EP為包埋產(chǎn)率，%；RE為釋放率，%。

1.5.6 抗氧化能力

ABTS+清除自由基能力(ABTS radical scavenging assay)：將2,2-聯(lián)氮-二(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)二銨鹽(2,2'-azinobis-(3-ethylbenzthiazoline-6-sulphonate), ABTS）與過(guò)硫酸鉀分別溶解后再混合，制成儲(chǔ)備液（終濃度為7 mmol/L與 2.45 mmol/L），25 ℃下避光靜置16 h。測(cè)定時(shí)，儲(chǔ)備液用0.2 mol/L，pH值7.4的磷酸鹽緩沖液稀釋至734 nm處吸光值為0.70±0.02，將其作為測(cè)定液。取0.2 mL待測(cè)樣液與3.8 mL 測(cè)定液混合，6 min后測(cè)定734 nm處的吸光值，計(jì)算樣品的Trolox當(dāng)量[17]。

鐵離子還原能力（ferric iron reducing antioxidant power, FRAP）：將10 mmol/L 2,4,6-三吡啶基三嗪（2,4,6-tris(2-pyridyl)-s-triazine, TPTZ）溶液（40 mmol/L HCl），20 mmol/L FeCl3溶液，0.2 mol/L pH值3.6的乙酸緩沖液按體積比1∶1∶10混合，37 ℃反應(yīng)1 h得測(cè)定液。取稀釋4倍后的待測(cè)樣液0.4 mL與3 mL測(cè)定液混合，37 ℃反應(yīng)30 min，測(cè)定593 nm處的吸光值，計(jì)算樣品的Fe2+當(dāng)量[18]。

1.5.7 玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化溫度

稱(chēng)取2 mg微膠囊粉末于鋁坩堝內(nèi)，差示掃描量熱儀以10 ℃/min在0～250 ℃內(nèi)進(jìn)行掃描。

1.5.8 微膠囊微觀形態(tài)

取適量的微膠囊粉末，粘附在電鏡專(zhuān)用的銅臺(tái)上，鍍一層15 nm導(dǎo)電金膜后，在工作條件為加速電壓20 kV，放大倍數(shù)×500的掃描電鏡下觀測(cè)。

1.5.9 紅外光譜分析

取1 mg微膠囊與100 mg KBr混合研磨，壓片，在4 000～400 cm-1范圍內(nèi)掃描紅外光譜。

1.5.10主要單體花色苷含量

參考Cui等[10]方法并適當(dāng)改進(jìn)。待測(cè)樣液過(guò)0.22m水性濾膜。液相條件：Agilent TC-C18柱（4.6 mm× 250 mm，5m），柱溫30℃，流速：0.8 mL/min，以質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.5%三氟乙酸（A）和乙腈（B）為流動(dòng)相，梯度洗脫程序?yàn)椋?~5 min，10%～12% B；5～14 min，12%～13% B；14～16 min，13%～14% B；16~18 min，14%～16% B；18～19 min，16%～18% B；19～22 min，18%～22% B；22～35 min，22%～30% B。檢測(cè)波長(zhǎng)520 nm，進(jìn)樣量：25L。

1.6 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

試驗(yàn)設(shè)3次重復(fù)，采用SPSS 16.0和Origin 8.0統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與圖形處理，顯著性檢驗(yàn)分別在0.05水平上進(jìn)行。

2 結(jié)果與分析

2.1 貯藏過(guò)程中藍(lán)莓花色苷微膠囊的基本理化特性變化

表1顯示了不同貯藏條件下微膠囊基本理化特性的變化情況。與貯藏前相比，微膠囊的水分活度和吸濕性均無(wú)明顯變化（>0.05）。水分活度是貯藏中主要的控制參數(shù)之一，低水分活度不僅可以抑制微生物生長(zhǎng)，減少酶促反應(yīng)還可以降低氧化作用，有研究表明，當(dāng)水分活度低于0.3時(shí)，可確保粉體的穩(wěn)定性[19]。微膠囊貯藏半年之后水分活度仍低于此值，表明貯藏過(guò)程中較好地控制了外界對(duì)粉體穩(wěn)定性的影響。吸濕性主要與材料自身性質(zhì)及所處的環(huán)境有關(guān)，吸濕性越強(qiáng)越不易貯藏，花色苷微膠囊的吸濕性約為19 g/100 g，Sharma等[20]報(bào)道當(dāng)粉末的吸濕性低于30 g/100 g時(shí)，有利于其長(zhǎng)期貯藏。綜上，花色苷微膠囊在不同溫度下均可被較好的貯藏。

表1 貯藏過(guò)程中花色苷微膠囊粉末的物理化學(xué)特性變化

注：表中*代表<0.05存在顯著性，NS代表>0.05無(wú)顯著性，下同。

Note: * in columns represents significant results (<0.05), and NS represents no significant results (>0.05), the same as below.

