◇海南熱帶海洋學(xué)院理學(xué)院 王 雨 孫宏元 張文麗 楊 倩 劉 敏 蘇小倩

蝦青素的結(jié)構(gòu)中存在不穩(wěn)定的雙鍵，使其容易受到光、熱、氧氣的影響而分解。蝦青素微膠囊不僅解決上述問題，還能提升蝦青素的穩(wěn)定性和水溶性，使蝦青素的利用率得到改善。蝦青素微膠囊最常使用的方法是噴霧干燥法。通過囊材的選擇、囊心物與囊材比例、均質(zhì)壓力與次數(shù)、噴霧干燥的進(jìn)出口溫度等工藝參數(shù)的優(yōu)化，可以實(shí)現(xiàn)至少90%以上的蝦青素包封率。噴霧干燥法制備蝦青素微囊，會明顯減少蝦青素的氧化降解，提高蝦青素穩(wěn)定性近8倍。使用這種方法制備的納米粒具有操作簡單，處理時間短，對設(shè)備要求不高，可連續(xù)大量生產(chǎn)的優(yōu)點(diǎn)。

蝦青素素有“超級Ve”之稱，是目前發(fā)現(xiàn)抗氧化能力最強(qiáng)的物質(zhì)，其抗氧化活性是維生素E的500倍，綠茶多酚的550倍，維生素C的6000倍，葡萄籽的60多倍，具有較大的研究前景，受到研究者的喜愛。但蝦青素的結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，其微溶于油脂，難溶于水，在一些應(yīng)用領(lǐng)域受到限制。

目前，蝦青素發(fā)展的限制因素主要是蝦青素穩(wěn)定性、水溶性差、生物利用率低。在國內(nèi)，截止目前為止僅有湖北一家公司擁有蝦青素保健食品生產(chǎn)批號，對于蝦青素在醫(yī)藥、保健品、食品方面的研發(fā)需進(jìn)一步提高。因此，綜述了近年來噴霧干燥法制備蝦青素微膠囊的研究現(xiàn)狀，對其不足及應(yīng)用前景進(jìn)行了探討。

1 微膠囊

微膠囊組成如下所示。

微膠囊主要分為兩部分：壁材、芯材。在微膠囊中被壁材包裹著的芯材起主要作用。對于芯材的選擇是通過其在不同的用途而決定的。壁材可以選擇多種高分子材料，但不是隨意選擇來包埋芯材的，而是要考慮芯材的物理特性[1]與其本身的特性。一般遵循一種規(guī)則，芯材與壁材不選用同種親性的物質(zhì)，芯材是親油性物質(zhì)壁材會選擇親水性物質(zhì)。在研究蝦青素微膠囊化選擇壁材多選擇純膠[2]、阿拉伯膠、麥芽糊精、酪蛋白等材料。這些壁材可以達(dá)到食品級安全，對于人體具有的傷害可忽略，具有易成膜、粘度大、毒性小等優(yōu)點(diǎn)。

2 噴霧干燥法

噴霧干燥法制備微膠囊過程如下所示。

制備微膠囊的方法有多種，使用最廣泛的方法是噴霧干燥法，通過此方法形成干燥的微膠囊本質(zhì)上是通過脫水或者是脫溶劑的方法使壁材形成球形包裹著芯材。噴霧干燥法的主要過程首先是將芯材與壁材經(jīng)過高壓均質(zhì)形成均勻的混合物，然后通過熱氣流使乳化劑被蒸發(fā)，經(jīng)過干燥最后形成微膠囊。此過程只需要在機(jī)器中就可以進(jìn)行，效率比較高[3]。噴霧干燥法制備微膠囊一般情況下分為三個步驟[4,5]：

（1）配制一定比例的芯材與壁材溶液。

（2）制備性質(zhì)穩(wěn)定的乳化液。

（3）噴霧干燥形成微膠囊。

3 噴霧干燥法制備蝦青素的影響因素

在制備蝦青素微膠囊的過程中主要考慮因素有壁材種類、芯材濃度、芯材與壁材比例、乳化劑種類與配比、進(jìn)料溫度、進(jìn)風(fēng)口與出風(fēng)口溫度、高壓均質(zhì)壓力與次數(shù)、干燥的氣流流速。

3.1 噴霧干燥法微膠囊壁材的選擇

制備的微膠囊的優(yōu)劣與壁材的選擇有密切地關(guān)系，對于微膠囊的制備我們要考慮其溶解性、穩(wěn)定性、流動性、對于芯材釋放速度、制備方法等方面，首先要考慮壁材的選擇。

（1）微膠囊壁材的特點(diǎn)。

微膠囊壁材需具有幾種特點(diǎn)[6]：①壁材具有較低的粘度以及良好的流動性，可以增加實(shí)驗(yàn)過程中的可操控性；②良好的溶解性；③易形成壁，可以完全包裹著芯材；④能夠形成穩(wěn)定的乳化體系；⑤無毒，符合衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，易干燥。

