譚棋，張名位，馬永軒，郝娟，張瑞芬，池建偉，黃菲，賈栩超，董麗紅，馬勤，鄧梅，趙東

（1.福建農(nóng)林大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院，福建福州 350002）（2.廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蠶業(yè)與農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部功能食品重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東省農(nóng)產(chǎn)品加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東廣州 510610）

羊棲菜（Sargassumfusiforme）是馬尾藻科、馬尾藻屬的一種海藻植物[1]，廣泛分布于我國沿海，北起遼東半島南至雷州半島，其中浙江沿海養(yǎng)植規(guī)模最大[2]。羊棲菜富含蛋白質(zhì)、多糖、多酚等營養(yǎng)物質(zhì)[3]，根據(jù)《神農(nóng)本草經(jīng)》和《本草綱目》記載，其具有“癭瘤結(jié)氣、水氣浮腫、宿食不消”等功效，并且現(xiàn)代藥理學(xué)研究也證實(shí)羊棲菜具有降血脂、抗血栓、緩解疲勞、增強(qiáng)免疫力等藥理作用，是一種很好的藥食兩用植物[4]。它作為我國重要經(jīng)濟(jì)藻類，國人食用較少，主要出口到日本，深受消費(fèi)者歡迎，被譽(yù)為“長壽菜”。目前，由于羊棲菜的加工方式較為簡單，食用和入藥方式主要是涼拌、高溫煮熟等方式食用，因此研發(fā)新的羊棲菜加工和利用方法是非常必要的。

近年來，羊棲菜的活性物質(zhì)受到了廣泛研究，并證實(shí)其水提物中的多糖是其生物活性的主要成分，含量豐富，占總提取物的70%以上[5]。羊棲菜多糖具有調(diào)節(jié)免疫[6]、抗氧化[7]、降血脂[8]等生物活性，是一種很好的天然功能活性物質(zhì)。同時(shí)，羊棲菜多糖作為天然的生物大分子，其分子中含有大量的羧酸根、硫酸根和醇羥基，表面帶有大量的負(fù)電荷[9]，可與攜帶相反電荷的大分子相互交聯(lián)形成復(fù)聚物微膠囊殼，能夠有效提升不穩(wěn)定營養(yǎng)素的穩(wěn)定性和生物利用率，例如花色苷，其化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定，容易受溫度、pH值、金屬離子等因素影響，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)改變而失活[10]。

因此，本文為了探究羊棲菜水提物（SFE）的封裝特性，利用常溫超高壓法制備的SFE，并選用應(yīng)用廣泛且具有生物兼容性的魚明膠（FG）與之相互作用，通過探究濁度、Zeta電位和粒徑等變化規(guī)律，明確pH值和壁材比對(duì)SFE與FG復(fù)合凝聚反應(yīng)的影響因素，并驗(yàn)證二者復(fù)合凝聚制備花色苷微膠囊的應(yīng)用潛力。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

羊棲菜購于浙江洞頭島，經(jīng)-20 ℃冷鏈運(yùn)輸，儲(chǔ)存于-18 ℃冷庫；魚明膠購于Sigma公司；大豆油購于阿拉丁試劑有限公司；赤峰秈稻黑米購于山東鶴來香食品有限公司；聚甘油蓖麻醇酸酯（Polyglycerol Polyricinoleate，PGPR）購于源葉生物科技有限公司；HCl購于廣州化學(xué)試劑廠；NaOH購于大茂化學(xué)試劑廠；水為去離子水。

1.2 儀器與設(shè)備

TU-1900紫外可見分光光度計(jì)，北京普析通用儀器有限責(zé)任公司；Ultrasonic Cleaner SB25-12超聲清洗機(jī)，寧波新芝生物科技有限公司；Ultra Turrax T-25Basic高速剪切機(jī)，德國IKA儀器有限公司；FGn5酶標(biāo)儀，美國BioTek公司；Zetasizer Nano電位儀，英國Malvern公司；FDU-2110真空冷凍干燥機(jī)，東京理化器械株式會(huì)社；VERTEX 70傅里葉變換紅外光譜儀，德國Bruker公司；恒溫磁力攪拌器，上海湃瀾儀器設(shè)備有限公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 花色苷的制備