貯藏中微膠囊的結(jié)塊性和玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化溫度變化顯著（<0.05）；玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化溫度的降幅隨貯藏溫度的下降而減少（<0.05）。結(jié)塊性主要是由于粉末粒子間的吸附作用導(dǎo)致的粘聚現(xiàn)象[21]，結(jié)塊性的增加將不利于粉體的貯藏。g為材料從非晶態(tài)轉(zhuǎn)化為玻璃態(tài)的溫度，且伴隨著高黏性到低黏性的橡膠狀轉(zhuǎn)化[22]。通常情況下，粉末在低于g值的溫度下貯藏可以增加其穩(wěn)定性，相反則會(huì)導(dǎo)致粉末黏度增加而發(fā)生結(jié)塊[23]。在貯藏前3個(gè)月，微膠囊g值雖有所下降，但仍遠(yuǎn)高于室溫，表明此時(shí)微膠囊仍具有較高的穩(wěn)定性，而自第4個(gè)月起3種貯藏條件下微膠囊的g值均大幅降低。據(jù)報(bào)道，分子鏈的柔順性、分子間作用力及物質(zhì)間的共聚、交聯(lián)程度都將影響g值[24]。因而，貯藏后期g值發(fā)生較大波動(dòng)可能與微膠囊內(nèi)部的結(jié)構(gòu)變化有關(guān)，微膠囊穩(wěn)定性開(kāi)始下降。綜上，微膠囊理想的貯藏時(shí)間可能為3個(gè)月。

2.2 微膠囊貯藏過(guò)程中總酚、總花色苷和單體花色苷含量變化

花色苷等酚類(lèi)物質(zhì)是微膠囊中主要的功能性成分，其含量可反映出微膠囊的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。由圖1可以看出，微膠囊貯藏初期總酚和總花色苷含量波動(dòng)不大，2個(gè)月后開(kāi)始加速下降，總酚降幅低于總花色苷。貯藏后期總酚類(lèi)物質(zhì)和總花色苷的加速降解可能是由于隨著微膠囊玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化溫度的降低，分子間運(yùn)動(dòng)加劇，使得壁材對(duì)總酚類(lèi)物質(zhì)和總花色苷的包埋效果減弱。與總酚類(lèi)物質(zhì)相比總花色苷對(duì)溫度更加敏感[25]，且總花色苷在貯藏過(guò)程中會(huì)逐步降解為小分子的酚酸[26]，這可能是導(dǎo)致總酚下降幅度小的原因。于-18 ℃下貯藏的微膠囊總酚和總花色苷含量均顯著高于其他貯藏溫度（<0.05）。貯藏前4個(gè)月，4 ℃和25 ℃兩者含量之間無(wú)顯著差異（>0.05），至第5~6月時(shí)，僅總酚含量有所差別（<0.05）。這可能是由于微膠囊壁材能夠形成屏障[27]，減少了溫度對(duì)總酚類(lèi)物質(zhì)和總花色苷穩(wěn)定性的影響。

注：圖中不同的小寫(xiě)英文字母表示不同貯藏時(shí)間之間存在顯著性差異（P<0.05）；圖中不同的大寫(xiě)英文字母表示不同貯藏溫度之間存在顯著性差異（P<0.05）。

