張 莉，楊有林，張 靖，張志琪

（藥用資源與天然藥物化學(xué)教育部重點實驗室，陜西師范大學(xué)化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院，陜西西安710062）

扁杏仁油微膠囊的制備及質(zhì)量評價

張 莉，楊有林，張 靖，張志琪*

（藥用資源與天然藥物化學(xué)教育部重點實驗室，陜西師范大學(xué)化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院，陜西西安710062）

以魔芋膠（KGM）和大豆分離蛋白（SPI）為壁材，分子蒸餾單甘酯（GMS）為乳化劑，應(yīng)用響應(yīng)面分析法進行配方優(yōu)化，以噴霧干燥法制備了扁杏仁油微膠囊，并對扁杏仁油微膠囊的包埋率、抗氧化性、微觀結(jié)構(gòu)進行測試。結(jié)果表明：扁杏仁油微膠囊最佳配方是扁杏仁油質(zhì)量分?jǐn)?shù)27%，魔芋膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)2.8%，分子蒸餾單甘酯質(zhì)量分?jǐn)?shù)1.8%，大豆分離蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)68.4%，制得的扁杏仁油微膠囊包埋率達到93.9%。產(chǎn)品表面光滑，粒徑均勻，具有抗氧化穩(wěn)定性。關(guān)鍵詞：扁杏仁油，微膠囊，噴霧干燥，響應(yīng)曲面法

杏仁為薔薇科（Rosaceae）李屬植物杏（Prunus armeniaca L.）的種子。100g杏仁含蛋白質(zhì)25%～27%，油脂47%～56%，碳水化合物及粗纖維約為12%～19%，還含有鈣、磷、鐵、硒等多種元素和維生素E、硫銨素、核黃素、尼克酸、抗壞血酸等多種維生素[1]。扁杏仁油中油酸和亞油酸等不飽和脂肪酸的含量超過90%，對人體有重要生理作用[2-3]。扁杏仁油中含有大量的不飽和脂肪酸，在貯存過程中很容易因氧氣、光照和溫度等因素而氧化變質(zhì)，造成營養(yǎng)的損失和品質(zhì)下降。微膠囊技術(shù)是用可以形成膠囊壁或膜的物質(zhì)對固體、液體或氣體等核心物質(zhì)進行包埋和固化的技術(shù)[4-6]。將扁杏仁油制成扁杏仁油微膠囊，就可使扁杏仁油與環(huán)境中易造成油脂氧化變質(zhì)的因素隔離，防止油脂的氧化，提高產(chǎn)品的穩(wěn)定性；微膠囊化的油脂也更便于貯存、運輸和作為食品添加劑使用。魔芋膠是一種天然非離子型水溶性高分子多糖，其主要成分是魔芋葡甘聚糖，具有減肥、抗癌、排毒通便等藥理功效。魔芋膠也具有很好的成膜性，因此可將其用作微膠囊的壁材，由于魔芋膠本身就是高生物活性的綠色可食用植物纖維，以其作壁材還可以提高微膠囊的營養(yǎng)性，提高產(chǎn)品價值[7-8]。本文選用魔芋膠和大豆分離蛋白為復(fù)合壁材，采用響應(yīng)面優(yōu)化法（RSM）對制備扁杏仁油微膠囊的配方進行優(yōu)化，開發(fā)出一種包埋率和其它性能均較為理想的扁杏仁油微膠囊產(chǎn)品。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

扁杏仁油 實驗室自行從榆林產(chǎn)扁杏仁中微波輔助萃取[9]；大豆分離蛋白 SPI，山東萬德福實業(yè)集團有限公司，蛋白質(zhì)含量gt;95%；魔芋膠 KGM，葡甘聚糖gt;90%，陜西安康秦東魔芋食品有限公司；分子蒸餾單甘酯 GMS，汕頭市盛潮食品添加劑有限公司；正己烷、石油醚、無水乙醇、異辛烷等 均為分析純。

