韓飛 王苗苗 嚴歡

摘要 [目的]建立微膠囊造粒儀法制備黑果枸杞花色苷微膠囊的方法。[方法]通過單因素試驗，考察壁材中海藻酸鈉、明膠、β-環(huán)糊精以及氯化鈣添加量對黑果枸杞花色苷包埋率的影響，采用正交試驗優(yōu)化黑果枸杞花色苷微膠囊的包埋工藝。 [結(jié)果]黑果枸杞微膠囊的最佳制備工藝為海藻酸鈉添加量2.0%，明膠添加量7.0%，β-環(huán)糊精添加量40.0%，氯化鈣添加量2.5%。此條件下制備的微膠囊平均包埋率可達90%。黑果枸杞花色苷微膠囊為圓形球狀的玫紅色顆粒，受強光、溫度的影響，明顯比微膠囊化之前穩(wěn)定。[結(jié)論]該研究可為黑果枸杞花色苷的進一步開發(fā)利用提供參考。

關(guān)鍵詞 黑果枸杞；花色苷；微膠囊造粒儀；正交試驗

中圖分類號 S567.1+9 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2017）34-0074-04

Abstract [Objective]To establish a method for preparing anthocyanin microcapsules of Lycium barbarum L. by microencapsulation granulator. [Method]Through single factor experiment， study the wall material of sodium alginate， gelatin， beta cyclodextrin， and the mass fraction of calcium chloride on Lycium ruthenicum anthocyanins package effect of embedding rate， the optimization of micro encapsulation technology of Lycium ruthenicum anthocyanins in orthogonal test. [Result]The results showed that the optimum preparation conditions of alginate microcapsules were sodium alginate concentration 2.0%， gelatin concentration 7.0%， concentration of βcyclodextrin 40.0%， calcium chloride concentration 2.5%. Under these conditions， the average embedding rate of microcapsules was 90%. The anthocyanin microcapsule of Lycium barbarum L. is a round spherical rose granule， which is obviously stabilized by the influence of light and temperature. [Conclusion]This study can provide reference for further development and utilization of anthocyanins from Lycium barbarum L..

Key words Lycium barbarum L；Anthocyanin；Microcapsule granulator；Orthogonal test

黑果枸杞（Lycium ruthenicum Murr.）為茄科枸杞屬多棘刺灌木，主要分布于我國山西北部、寧夏、甘肅、青海、新疆等省，生長在氣候相對干燥、海拔高的盆地沙漠地帶，是一種珍貴的藥食兩用植物[1]。果實中富含多糖、黃酮、類黃酮[2]、水溶性花色苷，該花色苷具有資源豐富、安全無毒[3]等優(yōu)點。據(jù)報道，黑果枸杞花色苷具有抗氧化[4]、抗衰老[5]、抗輻射[6]、抗疲勞、美容養(yǎng)顏[7]等功效，在食品及藥品方面具有很高的開發(fā)利用價值。但黑果枸杞花色苷與其他天然花色苷一樣，在脫離植物體以后，容易受到光照、溫度、pH 以及氧氣[8]的影響而不穩(wěn)定，大大限制了其應(yīng)用范圍。

微膠囊技術(shù)是一種利用天然或合成高分子材料將固體、氣體等物質(zhì)包埋形成微小粒子的技術(shù)[9-11]。這種技術(shù)能夠?qū)⑺枰竦奈镔|(zhì)與外界分開，從而可以保護原有物質(zhì)的活性，延長儲存時間。被包埋的物質(zhì)稱為芯材，反之稱為壁材。芯材可以為固體、液體、氣體，常用壁材有海藻酸鈉、明膠、β-環(huán)糊精、阿拉伯樹膠和蛋白質(zhì)等[12-13]。海藻酸鈉和β-環(huán)糊精是用途最廣泛的壁材。微膠囊造粒儀采用振動噴嘴技術(shù)，依據(jù)的原理如下：連續(xù)流動的液體在流出噴嘴時，位于噴嘴上方的振動裝置會將液體分成尺寸大小相等的液滴[14]。其中，振動頻率取決于液滴的數(shù)量，噴頭的尺寸取決于液滴的大小，如液滴帶電或尺寸較小可加電壓分離。

筆者以黑果枸杞花色苷為芯材，以海藻酸鈉、明膠、殼聚糖、β-環(huán)糊精為壁材，采用微膠囊造粒儀對黑果枸杞花色苷進行包埋。以包埋率為指標，通過pH 示差法對包埋前后花色苷含量進行測定，研究外界條件對黑果枸杞花色苷穩(wěn)定性的影響，確定最佳制備工藝，從而為黑果枸杞花色苷的進一步開發(fā)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1

原料與主要試劑。黑果枸杞果實采自新疆精河縣；海藻酸鈉：瑞士BUCHI；明膠：北京奧博星生物技術(shù)有限責(zé)任公司；氯化鈣、β-環(huán)糊精、甲酸、無水硫酸鎂，均為國產(chǎn)分析純；試驗用水均為去離子水。