根據(jù)Zhang等[11]的方法并稍作修改，具體步驟為：將黑米皮浸入酸化甲醇（甲醇:1 mol/L HCl=85:15，V/V）按料液比1:30（m/V），10000 r/min冰浴均質(zhì)5 min，5000 r/min離心10 min，收集上清液，重復(fù)提取2次。合并3次離心上清，在45 ℃真空條件下旋蒸濃縮，再加水復(fù)溶，經(jīng)-80 ℃預(yù)凍后，經(jīng)真空凍干制成花色苷粉末，儲(chǔ)存于-20 ℃冰箱備用。

1.3.2 羊棲菜水提物（SFE）的制備

羊棲菜浸泡于水中脫鹽3 h、洗凈除雜備用。將500 g羊棲菜（1:8.6，m/V）加去離子水，置于勻漿機(jī)中勻漿5 min，勻漿結(jié)束后分裝于鋁箔袋中密封，選擇保壓壓力400 MPa和保壓時(shí)間15 min的條件對(duì)羊棲菜漿液進(jìn)行超高壓處理，再將其4000 r/min離心20 min收集上清液，凍干后得到SFE。

1.3.3 羊棲菜水提物-明膠（SFE-FG）復(fù)聚物的制備

根據(jù)Fataneh等[12]的方法并稍作修改，準(zhǔn)確稱取一定質(zhì)量的SFE、FG樣品溶于去離子水中，在室溫條件下300 r/min磁力攪拌2 h后放置4 ℃冰箱水合過夜，得到1%（m/V）SFE母液、2%（m/V）FG母液。將上述母液以SFE與FG質(zhì)量比分別為1:3、1:2、1:1、2:1和3:1且復(fù)聚物總質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%（m/V）混合。室溫下，SFE-FG混合液在300 r/min磁力攪拌6 h，以確保SFE和FG分子之間充分的靜電相互作用。

1.3.4 SFE-FG復(fù)聚物的表征

1.3.4.1 Zeta電位測定

參考María等[13]的方法并稍作修改，分別將500 mL的0.1%（m/V）SFE溶液、0.1%（m/V）FG溶液、0.1%（m/V）不同質(zhì)量比的SFE-FG混合液置于300 r/min磁力攪拌器中，分別用1 mol/L HCl或1 mol/L NaOH調(diào)節(jié)溶液pH值2至pH值10，在25 ℃恒溫條件下，用Malvern Nano ZS電位儀測定體系的Zeta電位變化情況。

1.3.4.2 濁度測定

參考Lin等[14]方法并稍作修改，分別將500 mL的0.1%（m/V）不同質(zhì)量比的SFE-FG混合溶液置于300 r/min磁力攪拌器中，分別用1 mol/L HCl和1 mol/L NaOH調(diào)節(jié)溶液pH值（1.0～7.0），采用酶標(biāo)儀測定在600 nm下溶液的吸光度，繪制各溶液的濁度隨pH變化的濁度曲線。用下式計(jì)算濁度：

式中：

T——濁度，cm-1；

It——透射光強(qiáng)度；

I0——入射光強(qiáng)度。

1.3.4.3 粒徑測定

參考Zhang等[15]的方法并稍作改進(jìn)，將500 mL 0.1%（m/V）SFE-FG混合溶液（SFE與FG質(zhì)量比為1:3）置于300 r/min磁力攪拌器中，分別用1 mol/L HCl和1 mol/L NaOH調(diào)節(jié)溶液pH值（1～7），以蒸餾水（折射系數(shù)為1.33）為稀釋溶劑，數(shù)據(jù)采集時(shí)間設(shè)定為180 s，動(dòng)態(tài)采集時(shí)間為10 s，溫度維持在25 ℃，用Malvern Nano ZS儀測定復(fù)聚物的粒徑分布和多分散性指數(shù)（PDI）。