前期LC-MS對(duì)花色苷提取物鑒定得出所含主要單體花色苷為錦葵色素-3-葡萄糖苷、芍藥素-3-葡萄糖苷、矢車(chē)菊素-3-氧-葡萄糖苷和錦葵色素-3-阿拉伯苷。貯藏期間其含量的變化如表2所示。貯藏前，含量最高單體花色苷為錦葵色素-3-葡萄糖苷，約占總體的69.20%。貯藏6個(gè)月后，4種單體花色苷含量與總花色苷含量相似均顯著減少（<0.05），同溫度下降幅最小的為錦葵色素-3-葡萄糖苷。這可能是由于壁材中的乳清蛋白所含的-乳球蛋白通過(guò)疏水作用力與錦葵色素-3-葡萄糖苷結(jié)合[8]，使其貯藏穩(wěn)定性得以增強(qiáng)。除錦葵色素-3-阿拉伯苷外，其余3種單體花色苷的降幅均隨貯藏溫度的下降而減小（<0.05）。表明低溫有利于抑制貯藏過(guò)程中大部分單體花色苷的降解。

表2 貯藏過(guò)程中微膠囊粉末的單體花色苷含量變化

2.3 微膠囊貯藏過(guò)程中包埋特性變化

微膠囊的包埋效果通過(guò)包埋效率、包埋產(chǎn)率和釋 放率評(píng)價(jià)（表3）。包埋效率可以反映壁材的有效封裝能力[28]。貯藏過(guò)程中微膠囊的包埋效率無(wú)顯著變化（> 0.05）。Hogan等稱(chēng)包埋效率主要受壁材種類(lèi)和壁材中各組分的組成比例影響[29]，當(dāng)包埋效率高于80%時(shí)較好，貯藏中微膠囊的包埋效率均高于97%，表明試驗(yàn)所選壁材種類(lèi)及比例較為適宜，可將花色苷成功封裝于微膠囊內(nèi)部。

微膠囊的包埋產(chǎn)率和釋放率在貯藏過(guò)程中均呈減小趨勢(shì)（<0.05）。其原因可能有兩個(gè)：其一是由于貯藏期間微膠囊的玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化溫度發(fā)生變化，造成微膠囊的穩(wěn)定性下降；其二是有報(bào)道稱(chēng)微膠囊的形成主要依靠分子間的靜電作用力[30]，隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，這種作用力可能會(huì)減弱，使花色苷的包埋效果降低。于-18 ℃下貯藏的微膠囊包埋產(chǎn)率和釋放率均明顯優(yōu)于其他貯藏溫度（<0.05），4 ℃和25 ℃之間沒(méi)有顯著差異（>0.05），與圖1結(jié)果一致，表明-18 ℃可能更適于花色苷微膠囊的貯藏。

表3 微膠囊粉末貯藏過(guò)程中的包埋特性變化

2.4 微膠囊貯藏過(guò)程中抗氧化活性變化

花色苷微膠囊的抗氧化能力通過(guò)ABTS+清除自由基能力和鐵離子還原能力評(píng)定，結(jié)果如表4所示。貯藏過(guò)程中微膠囊的ABTS+清除自由基能力和鐵離子還原能力均呈先上升后下降的趨勢(shì)，在第1個(gè)月達(dá)到最大值，且FRAP值大于ABTS值。不同貯藏溫度之間FRAP值沒(méi)有顯著差異（>0.05），前4個(gè)月僅-18 ℃下貯藏的微膠囊ABTS值明顯大于其他貯藏溫度（<0.05），但至第5個(gè)月時(shí)，4 ℃與25 ℃之間也出現(xiàn)了顯著差異（<0.05）。Silva[31]稱(chēng)植物中主要的抗氧化活性物質(zhì)為花色苷和其他酚類(lèi)化合物。因此，微膠囊貯藏中抗氧化活性的變化可能是因總花色苷和總酚含量的變化引起的。貯藏前期微膠囊中花色苷所降解形成的小分子酚酸使抗氧化能力小幅增加[32]，貯藏后期隨著花色苷等酚類(lèi)物質(zhì)的包埋效果減弱，抗氧化能力加速下降。Machado等[33]指出FRAP的測(cè)定結(jié)果可能比真實(shí)值偏高，因?yàn)镕RAP反映的是化合物將Fe3+還原為Fe2+的能力。而事實(shí)上不僅化合物在被氧化的過(guò)程中將發(fā)生電子轉(zhuǎn)移使Fe3+減少，當(dāng)存在低氧化還原性的金屬時(shí)也同樣可能發(fā)生，這或許是導(dǎo)致所測(cè)得的FRAP值比ABTS值更高的原因。