1.1.2 主要儀器設(shè)備。

微膠囊造粒儀（B-395），瑞士BUCHI；紫外可見分光光度計（UV2700），日本島津；純水制備系統(tǒng)（ELIX5），美國密理特公司；冷凍干燥機（ALPHA2-4），德國CHRIST。

1.2 方法

1.2.1 黑果枸杞花色苷的提取。

黑果枸杞花色苷的提取方法參照文獻[15]，方法略有改動。

黑果枸杞經(jīng)流式粉碎機粉碎過 840 μm篩。黑果枸杞粉末經(jīng)過石油醚脫脂后，用75%酸化乙醇（含質(zhì)量分數(shù)0.1%鹽酸）回流提取，50 ℃，1 h，回流提取 2次（物料比1∶20），抽濾，合并濾液，40 ℃減壓濃縮，然后用 D101大孔樹脂純化，用 pH為3.0的緩沖溶液洗脫（2倍柱體積），除去蛋白質(zhì)、糖等雜質(zhì)，30%酸化乙醇洗脫，洗脫液40 ℃減壓濃縮，冷凍干燥機中凍干成紫黑色黑果枸杞花色苷。

1.2.2 黑果枸杞花色苷微膠囊的制備。用高速勻漿機將海藻酸鈉快速分散溶解，75 ℃攪拌加入明膠，待明膠全部溶解以后，冷卻至室溫，加入β-環(huán)糊精，攪拌均勻，待壁材全部溶解后，加入黑果枸杞花色苷充分攪拌混勻后注入注射器中，進行微膠囊造粒。獲得的微膠囊過濾，濾液避光保存，微膠囊蒸餾水沖洗2次，轉(zhuǎn)至冷凍干燥機中凍干，得到的微膠囊為球形顆粒。

1.2.3 pH示差法測定黑果枸杞花色苷含量。

黑果枸杞花色苷的pH示差法測定參照參考文獻[16]，方法略有改動。

配制1.86 g/L pH 為 1.0的 鹽酸氯化鉀緩沖液和54.43 g/L pH 為 4.5 鹽酸醋酸鈉緩沖液。稱取1.00 g微膠囊顆粒于研缽中，充分研細，轉(zhuǎn)至25 mL的比色管中，加入25 mL的 50%乙醇（含1% 甲酸），超聲30 min。分別移取1 mL濾過液和提取液于10 mL比色管中，分別用 pH 1.0和pH 4.5的緩沖液定容，充分搖勻，避光平衡20 min。

分別稱取黑果枸杞花色苷粉末 1 mg用 pH 1.0和pH 4.5的緩沖液溶解定容至10 mL比色管中，以蒸餾水為空白，紫外分光光度計在波長250～600 nm 范圍掃描，分別測定黑果枸杞花色苷在pH 1.0和pH 4.5緩沖液中的最大吸收波長λmax。

1.2.4 微膠囊包埋率的計算。

包埋率是衡量微膠囊化的最直觀的參數(shù)，計算公式參照韓愛芝等[3]的方法略有改動，公式如下：

包埋率（%）=（1-微膠囊表面花色苷含量膠囊中花色苷含量）×100

1.2.5 微膠囊條件優(yōu)化。

1.2.5.1 單因素試驗。

在噴嘴尺寸、攪拌速度、固化時間、注射速度、芯材加入量恒定條件下，分別考察海藻酸鈉、明膠、β-環(huán)糊精、氯化鈣添加量對黑果枸杞花色苷微膠囊化的影響，以包埋率為衡量指標進行單因素試驗。

1.2.5.2 正交試驗。

根據(jù)單因素試驗結(jié)果選擇影響黑果枸杞花色苷微膠囊包埋率的4個因素進行工藝優(yōu)化：海藻酸鈉添加量、明膠添加量、β-環(huán)糊精添加量、氯化鈣添加量，確定3個水平采用L9（34）正交試驗設(shè)計確定最佳包埋條件，正交試驗因素水平設(shè)計見表1。

1.2.6 花色苷微膠囊穩(wěn)定性能測定。

1.2.6.1 熱穩(wěn)定性試驗。

分別稱取 8 份微膠囊顆粒，每份 0.20 g，放在 60 ℃烘箱中，每隔 1 h拿出1份，研缽研細，50%乙醇（含1%甲酸），超聲 30 min。樣品測定方法參照“1.2.3”。

1.2.6.2 光穩(wěn)定性試驗。

分別稱取6份微膠囊顆粒，每份 0.20 g，室溫放置在自然光下，每隔 2 h拿出1份，研缽研細，50%乙醇（含1%甲酸），超聲30 min。樣品測定方法參照“1.2.3”。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗結(jié)果