1.3.4.4 產(chǎn)率測定

參考Silva等[16]的方法并稍作修改，取50 mL 0.1%（m/V）不同質(zhì)量比的SFE-FG混合溶液置于100 mL離心管中，在100 r/min磁力攪拌器條件下，分別用1 mol/L HCl和1 mol/L NaOH調(diào)節(jié)pH至最大濁度，并于5000 r/min離心15 min，收集沉淀于50 ℃烘干至恒重。通過下式計(jì)算復(fù)聚物產(chǎn)率：

式中：

F——復(fù)聚物產(chǎn)率，%；

m——干燥后復(fù)聚物質(zhì)量，g；

m0——初始加入材料總質(zhì)量，g。

1.3.4.5 微觀結(jié)構(gòu)分析

分別將50 mL 0.1%（m/V）不同質(zhì)量比的SFE-FG混合溶液置于100 mL離心管中，在100 r/min磁力攪拌器條件下，分別用1 mol/L HCl和1 mol/L NaOH調(diào)節(jié)pH值至各比例的最大濁度對(duì)應(yīng)的pH值（SFE與FG質(zhì)量比分別為1:3、1:2、1:1、2:1和3:1時(shí)對(duì)應(yīng)的pH值為4.2、3.4、2.6、1.6和1.2），取10 μL SFE-FG復(fù)聚物溶液于載玻片上，用倒置顯微鏡以400倍放大倍數(shù)觀察。

1.3.4.6 傅里葉紅外光譜分析

參考Anvari等[17]的方法稍作修改，分別稱取1 mg SFE、FG和SFE-FG凍干粉末樣品，加入100 mg的KBr進(jìn)行研磨，再經(jīng)壓片機(jī)壓制成片，選用純KBr片作為空白對(duì)照。置于紅外光譜儀上，設(shè)定在400～4000 cm-1范圍內(nèi)進(jìn)行掃描，掃描次數(shù)為32次，分辨率為4 cm-1。

1.3.5 SFE-FG復(fù)合凝聚反應(yīng)制備黑米皮花色苷微膠囊

參考Frank等[18]和Shaddel等[19]的方法并稍作修改，制備花色苷微膠囊。在室溫下，將10%（m/V）花色苷溶液逐滴加入到含有3%（V/V）PGPR的大豆油預(yù)混合，用Ultra-Turrax T25高速分散器以12500 r/min均質(zhì)5 min，制備油包水（W1/O）初級(jí)乳液（芯材）。再將初級(jí)乳液加入不同濃度的FG溶液，10000 r/min均質(zhì)機(jī)中均質(zhì)4 min，制備W1/O/W2雙重乳液。向雙重乳液中加入相應(yīng)濃度的SFE溶液于100 r/min磁力攪拌器中攪拌6 h，用1 mol/L HCl調(diào)溶液pH值至4.2，再經(jīng)真空凍干，即制得微膠囊。

1.3.6 黑米皮花色苷微膠囊包埋率的測定

1.3.6.1 花色苷含量的測定

采用pH示差法測定總花色苷含量，參考Wolfe等[20]的方法并稍作修改。分別取1 mL花色苷提取液于2個(gè)離心管中，分別加入1 mL KCl緩沖液（0.025 mol/L，pH值1.0）和CH3COONa緩沖液（0.4 mol/L，pH值4.5）到2個(gè)離心管中，混勻后避光、靜置反應(yīng)15 min，用紫外分光光度計(jì)分別在520 nm和700 nm波長測定樣品的吸光度值，根據(jù)公式算出總花色苷含量：