表4 微膠囊粉末貯藏過(guò)程中的抗氧化性變化

2.5 微膠囊貯藏過(guò)程中的微觀形態(tài)變化

由掃描電鏡結(jié)果可知，微膠囊粒子呈冷凍干燥所致的非晶形玻璃態(tài)[34]（圖2）。這些玻璃態(tài)結(jié)構(gòu)可以保護(hù)芯材中的花色苷，避免其受到溫度和氧氣的影響[35]。由圖2a可見(jiàn)，微膠囊表面有許多微小粒子附著，這可能是由于壁材中的阿拉伯膠增加了微膠囊的易碎性，導(dǎo)致碰撞期間產(chǎn)生了更多微小的粒子[36]。不同溫度下貯藏的微膠囊形態(tài)如圖2b～d所示，貯藏6個(gè)月后微膠囊粒子的體積較貯藏前均有不同程度的增加；微膠囊粒子體積增幅隨貯藏溫度的下降而減小，-18 ℃下增幅最小，4 ℃次之。不同貯藏溫度間粒子體積的差別可能來(lái)源于微膠囊玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化溫度的差異，與25 ℃相比，-18 ℃下的g值更大，表明粒子間的流動(dòng)性更強(qiáng)，不易出現(xiàn)粘聚現(xiàn)象，即體積增幅減小。較低貯藏溫度下更小的粒子體積使得微膠囊具有更大的容積密度，據(jù)報(bào)道容積密度大將有利于花色苷粉末的抗氧化能力增強(qiáng)[21]，這與表3中的結(jié)果一致，即低溫貯藏有利于減小微膠囊粒子抗氧化能力的降幅。

圖2 微膠囊粉末貯藏過(guò)程中的掃描電鏡圖變化

2.6 微膠囊貯藏前后的結(jié)構(gòu)變化

紅外光譜圖表明微膠囊的壁材和芯材之間與壁材和壁材之間均可能發(fā)生相互作用，微膠囊壁材紅外光譜圖如3a所示，花色苷和貯藏前后花色苷微膠囊的紅外光譜如圖3b所示。從圖3b可以看出花色苷提取物在包埋前的主要特征峰在3 393、2 939和1 637 cm-1處。3 393和2 939 cm-1處可能是由于冷凍干燥中提取物中殘留的水份導(dǎo)致了O-H的伸縮振動(dòng)，而1 637 cm-1處和一些位于1 400 cm-1附近的小峰可能與花色苷中苯環(huán)C=C鍵的伸縮振動(dòng)有關(guān)[37]。

圖3 包埋壁材與微膠囊貯藏前后的紅外光譜圖

包埋后，花色苷微膠囊的紅外圖譜表明其內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生了明顯的變化。微膠囊中1 700 cm-1與1 300 cm-1之間和酰胺帶有關(guān)的峰強(qiáng)明顯增加，表明花色苷與壁材成功結(jié)合[38]。1 030 cm-1處峰強(qiáng)也有所增加可能是由于壁材中含有阿拉伯膠。需特別指出的是1 508 cm-1處出現(xiàn)了新的特征峰，這可能是由于微膠囊中芯材與壁材或壁材與壁材之間相互作用導(dǎo)致的。He等[39]研究指出花色苷可能與一些蛋白質(zhì)如酪蛋白結(jié)合，改變蛋白質(zhì)的酰胺I帶、酰胺Ⅱ帶及-螺旋結(jié)構(gòu)。而Klein等[40]發(fā)現(xiàn)乳清蛋白中帶正電的氨基肽可與帶負(fù)電的阿拉伯膠結(jié)合形成凝膠結(jié)構(gòu)。根據(jù)以上結(jié)果，不同壁材組合可能更利于花色苷微膠囊的貯藏。與貯藏前相比，不同溫度下貯藏6月后的微膠囊在1 637、1 508和1 030 cm-1處的峰強(qiáng)均有不同程度的減弱，-18 ℃下的衰減程度低于4和25 ℃，表明壁材與芯材或壁材與壁材之間的相互作用力可能減弱，這一結(jié)果也許是造成包埋效果下降，貯藏后期微膠囊中的花色苷和總酚含量加速減少的主要原因。