DF-101S集熱式恒溫加熱磁力攪拌器 鄭州長城科工貿(mào)有限公司；膠體磨 廊坊市廊通機械有限公司；B-290噴霧干燥機 瑞士BUCHI公司；Quanta200環(huán)境掃描電子顯微鏡 FEI公司；HR-120型精密電子天平 日本；ZK-82A電熱真空干燥箱 上海實驗儀器廠有限公司；RE-52A旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀 上海亞榮生化儀器廠；索氏抽提器等。

1.2 實驗方法

1.2.1 扁杏仁油的微膠囊化 以扁杏仁油為芯材，大豆分離蛋白和魔芋膠為復(fù)合壁材，分子蒸餾單甘酯為乳化劑，乳液的固形物含量為20%（w/v）。稱取一定魔芋膠溶入溫水中（50℃），攪拌45min，使魔芋膠充分溶脹；稱取一定量的大豆分離蛋白溶于溫水中（50℃），將充分溶脹的魔芋膠溶液和大豆分離蛋白溶液混合，混合均勻后加入余量的水，制成復(fù)合壁材。加入配方量扁杏仁油和分子蒸餾單甘酯，磁力攪拌均勻，30min后形成穩(wěn)定乳狀液。將乳狀液經(jīng)膠體磨均質(zhì)3次，每次10min，均質(zhì)后的乳狀液在進風(fēng)溫度200℃、出風(fēng)溫度80℃的條件下進行噴霧干燥[10]。

1.2.2 扁杏仁油微膠囊配方響應(yīng)面實驗設(shè)計 對扁杏仁油微膠囊的配方優(yōu)化采用響應(yīng)曲面法中的Box-Behnken設(shè)計方案（表1），進行實驗，選取扁杏仁油（X1，%）、魔芋膠（X2，%）和分子蒸餾單甘酯（X3，%）這3個微膠囊包埋率的主要影響因子為自變量，各因素取值范圍分別確定為20%～40%、1%～5%、0.5%～2.5%，余量為大豆分離蛋白。以包埋率（Y）為應(yīng)變量，對實驗結(jié)果進行分析，建立二次多項式數(shù)學(xué)模型：

Y=β0+β1X1+β2X2+β3X3+β12X1X2+β13X1X3+β23X2X3+ β11X12+β22X22+β33X32

其中β0、β1、β2和β3為一次項系數(shù)，β12、β13和β23為交互項系數(shù)，β11、β22和β33為二次項系數(shù)，X1、X2和X3為自變量。通過對模型的回歸分析，以F-檢驗驗證模型的顯著性。

1.2.3 扁杏仁油微膠囊化的效果評定 包埋率是指被包埋的扁杏仁油與制備微膠囊時投入的扁杏仁油總量之比。包埋率是評價微膠囊配方及工藝的重要指標(biāo)，包埋率越高，則表明被包埋的扁杏仁油越多，產(chǎn)品的穩(wěn)定性越好。

扁杏仁油微膠囊表面油含量測定[11]：用石油醚作為溶劑，準(zhǔn)確稱取2g微膠囊，將50mL石油醚分3次加入，每次均振蕩，過濾，合并濾液，將濾液在50℃水浴加熱，蒸出石油醚，稱重得油的質(zhì)量即微膠囊表面油含量。

微膠囊總油含量測定：索氏抽提法測定微膠囊總油含量。

包埋率（%）=（1-微膠囊表面油含量/微膠囊總油含量）×100%

1.2.4 扁杏仁油微膠囊抗氧化實驗 將優(yōu)化配方制成的扁杏仁油微膠囊與未微膠囊化的扁杏仁油分別置于透明具塞玻璃瓶中，在60℃恒溫箱中進行加速氧化實驗。連續(xù)7d定時取樣，分別測定微膠囊中和未微膠囊化扁杏仁油的過氧化值。按照GB/T 5538-2005方法進行測定[12]。

1.2.5 扁杏仁油微膠囊結(jié)構(gòu)的掃描電鏡觀察 在電鏡進樣臺上貼上導(dǎo)電膠，然后將少許微膠囊粉末撒于膠面上，吹去多余的粉末。噴金后用掃描電子顯微鏡觀察微膠囊產(chǎn)品的表面結(jié)構(gòu)并觀察粒徑。加速電壓為20kV。