式中：

C——總花色苷含量，mg/100 g；

A——測定的吸光度值；

e——矢車菊素-3-葡萄糖苷的摩爾吸光系數(shù)，26900 L/(cm·mol)；

L——光徑，1 cm；

M——矢車菊素-3-葡萄糖苷的分子量，449.2 g/mol；

D——稀釋倍數(shù)；

V——最終體積，mL；

W——樣品質(zhì)量，g。

1.3.6.2 包埋率測定

參考Shaddel等[21]和Ji[22]的方法并稍做修改，測定花色苷包埋率。總花色苷含量：取100 mg微膠囊加入2 mL超純水，研磨破壞微膠囊膜，再加入6 mL乙醇，于超聲破碎，4000 r/min離心5 min，測定上清液花色苷含量。表面花色苷含量：取100 mg微膠囊加入2 mL超純水和6 mL乙醇，100 r/min磁力攪拌5 min，3000 r/min離心4 min，測定上清液花色苷含量，通過下式計(jì)算包埋率：

式中：

Q——黑米花色苷包埋率，%；

M1——黑米花色苷總質(zhì)量，mg；

M2——微膠囊外部的黑米花色苷質(zhì)量，mg。

1.3.7 統(tǒng)計(jì)分析

除紅外光譜實(shí)驗(yàn)以外，所有實(shí)驗(yàn)均重復(fù)3次，結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。數(shù)據(jù)處理及分析用SPSS 22軟件，顯著性分析采用方差分析（ANOVA）中的Duncan’s分析，顯著性水平為0.05，用不同的字母表示；繪圖用Origin 2017軟件。

2 結(jié)果與討論

2.1 SFE-FG復(fù)聚物的Zeta電位

生物大分子復(fù)合凝聚反應(yīng)的主要驅(qū)動(dòng)力源自其表面分布的不同電荷相互吸引，且其表面帶電量與溶液pH值密切相關(guān)[23,24]。從圖1可知，SFE的Zeta電位隨pH值的升高而降低，且保持其Zeta電位為負(fù)值，最大為-58.86 mV。FG的Zeta電位也隨著pH值的升高從16.65 mV下降到-5.41 mV，其等電點(diǎn)約為pH值8.5。在分散體系中，溶液的Zeta電位的絕對(duì)值越大，表明粒子之間的靜電斥力作用越強(qiáng)，越不易出現(xiàn)凝聚現(xiàn)象[25]。因此，初步判定：pH值在2.0～8.5范圍內(nèi)，SFE與FG具有相反電荷，兩種分子之間具有形成復(fù)聚物的潛力。

圖1 SFE、FG溶液和SFE-FG復(fù)聚物（總質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%，m/V）的Zeta電位變化Fig.1 The change of zeta potential in SFE, FG and SFE-FG coacervate solutions (total mass concentration 0.1%, m/V)

本實(shí)驗(yàn)明確了SFE和FG兩種大分子的Zeta電位與pH值之間的關(guān)系，并進(jìn)一步探究了SFE和FG不同質(zhì)量比混合溶液電位與pH的關(guān)系，進(jìn)而明確了SFE-FG復(fù)聚物形成最佳比例及合適反應(yīng)的pH值。由圖1可知，pH值變化范圍為2.0～10.0時(shí)，SFE-FG復(fù)聚物質(zhì)量比為1:1、2:1和3:1的復(fù)合溶液的Zeta電位值均保持負(fù)值，且隨pH值的升高，Zeta電位的絕對(duì)值變大，這是由于體系帶負(fù)電荷的SFE主導(dǎo)了溶液的Zeta電位值，表明溶液中負(fù)電荷的過剩未能完全反應(yīng)[26]。然而SFE-FG復(fù)聚物質(zhì)量比為1:2、1:3，pH值在3和3.5附近時(shí)，體系中Zeta電位為0 mV，此時(shí)SFE分子所攜帶的負(fù)電恰好與FG分子所攜帶的正電完全中和。