3 結(jié) 論

1）藍(lán)莓花色苷微膠囊在貯藏過(guò)程中水分活度和吸濕性均無(wú)明顯變化（>0.05），不同溫度下其均能保持較好的貯藏狀態(tài)。

2）微膠囊在貯藏過(guò)程中玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化溫度顯著下降（<0.05），尤其在3～4月間出現(xiàn)斷崖式下跌（<0.01），但在前3個(gè)月玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化溫度仍遠(yuǎn)高于室溫。因此，理想的貯藏時(shí)間為3個(gè)月。玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化溫度的下降將導(dǎo)致分子間流動(dòng)性減弱，結(jié)塊性增加（<0.05）。與25 ℃和4 ℃相比，-18 ℃更能抑制粒子的粘聚，減緩玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化溫度的下降（<0.05）。

3）紅外光譜圖顯示，花色苷微膠囊化后1 700、1 300與1 030 cm-1處峰強(qiáng)有所增強(qiáng)，1 508 cm-1處出現(xiàn)新的特征峰。與貯藏前相比，不同溫度下貯藏6月后的微膠囊在1 637、1 508和1 030 cm-1處的峰強(qiáng)均有不同程度的減弱，-18 ℃下的衰減程度低于4和25 ℃。

4）貯藏期間微膠囊的單體花色苷、總花色苷和總酚含量總體均呈下降趨勢(shì)（<0.05），總酚的降幅低于花色苷。-18 ℃貯藏能明顯提高總酚和花色苷的穩(wěn)定性（< 0.05），4 ℃和25 ℃相比未有明顯優(yōu)勢(shì)（>0.05）。

5）貯藏中微膠囊的包埋效率無(wú)明顯變化（>0.05），包埋產(chǎn)率和釋放率均顯著下降（<0.05）。與4 ℃和25 ℃相比，-18 ℃貯藏能顯著提高其包埋效果（<0.05）。

6）微膠囊的抗氧化能力隨貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)呈先上升后下降的趨勢(shì)（<0.05）。不同貯藏溫度之間鐵離子還原能力沒(méi)有顯著差異（>0.05），但是，-18 ℃貯藏可以提高微膠囊的ABTS+清除自由基能力（<0.05）。

7）對(duì)玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化溫度、包埋產(chǎn)率、釋放率、ABTS+清除自由基能力、錦葵色素-3-葡萄糖苷含量、芍藥素-3-葡萄糖苷含量和矢車(chē)菊素-3-氧-葡萄糖苷含量而言，貯藏時(shí)間和溫度間存在交互效應(yīng)（<0.05）。

綜上所述，以乳清蛋白聯(lián)合多糖為壁材進(jìn)行花色苷的微膠囊化能確保貯藏期間花色苷被高效包封。藍(lán)莓花色苷微膠囊的較適貯藏時(shí)間為3個(gè)月，較適貯藏溫度為-18 ℃。除降低溫度外，如何增強(qiáng)分子之間的相互作用力以提高微膠囊的貯藏品質(zhì)值得進(jìn)一步研究。該結(jié)果可為花色苷微膠囊的保藏和應(yīng)用提供理論依據(jù)，指導(dǎo)花色苷微膠囊的實(shí)際生產(chǎn)。

[1] Siddiq M, Dolan K D. Characterization and heat inactivation kinetics of polyphenol oxidase from blueberry (L.)[J]. Food Chemistry, 2017, 218(3): 216－220.

[2] Carde?osa V, Girones-Vilaplana A, Muriel J L, et al. Influence of genotype, cultivation system and irrigation regime on antioxidant capacity and selected phenolics of blueberries (L.)[J]. Food Chemistry, 2016, 202(7): 276－283.

[3] Moggia C, Graell J, Lara I, et al. Fruit characteristics and cuticle triterpenes as related to postharvest quality of highbush blueberries[J]. Scientia Horticulturae, 2016, 211(11): 449－457.

[4] Wang H L, Guo X B, Hu X D, et al. Comparison of phytochemical profiles, antioxidant and cellular antioxidant activities of different varieties of blueberry (, spp.)[J]. Food Chemistry, 2017, 217(2): 773－781.

[5] Osorio C, Acevedo B, Hillebrand S, et al. Microencapsulation by spray-drying of anthocyanin pigments from corozo () fruit[J]. Journal of Agricultural & Food Chemistry, 2010, 58(11): 6977.

[6] Khazaei K M, Jafari S M, Ghorbani M, et al. Application of maltodextrin and gum Arabic in microencapsulation of saffron petal’s anthocyanins and evaluating their storage stability and color[J]. Carbohydrate Polymers, 2014, 105(5): 57－62.