（2）微膠囊壁材的分類。

壁材被分為三大類碳水化合物類、蛋白質(zhì)類、親水膠體，碳水化合物類具有低粘度高溶解性的特點(diǎn)，但是乳化能力不佳，成膜會比較困難，比如淀粉、環(huán)糊精、麥芽糊精等。一般會選擇和乳化能力比較強(qiáng)的蛋白質(zhì)類復(fù)配[7]。膠體類是能夠溶解于水中，并且可以水化粘稠的大分子物質(zhì)[8]，如阿拉伯膠、果膠等，近年來又陸續(xù)出現(xiàn)一些新的膠體類型，如葫蘆巴膠[9]、刺愧豆膠[10]。蛋白質(zhì)類具有優(yōu)良的乳化能力，可以達(dá)到穩(wěn)定的乳狀液，如乳清蛋白、明膠、酪蛋白等。

黃文哲[11]通過實(shí)驗(yàn)證明以純膠為主要壁材微膠囊化蝦青素可以增加其穩(wěn)定性與包埋率。其用純膠與麥芽糊精比例為1:1時作為蝦青素壁材，微膠囊產(chǎn)率和效率都相對較高。張艷萍等[12]也通過實(shí)驗(yàn)將純膠與阿拉伯膠作為蝦青素微膠囊壁材比較了它們的優(yōu)缺點(diǎn)，表明純膠比阿拉伯膠更適合作為壁材。

3.2 不同乳化劑對制備蝦青素顆粒的效果

由于蝦青素的特性選擇乳化劑也需要選擇具有特定性質(zhì)，蝦青素是水包油體系因此應(yīng)選擇親水型乳化劑。黃文哲[13]得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論使用單一的乳化劑對于乳狀液的穩(wěn)定性達(dá)不到比較好的效果，選用不同的乳化劑復(fù)配對于蝦青素的穩(wěn)定性具有比較好的效果，同時對于蝦青素微膠囊產(chǎn)率和效率也有不同影響。

3.3 乳化劑含量對制備蝦青素顆粒的影響

乳化劑會快速到達(dá)在水油界面，乳化劑含量過低，在水油界面分布的乳化劑不足，使界面的強(qiáng)度較差，進(jìn)而影響蝦青素乳狀液穩(wěn)定性。乳化劑含量提高，對于蝦青素微膠囊的穩(wěn)定性會增加、效率會提高，不過并不是乳化劑含量越多越好，而是有一個比較適合的含量值，不過經(jīng)過試驗(yàn)得到，乳化劑含量不斷升高對于微膠囊化的效率影響并不太大。

3.4 噴霧進(jìn)風(fēng)溫度的影響

采用噴霧干燥法制備蝦青素微膠囊進(jìn)風(fēng)溫度會比出風(fēng)溫度高，因?yàn)檫M(jìn)風(fēng)溫度較低時微膠囊中的水分蒸發(fā)不充分，不易形成微膠囊，使壁材充分包埋芯材。隨著進(jìn)風(fēng)溫度的不斷提高微膠囊的包埋率會先上升后下降，有一個最佳進(jìn)風(fēng)溫度[14]。經(jīng)過查閱文獻(xiàn)得到最佳進(jìn)風(fēng)溫度的范圍在1500℃～1900℃。當(dāng)進(jìn)風(fēng)溫度過高時水分蒸發(fā)嚴(yán)重微膠囊會出現(xiàn)裂紋[15]，從而使微膠囊產(chǎn)率與穩(wěn)定性下降。

3.5 噴霧出風(fēng)溫度的影響

出風(fēng)溫度較高會使壁材更加完整的包裹芯材，使芯材充分被使用，提高利用率。出風(fēng)溫度提高可以使形成的蝦青素微膠囊水分含量降低，提高制備微膠囊產(chǎn)品的產(chǎn)率。出風(fēng)溫度過高會使微膠囊開裂，使里面包裹的蝦青素暴露出來，影響其穩(wěn)定性。溫度低又容易產(chǎn)生粘壁現(xiàn)象。

3.6 均質(zhì)壓力與均質(zhì)次數(shù)

均質(zhì)壓力的增加對蝦青素微膠囊的產(chǎn)率起到促進(jìn)作用，黃文哲在實(shí)驗(yàn)中選擇均質(zhì)壓力為30MPa、40MPa、50MPa、60MPa，得到微膠囊的產(chǎn)率與效率在50MPa的均質(zhì)壓力下比較高。均質(zhì)次數(shù)的選擇對于微膠囊的形成也有一定的影響，將壁材與芯材混合不停攪拌，制成粗乳，在高壓他、下分別均質(zhì)3、4、5個循環(huán)，然后測定不同均質(zhì)次數(shù)下的乳劑粒徑，韓卿卿[16]通過相同實(shí)驗(yàn)得到高壓均質(zhì)4次效果較好。

4 結(jié)語

對于蝦青素微膠囊用噴霧干燥法制備得到一些總結(jié)：優(yōu)化制備工藝參數(shù)可以制備穩(wěn)定性良好、利用率高的蝦青素微膠囊。選用合適的壁材可以更加完整的包裹蝦青素乳化液。使用噴霧干燥法，熱干燥制備出的蝦青素微膠囊可以達(dá)到顆粒粒徑較小使蝦青素的水溶性得到改善，復(fù)溶時間較短。選擇合適的乳化劑、增稠劑、均質(zhì)壓力、均質(zhì)次數(shù)對于蝦青素制備產(chǎn)率具有較大的影響。