2.2 SFE-FG復(fù)聚物的濁度曲線

通常蛋白質(zhì)-多糖復(fù)聚物的復(fù)合凝聚反應(yīng)過程可用濁度滴定法進(jìn)行追蹤[27]，通過調(diào)整反應(yīng)過程中的pH值可辨析反應(yīng)進(jìn)度。圖2表示不同質(zhì)量比的SFE-FG復(fù)聚物在不同pH值誘導(dǎo)下形成的濁度曲線。通過pH值可將濁度曲線分為共溶區(qū)、可溶性復(fù)聚物區(qū)、不可溶性復(fù)聚物區(qū)和共溶區(qū)四部分[28]。由圖2中SFE-FG（1:3）可知，在這四個(gè)區(qū)域的分界處存在四個(gè)臨界pH值（pHc值5.6、pHφ1值5.2、pHopt值4.2、pHφ2值1.8）。當(dāng)pH 7≥pH≥pHc時(shí)，為SFE與FG的共溶區(qū)，此時(shí)濁度曲線趨平。當(dāng)pHc＞pH≥pHφ1時(shí)，為可溶性復(fù)聚物區(qū)，此時(shí)溶液濁度值隨pH值降低而緩慢上升。當(dāng)pHφ1＞pH≥pHφ2時(shí)，為不可溶性復(fù)聚物區(qū)，此時(shí)溶液逐漸出現(xiàn)不溶性復(fù)聚物，濁度值隨pH值降低出現(xiàn)迅速上升后下降現(xiàn)象，其中pH=pHopt時(shí)，濁度出現(xiàn)最大值，表明此時(shí)生成了最大的不溶性復(fù)聚物。當(dāng)pH＜pHφ2時(shí)，為共溶區(qū)，此時(shí)不溶性復(fù)聚物解離完全，濁度曲線趨平。Aryee和Nickerson[29]研究了扁豆蛋白分離物-阿拉伯樹膠多糖復(fù)聚物的形成，并報(bào)道了相似的濁度曲線。因此，從濁度曲線中的臨界pH點(diǎn)可以初步確定SFE和FG之間的復(fù)合凝聚反應(yīng)的過程[24]。

圖2 不同質(zhì)量比SFE-FG復(fù)聚物（總質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%，m/V）的濁度曲線Fig.2 Turbidity of SFE-FG coacervate (total mass concentration 0.1%, m/V) prepared at different mass ratio

由圖2可知，當(dāng)SFE-FG復(fù)聚物質(zhì)量比由1:1向1:2、1:3變化時(shí)，濁度曲線向右移動(dòng)（向高pH方向），pHopt從2.6到4.2，且濁度值從0.74到0.95，這是因?yàn)镕G的增加將導(dǎo)致SFE能結(jié)合的氨基數(shù)量增加，有利于形成不可溶性復(fù)聚物[30]。當(dāng)SFE-FG復(fù)聚物質(zhì)量比由1:1向2:1、3:1變化時(shí)，濁度曲線向左移動(dòng)（向低pH方向），濁度值從0.74到0.34。乳清分離蛋白-木瓜種子黏液[31]、田間豌豆分離蛋白-殼聚糖[32]等體系也表現(xiàn)出相似的濁度曲線。此外，SFE-FG復(fù)聚物的濁度規(guī)律與前文Zeta電位所得結(jié)果一致。因此，在pH值1.0～7.0范圍內(nèi)，SFE-FG復(fù)聚物最佳比例為1:3，當(dāng)pH值為4.2時(shí)，最大濁度值為0.95，表明最大的SFE-FG不溶性復(fù)聚物生成。