[7] Bakowska-Barczak A M, Kolodziejczk P P. Black currant polyphenols: Their storage stability and microencapsulation[J]. Industrial Crops and Products, 2011, 34(2): 1301－1309.

[8] He Z, Zhu H, Xu M, et al. Complexation of bovine-lactoglobulin with malvidin-3-O-glucoside and its effect on the stability of grape skin anthocyanin extracts[J]. Food Chemistry, 2016, 209(10): 234－240.

[9] Tao Y, Wang P, Wang J, et al. Combining various wall materials for encapsulation of blueberry anthocyanin extracts: Optimization by artificial neural network and genetic algorithm and a comprehensive analysis of anthocyanin powder properties[J]. Powder Technology, 2017, 311(3): 77－87.

[10] Cui C, Zhang S M, You L J, et al. Antioxidant capacity of anthocyanins from(Ait.) and identification of the major anthocyanins[J]. Food Chemistry, 2013, 139(1/2/3/4): 1－8.

[11] Fritzen-Freire C B, Prudêncio E S, Amboni R D M C, et al. Microencapsulation of bifidobacteria by spray drying in the presence of prebiotics[J]. Food Research International, 2012, 45(1): 306－312.

[12] Davidov-Pardo G, Arozarena I, Marín-Arroyo M R. Optimization of a wall material formulation to microencapsulate a grape seed extract using a mixture design of experiments[J]. Food Bioprocess Technology, 2013, 6(4): 941－951.

[13] 羅凡，費(fèi)學(xué)謙，李康雄，等. 加工工藝對(duì)油茶籽油氧化穩(wěn)定性及酚類(lèi)物質(zhì)含量的影響[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2016，32(14)：293－299. Luo Fan, Fei Xueqian, Li Kangxiong, et al. Effect of refining process on phenolic compounds and oxidation stabilities in oil-tea camellia seed oil[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2016, 32(14): 293－299. (in Chinese with English abstract)

[14] Yousefi S, Emam-Djomeh Z, Mousavi M, et al. Developing spray-dried powders containing anthocyanins of black raspberry juice encapsulated based on fenugreek gum[J]. Advanced Powder Technology, 2015, 26(2): 462－469.

[15] Zhang L F, Mou D H, Du Y S. Procyanidins: extraction and micro-encapsulation[J]. Journal of the Science and Food and Agriculture, 2007, 87(12): 2192－2197.

[16] Flores F P, Singh R K, Kong F. Physical and storage properties of spray-dried blueberry pomace extract with whey protein isolate as wall material[J]. Journal of Food Engineering, 2014, 137(8): 1－6.

[17] 趙謀明，鄒晶，趙亞琦，等. 脫酰胺與雙酶協(xié)同作用提高小麥面筋蛋白酶解效率[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2016，32(23)：303－308.Zhao Mouming, Zou Jing, Zhao Yaqi, et al. Deamidization and double enzyme synergetic hydrolysis increasing hydrolysis effeciency of wheat gluten[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2016, 32(23): 303－308.(in Chinese with English abstract)

[18] He Z Y, Yuan B, Zeng M M, et al. Effect of simulated processing on the antioxidant capacity and in vitro protein digestion of fruit juice-milk beverage model systems[J]. Food Chemistry, 2015, 175(5): 457－464.

[19] Tonon R V, Brabet C, Pallet D, et al. Physicochemical and morphological characterization of a?ai (Mart.) powder produced with different carrier agents[J]. International Journal of Food Science and Technology, 2009, 44(10): 1950－1958.

[20] Sharma R J, Gupta R C, Singh S, et al. Stability of anthocyanins-and anthocyanidins-enriched extracts, and formulations of fruit pulp of(‘jamun’)[J]. Food Chemistry, 2016, 190(1): 808－817.

[21] Laokuldilok T, Kanha N. Effects of processing conditions on powder properties of black glutinous rice (L) bran anthocyanins produced by spray drying and freeze drying[J]. LWT-Food Science and Technology, 2015, 64(1): 405－411.

[22] Daza L D, Fujita A, Fávaro-Trindade C S, et al. Effect of spray drying conditions on the physical properties of Cagaita (DC.) fruit extracts[J]. Food Bioproducts Processing, 2016, 97(1): 20－29.