由圖1可以看出，隨著海藻酸鈉添

加量的增加，包埋率在逐漸增大，當(dāng)添加量超過 2.5%時，包埋率反而下降，原因是海藻酸鈉添加量增大，造成整個體系的黏度變大，壁材和芯材的相遇受阻，導(dǎo)致包埋率下降。從圖1中可以看出，海藻酸鈉添加量應(yīng)該控制在 2.0%左右。從圖2可以看出，隨著明膠添加量的增加，包埋率隨之增加，當(dāng)明膠添加量超過 5%時，包埋率趨于平緩。原因是明膠將海藻酸鈣表面的孔封上，水進入不了微膠囊的內(nèi)部，花色苷可以穩(wěn)定地包埋在微膠囊里。由此得出，明膠的添加量應(yīng)該控制在 7%左右。從圖3可以看出，隨著β-環(huán)糊精的添加量增加，包埋率先增后降，當(dāng)β-環(huán)糊精添加量在 40%的時候，包埋率最大，超過 40%包埋率一路下降，原因與海藻酸鈉一樣，添加量過大造成壁材與芯材相遇受阻，造成包埋率下降。由圖4可以看出，隨著氯化鈣添加量的增加，包埋率先

增后降，在氯化鈣添加量在 2.5%的時候達到最大。這是因為當(dāng)海藻酸鈉、明膠、β-環(huán)糊精的添加量一定時，隨著氯化鈣添加量的增加，形成微膠囊的幾率變大，當(dāng)氯化鈣添加量過大，會造成壁材間接觸變大，芯材與壁材接觸的幾率變小，造成包埋率下降。

2.2 正交試驗

2.2.1 正交試驗設(shè)計與結(jié)果。

基于單因素試驗結(jié)果，選擇對微膠囊包埋率影響最顯著的海藻酸鈉（A）、β-環(huán)糊精（B）、明

膠（C）、氯化鈣（D）的添加量為自變量，以包埋率為指標，設(shè)計了4因素3水平正交試驗，試驗方案及結(jié)果見表2。

由表2可以看出，RA>RD>RB>RC，故A、B、C、D 4個因素中對微膠囊包埋效果的影響順序大小依次為海藻酸鈉添加量、氯化鈣添加量、β-環(huán)糊精添加量、明膠添加量。正交試驗篩選出的最優(yōu)組合為A2B1C3D3，即海藻酸鈉添加量2.0%，β-環(huán)糊精添加量40.0%，明膠添加量7.0%，氯化鈣添加量2.5%。但是此組合在9組試驗中并沒有出現(xiàn)，它比較接近4號試驗，在4號試驗中只有明膠不是處在最好的水平，而且明膠對試驗結(jié)果的影響因素不是太高。從實際測定的4號試驗包埋率結(jié)果看出，4號試驗的包埋率是最大的，這說明正交試驗找出的最好的方案是符合實際的。

2.2.2 驗證試驗。

根據(jù)正交試驗所得模型，固定噴嘴大小、注入速度、攪拌速率，以海藻酸鈉添加量 2.0%，β-環(huán)糊精添加量 40.0%，明膠添加量7.0%，氯化鈣添加量2.5%，以包埋率為衡量指標進行驗證試驗。結(jié)果，黑果枸杞花色苷微膠囊包埋率平均值達（90.21±0.63）%（相對標準偏差0.37%，n=6），與預(yù)測值較為接近，重復(fù)性較好，從而驗證了正交試驗結(jié)果，說明正交試驗結(jié)果可靠。

2.3 微膠囊穩(wěn)定性試驗

根據(jù)正交試驗得到的工藝，制備出的花色苷微膠囊，外觀為粉紅色顆粒，形狀較均勻的球形，無特殊氣味，平均質(zhì)量為（100±6）mg。

從圖 5可以看出，隨著時間的延長，花色苷的保存率在微膠囊化前和微膠囊化后有著較大的差別。雖然保存率都在下降，但是微膠囊化后下降幅度較緩，說明微膠囊壁材將花色苷包裹，減少了溫度、光照外界條件對花色苷的影響，提高了花色苷的穩(wěn)定性，從而延長了花色苷的保存時間，拓寬了花色苷的應(yīng)用范圍。

3 結(jié)論與討論

采用單因素試驗、正交試驗獲得的微膠囊造粒法制備黑果枸杞花色苷微膠囊的最佳條件為海藻酸鈉添加量2.0%，β-環(huán)糊精添加量40.0%，明膠添加量 7.0%，氯化鈣添加量 2.5%。此條件下制備的微膠囊包埋率較張元德[17]采用復(fù)凝聚法制備的黑果枸杞花色苷微膠囊高，而且此方法制備的微膠囊顆粒大小較均勻，粒徑范圍可控。黑果枸杞花色苷微膠囊的制備，有效地緩解來自自然條件下溫度以及光照因素對花色苷的影響，延長了黑果枸杞花色苷的保存時間，拓寬了黑果枸杞花色苷的利用領(lǐng)域，為其進一步開發(fā)提供了依據(jù)。

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