2.3 SFE-FG復(fù)聚物的粒徑分布

反應(yīng)體系中復(fù)聚物的粒徑變化也是多糖與蛋白質(zhì)靜電相互作用的重要指標(biāo)之一[33]。如表1所示，SFE和FG的平均粒徑分別為6037.22 nm和607.10 nm。在pH值1.0～7.0范圍內(nèi)，SFE-FG復(fù)聚物的平均粒徑出現(xiàn)先升高后降低的趨勢。當(dāng)pH在pHopt附近（pH值4）時(shí)，SFE-FG復(fù)聚物的平均粒徑最大，為5080.67 nm。這是因?yàn)樵诓煌琾H值條件下多糖與蛋白質(zhì)逐漸聚合形成大小不一的復(fù)聚物。隨著pH值進(jìn)一步降低（pH值＜4），SFE-FG復(fù)聚物粒徑逐漸變小，可能是不可溶性復(fù)聚物發(fā)生解離所引起的[34]?；粼品錥35]在研究卵清蛋白與壇紫菜多糖在不同pH值下的粒徑分布時(shí)，發(fā)現(xiàn)平均粒徑隨pH值降低出現(xiàn)先升高后降低，最大平均粒徑也在pHopt附近，這與本文SFE-FG復(fù)聚物的粒徑分布結(jié)論類似。

表1 SFE-FG(1∶3)復(fù)聚物的平均粒徑Table 1 Average particle size of SFE-FG coacervate (1:3)

2.4 SFE-FG復(fù)聚物的產(chǎn)率

復(fù)聚物產(chǎn)率反映了復(fù)合凝聚過程中微膠囊壁材的利用率[36]。不同質(zhì)量比的SFE-FG復(fù)聚物會(huì)影響兩種物質(zhì)在溶液中的相對(duì)電荷密度，從而影響兩種物質(zhì)的靜電相互作用，復(fù)聚物產(chǎn)率也會(huì)受到相應(yīng)影響。從圖3中可知，SFE-FG復(fù)聚物質(zhì)量比例由1:1到1:3時(shí)，復(fù)聚物產(chǎn)率提高，這與Ardestani等[37]研究酪蛋白酸鈉-果膠復(fù)聚物產(chǎn)率的結(jié)果類似，推測可能是由于靜電相互作用的加強(qiáng)，導(dǎo)致可溶性復(fù)聚物減少，不溶性復(fù)聚物增多。當(dāng)SFE-FG復(fù)聚物質(zhì)量比為1:3時(shí)，復(fù)聚物產(chǎn)率最高達(dá)83.73%?？赡苁荈G攜帶的正電荷氨基基團(tuán)與SFE攜帶的負(fù)電荷硫酸根、羧基基團(tuán)充分結(jié)合，中和體系中的電荷，發(fā)生最大的靜電相互作用[26]。當(dāng)SFE-FG復(fù)聚物質(zhì)量比由1:1到3:1時(shí)，復(fù)聚物產(chǎn)率逐漸降低。可能是體系中SFE攜帶的負(fù)電荷遠(yuǎn)多于帶FG攜帶的正電荷，產(chǎn)生更多的靜電斥力，使得復(fù)聚物解離為水溶性而無法析出[38]。因此，選擇SFE-FG復(fù)聚物質(zhì)量比為1:3，pH值4.2為最佳的復(fù)合凝聚微膠囊壁材制備條件進(jìn)行下一步研究。

圖3 不同質(zhì)量比SFE-FG復(fù)聚物（總質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.1%，m/V）的產(chǎn)率Fig.3 Productivity of SFE-FG coacervate (total concentration 0.1%, m/V) prepared at different mass ratio

2.5 SFE-FG復(fù)聚物的顯微結(jié)構(gòu)

通過光學(xué)顯微鏡觀察到SFE-FG復(fù)聚物質(zhì)量比分別為1:3、1:2、1:1、2:1和3:1時(shí)對(duì)應(yīng)的pH值為4.2、3.4、2.6、1.6和1.2（總質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%，m/V）所形成的復(fù)聚物的結(jié)構(gòu)。由圖4可知，SFE-FG復(fù)聚物質(zhì)量比為2:1、3:1時(shí)，復(fù)聚物結(jié)構(gòu)疏松且顆粒較小，該結(jié)果與前文濁度變化一致，此時(shí)溶液濁度較低。當(dāng)SFE-FG復(fù)聚物質(zhì)量比由1:1向1:2、1:3變化時(shí)，復(fù)聚物結(jié)構(gòu)更為緊密，聚合成團(tuán)現(xiàn)象明顯，呈塊狀復(fù)聚物[34]。