[23] Palzer S. The effect of glass transition on the desired and undesired agglomeratoion of amorphous food powders[J]. Chemical Engineering Science, 2005, 60(14): 3959－3968.

[24] Paul George, Leif Lundin, Stefan Kasapis. Effect of thermal denaturation on the mechanical glass transition temperature of globular protein/co-solute systems[J]. Food Hydrocolloids, 2014, 41(12): 156－163.

[25] Fang Z X, Bhandari B. Comparing the efficiency of protein and maltodextrin on spray drying of bayberry juice[J]. Food Research International, 2012, 48(2): 478－483.

[26] Bolli A, Marino M, Rimbach G, et al. Flavonoid binding to human serum albumin[J]. Biochemical and Biophysical Research Communications, 2010, 398(3): 444－449.

[27] He B, Ge J, Yue P, et al. Loading of anthocyanins on chitosan nanoparticles influences anthocyanin degradation in gastrointestinal fluids and stability in a beverage[J]. Food Chemistry, 2017, 221(4): 1671－1677.

[28] Zuhaili I, Idayu M I, Roji S M. Degradation kinetics and color stability of spray-dried encapsulated anthocyanins fromL[J]. Journal of Food Process Engineering, 2012, 35(4): 522－542.

[29] Hogan S A, Mcnamee B F, O'Riordan E D, et al. Microencapsulating properties of sodium caseinate[J]. Journal of Agricultural & Food Chemistry, 2001, 49(4): 1934－1938.

[30] Akhavan M S, Jafari S M, Assadpoor E, et al. Microencapsulation optimization of natural anthocyanins with maltodextrin, gum Arabic and gelatin[J]. International Journal of Biological Macromolecules, 2016, 85(7): 379－385.

[31] Silva N A D, Rodrigues E, Mercadante A Z, et al. Phenolic compounds and carotenoids from four fruits native from the Brazilian Atlantic Forest[J]. Journal of Agricultural & Food Chemistry, 2014, 62(22): 5072－5084.

[32] Karaaslan M, Vardin H, Varlikli?z S, et al. Antiproliferative and antioxidant activities of Turkish pomegranate (L.) accessions[J]. International Journal of Food Science & Technology, 2014, 49(1): 82–90.

[33] Machado A P D F, Pasquel-Reátegui J L, Barbero G F, et al. Pressurized liquid extraction of bioactive compounds from blackberry (L.) residues: a comparison with conventional methods[J]. Food Research International, 2015, 77(11): 675－683.

[34] Anwar S H, Kunz B. The influence of drying methods on the stabilization of fish oil microcapsules: Comparison of spray granulation, spray drying, and freeze drying[J]. Journal of Food Engineering, 2011, 105(2): 367－378.

[35] Roos Y. Characterization of food polymers using state diagrams[J]. Journal of Food Engineering, 1995, 24(3): 339－360.

[36] Mahdavee K K, Jafari S M, Ghorbani M, et al. Application of maltodextrin and gum Arabic in microencapsulation of saffron petal’s anthocyanins and evaluating their storage stability and color[J]. Carbohydrate Polymers, 2014, 105(5): 57－62.

[37] Pappas C S, Takidelli C, Tsantili E, et al. Quantitative determination of anthocyanins in three sweet cherry varieties using diffuse reflectance infrared fourier transform spectroscopy[J]. Journal of Food Composition & Analysis, 2011, 24(1): 17－21.

[38] ?uji? N, Trifkovi? K, Bugarski B, et al. Chokeberry (, L.) extract loaded in alginate and alginate/ inulin system[J]. Industrial Crops & Products, 2016, 86(8): 120－131.

[39] He Z, Xu M, Zeng M, et al. Interactions of milk-and-casein with malvidin-3-O-glucoside and their effects on the stability of grape skin anthocyanin extracts[J]. Food Chemistry, 2016, 199(5): 314－322.

[40] Klein M, Aserin A, Ishai P B, et al. Interactions between whey protein isolate and gum Arabic[J]. Colloids & Surfaces B Biointerfaces, 2010, 79(2): 377－383.

Effects of storage time and temperature on quality of blueberry anthocyanin microcapsules

Wu Yue, Yang Jun, Wang Qi, Jiang Na, Tao Yang, Han Yongbin※

(210095,)

Blueberry has a very rich source of bioactive compounds, including vitamin C and E, and phenolic compounds (anthocyanins). Many studies indicated that anthocyanins are beneficial to human health by reducing the risk of cardiovascular disease and improving vision. However, anthocyanins have a poor stability. Microencapsulation is an effective and promising method to prevent the degradation of functional ingredients. In order to explore the effect of storage time and temperature on the quality of blueberry anthocyanin microcapsules, and find out the appropriate storage conditions, quality evolution of microcapsules stored for 6 months under-18, 4 and 25 ℃ was investigated respectively. The results revealed that there were no significant differences in water activity, hygroscopicity and encapsulation efficiency of encapsulated powders during the storage (>0.05), which meant that anthocyanins were coated successfully in microcapsules using protein-polysaccharide as wall material. However, with the increase of storage time, the caking degree showed a gradual increasing trend (<0.05), although the differences under different temperatures were insignificant (>0.05). It was also found that the glass transition temperature decreased during the storage. One of the most remarkable things was that there was a sharp decrease in the glass transition temperatureof anthocyaninsstored for more than 4 months. During the storage, the total anthocyanins and total phenolics of microcapsules showed a decreasing trend (<0.05), while the latter declined less. Storage under-18 ℃ could increase the stability of anthocyanins and total phenolics obviously (<0.05). It needed to be emphasized that the presence of whey proteins may improve the stability of malvidin-3-glucoside. Scanning electron microscopic images of encapsulated powders showed that particle size increased gradually due to the glass transition temperature declining. This led to antioxidant capacities, measured by ABTS radical scavenging assay and ferric iron reducing antioxidant power, decreased significantly (<0.05). The peak intensity at 1 637, 1 508 and 1 030 cm-1was weakened, which was associated with the possible weakening of the interactions between core and wall materials as well as the interactions among wall materials. Moreover, with the extension of storage time, encapsulation productivity of encapsulated powder and its release rate in water decreased gradually (<0.05), and the encapsulated powder stored under-18 ℃ had a higher encapsulation productivity and release rate in water than others (<0.05). It could be due to that low temperature inhibited the weakening of intermolecular force. In addition, there existed an interaction effect of storage time and temperature on glass transition temperature, encapsulation productivity, release rate in water, value of ABTS and content of monomeric anthocyanins including malvidin-3-glucoside, peonidin-3-glucoside together with cyaniding-3-O-glucoside. Compared with the storage time, storage temperature was a less important factor affecting the stability of blueberry anthocyanin microcapsules. In general, whey protein isolate, maltodextrin,-cyclodextrin and gum arabic are combined as wall materials, for encapsulation can benefit blueberry anthocyanins through alleviating their quality decrease during the storage. Moreover, the weakened interaction force between the molecules possibly causes a decline in the quality of blueberry anthocyanins during the storage. The suitable storage time and temperature are 3 months and -18oC, respectively. This research provides the theoretical basis for the application of blueberry anthocyanin encapsulates.

storage; quality control; temperature; time; anthocyanins; microcapsules; powder property

10.11975/j.issn.1002-6819.2017.08.040

TS201.7

A

1002-6819(2017)-08-0301-08

2016-10-06

2017-03-31

江蘇省農(nóng)業(yè)科技自主創(chuàng)新資金項(xiàng)目（CX151026）；江蘇省產(chǎn)學(xué)研合作項(xiàng)目（BY2015071-05）

吳 越，女，江西九江人，主要從事農(nóng)產(chǎn)品加工及貯藏方面的研究。Emali：2016108019@njau.edu.cn

韓永斌，男，江蘇南京人，教授，博士，主要從事農(nóng)產(chǎn)品加工與綜合利用方面的研究。Emali：hanyongbin@njau.edu.cn

吳 越，楊 軍，王 琦，江 娜，陶 陽(yáng)，韓永斌. 貯藏時(shí)間和溫度對(duì)藍(lán)莓花色苷微膠囊品質(zhì)的影響[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2017，33(8)：301－308. doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2017.08.040 http://www.tcsae.org

Wu Yue, Yang Jun, Wang Qi, Jiang Na, Tao Yang, Han Yongbin. Effects of storage time and temperature on quality of blueberry anthocyanin microcapsules[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2017, 33(8): 301－308. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2017.08.040 http://www.tcsae.org