圖4 不同質(zhì)量比SFE-FG（總質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.1%，m/V）復(fù)聚物的形態(tài)Fig.4 Morphology of SFE-FG coacervate (total concentration 0.1%, m/V) prepared at different mass ratio

2.6 SFE-FG復(fù)聚物的紅外光譜分析

圖5 中為FG（曲線a）、SFE（曲線b）和不同比例SFE-FG復(fù)聚物（曲線c～g）的紅外光譜分析圖。FG在3446 cm-1呈現(xiàn)較寬的峰形，主要是由于分子內(nèi)NH和OH的伸縮振動(dòng)引起；在1646 cm-1、1556 cm-1和1235 cm-1存在振動(dòng)吸收峰，這分別由明膠中的C=O（酰胺I帶）伸縮振動(dòng)、N-H（酰胺II帶）變角振動(dòng)、C-N（酰胺III帶）伸縮振動(dòng)所引起[39]。而SFE同樣在3450 cm-1存在較寬的吸收峰，是由于其多糖中的O-H分子內(nèi)伸縮振動(dòng)引起；在2937 cm-1和1422 cm-1為水提物中C-H伸縮振動(dòng)和變角振動(dòng)引起的吸收峰；在1619 cm-1和1422 cm-1由羰基C=O和COO-伸縮振動(dòng)引起的吸收峰；在1257 cm-1和815 cm-1存在由硫酸基S=O伸縮振動(dòng)和C-O-S的不對(duì)稱伸縮振動(dòng)引起的吸收峰[40]。

圖5 FG、SFE與不同比質(zhì)量比的SFE-FG復(fù)聚物的紅外光譜Fig.5 FT-IR spectra of FG, SFE, and SFE-FG coacervate prepared at different mass ratio

當(dāng)形成SFE-FG復(fù)聚物時(shí)，O-H從3450 cm-1往3410 cm-1移動(dòng)，發(fā)生往低波數(shù)方向移動(dòng)現(xiàn)象。這與Zheng等[41]在研究明膠與結(jié)冷膠相互作用形成共混膠結(jié)果一致，推測可能是由于SFE與FG之間相互作用，非共價(jià)鍵引起復(fù)聚物鏈脫水。此外，復(fù)聚物的形成也使得FG的酰胺I帶由1646 cm-1移動(dòng)至1660 cm-1，酰胺II帶從1556 cm-1移動(dòng)至1548 cm-1。這與Bhowmik等[42]研究明膠與結(jié)晶纖維素互作的結(jié)果類似，推測可能是酯化作用引起鍵長變化而導(dǎo)致峰的移動(dòng)。Guo等[43]研究豌豆分離蛋白（PPI）與果膠結(jié)合的復(fù)聚物，表明除氫鍵外，疏水和靜電相互作用也參與了PPI-果膠復(fù)聚物的形成過程，而靜電相互作用吸引力在形成PPI-果膠復(fù)聚物中起到更重要作用。

2.7 芯壁比對(duì)花色苷微膠囊包埋率的影響

芯壁比是通過影響芯材與壁材之間的疏水作用改變蛋白質(zhì)的界面行為，進(jìn)而影響復(fù)合凝聚的理化性質(zhì)[22]。Ma等[44]發(fā)現(xiàn)適當(dāng)?shù)男颈诒扔兄诒诓母咝拾?，但是壁材比例過高會(huì)明顯降低壁材的負(fù)載能力。因此，實(shí)驗(yàn)設(shè)置了不同的芯壁比，結(jié)果如圖6可知，微膠囊的包埋率隨著芯壁比的增加而變小，當(dāng)芯壁比為2:8時(shí)，包埋率達(dá)到最大為91.84%。這與夏慧亭等[45]在包埋橄欖油的結(jié)果類似，推測可能是芯材含量的增加使未被包埋的芯材附著在微膠囊的表面，導(dǎo)致微膠囊粘連，囊壁破損引起芯材流失。如圖7所示，當(dāng)芯壁比為2:8、3:7時(shí)制備的微膠囊分散均一；而芯壁比為4:6時(shí)，微膠囊發(fā)生交聯(lián)，微膠囊大小和形狀改變，這可能是芯壁比過高導(dǎo)致的包埋率下降的原因。

圖6 芯壁體積比對(duì)花色苷微膠囊包埋率的影響Fig.6 Effect of core/wall ratio (V/V) on the encapsulation efficiency anthocyanins microcapsules

圖7 芯壁體積比對(duì)花色苷微膠囊形態(tài)的影響Fig.7 Effect of core/wall ratio (V/V) on the morphology of anthocyanins microcapsules

2.8 壁材質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)花色苷微膠囊包埋率的影響

壁材質(zhì)量分?jǐn)?shù)也是影響微膠囊包埋率的重要指標(biāo)之一，因此，在芯壁比為3:7，壁材SFE-FG復(fù)聚物比例為1:3，pH值4.2條件下，探究壁材質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)花色苷包埋率的影響。結(jié)果如圖8所示，當(dāng)壁材質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%和0.75%時(shí)，包埋率均低于60%。本結(jié)果與秦亞南等[46]研究壁材質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)葡萄籽油微膠囊的發(fā)現(xiàn)一致，可能是歸因于壁材質(zhì)量分?jǐn)?shù)過低，進(jìn)而引起復(fù)聚物產(chǎn)量不足，導(dǎo)致形成微膠囊的囊壁較薄，包埋不完全[47]。當(dāng)壁材質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加至1%時(shí)，包埋率可達(dá)到85%，值得注意的是這不僅歸因于壁材質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，而且可能與體系的粘度增加有關(guān)，據(jù)研究報(bào)道具有一定粘度的壁材溶液有利于微膠囊包埋[48]。另外，由于壁材質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過1%時(shí)，SFE溶解性較差，且粘度過大，所以本實(shí)驗(yàn)未探究更高的壁材質(zhì)量分?jǐn)?shù)。由圖9可知，微膠囊呈規(guī)則的球狀，表面比較光滑。1%濃度的壁材相較于0.5%和0.75%濃度的壁材形成微膠囊粒徑更小，微膠囊數(shù)量更多，壁材分子的利用率更高，進(jìn)而使得微膠囊包埋率更高[49]。

圖8 壁材質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)花色苷微膠囊包埋率的影響Fig.8 Effect of wall material concentration on the encapsulation efficiency anthocyanins microcapsules

圖9 壁材質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)花色苷微膠囊形態(tài)的影響Fig.9 Effect of wall material concentration on the morphology of anthocyanins microcapsules

3 結(jié)論

本研究表明SFE是一種帶負(fù)電的材料，且電荷量隨pH降低而增多，可作為復(fù)合凝聚的天然負(fù)電材料。系統(tǒng)分析了SFE與FG復(fù)合凝聚反應(yīng)過程，并確定了復(fù)合凝聚反應(yīng)的適宜條件為SFE-FG復(fù)聚物質(zhì)量比為1:3、pH值為4.2，此時(shí)SFE-FG復(fù)聚物產(chǎn)率為83.73%；在此條件下壁材質(zhì)量分?jǐn)?shù)1%、芯壁比為2:8時(shí)，具有較好的花色苷包埋率，高達(dá)91.84%。本研究首次采用SFE-FG復(fù)聚物作為包埋材料，且對(duì)花色苷的包埋率達(dá)到較高水平，表明SFE-FG復(fù)聚物在微膠囊應(yīng)用上具有可行性和有效性，為天然提取物在復(fù)合凝聚微膠囊包埋技術(shù)的應(yīng)用提供了重要的理論依據(jù)。