2 結(jié)果與分析

2.1 扁杏仁油微膠囊配方的響應(yīng)面優(yōu)化實驗結(jié)果與分析

2.1.1 包埋率回歸模型的建立及顯著性檢驗 根據(jù)響應(yīng)曲面法Box-Behnken設(shè)計（BBD），共17個實驗點進行實驗，扁杏仁油微膠囊的包埋率及預(yù)測值見表2。

表1 BBD實驗因素水平表Table 1 Factors and levels of BBD experiments

表2 BBD實驗結(jié)果Table 2 Results of BBD experiments

使用Design-expert software 7.1.3 Trial（State-Ease Inc.，Minneapolis，MN，USA）軟件進行數(shù)據(jù)分析，以扁杏仁油微膠囊的包埋率為響應(yīng)值，得到的多元二次回歸模型方程為：

Y=14.588+2.232X1+9.027X2+39.814X3-0.045X1X2-0.127X1X3+1.183X2X3-0.034X12-1.757X22-10.941X32

該模型的回歸分析見表3。該模型的p＜0.01，說明實驗所選用的二次多項模型具有高度的顯著性，能夠較好地描述各因素與響應(yīng)值之間的真實關(guān)系，可以利用該回歸方程確定最佳微膠囊配方。由表3可以看出，X1、X2、X3、X1X2、X2X3、X1X3、X12、X22和X32具有統(tǒng)計學(xué)意義（p＜0.05），即扁杏仁油、魔芋膠和分子蒸餾單甘酯質(zhì)量分?jǐn)?shù)的一次項，扁杏仁油與魔芋膠、魔芋膠與分子蒸餾單甘酯、扁杏仁油和分子蒸餾單甘酯質(zhì)量分?jǐn)?shù)的交互作用，扁杏仁油、魔芋膠和分子蒸餾單甘酯質(zhì)量分?jǐn)?shù)的二次項均對扁杏仁油微膠囊包埋率有顯著影響。

表3 擬合回歸方程的方差分析結(jié)果Table 3 Analysis results of regression and variance

2.1.2 配方的響應(yīng)曲面分析與優(yōu)化 根據(jù)模型方程繪制扁杏仁油微膠囊配方響應(yīng)曲面圖，結(jié)果如圖1～圖3所示。從圖中可以直觀地看出各項因素之間對微膠囊包埋率的影響。

由圖1可以看出當(dāng)扁杏仁油質(zhì)量分?jǐn)?shù)不變時，微膠囊的包埋率隨魔芋膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)增大而增大。當(dāng)魔芋膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)達到3%時包埋率達到最大值，隨后隨著魔芋膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增大包埋率逐漸下降。當(dāng)魔芋膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)不變時，隨著扁杏仁油質(zhì)量分?jǐn)?shù)的不斷增大，包埋率的變化呈現(xiàn)同樣的趨勢，扁杏仁油質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%時，包埋率達到最大值。由圖2可以看出扁杏仁油和分子蒸餾單甘酯質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化對微膠囊包埋率的影響。當(dāng)扁杏仁油質(zhì)量分?jǐn)?shù)不變時，分子蒸餾單甘酯質(zhì)量分?jǐn)?shù)在1.8%～2%之間時微膠囊包埋率達到最大值。由圖3可以看出當(dāng)分子蒸餾單甘酯質(zhì)量分?jǐn)?shù)不變時，魔芋膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)在2.5%～3%時包埋率達到最大值。

由圖2可以看出，增大分子蒸餾單甘酯的用量對包埋率提高有較好的作用，由圖1、圖3可以看出，應(yīng)適當(dāng)減少魔芋膠的用量以提高微膠囊的包埋率。當(dāng)魔芋膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)較大時，由于魔芋膠溶脹造成乳液粘度太大，容易堵塞噴霧口，霧化效果較差。

圖1 扁杏仁油和魔芋膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)對微膠囊包埋率影響的響應(yīng)曲面圖Fig.1 Response surface graph of flat almond oil and KGM mass fraction on microencapsulation rate

通過對模型方程求導(dǎo)計算，得到扁杏仁油微膠囊最佳配方是扁杏仁油：27.31%，魔芋膠：2.83%，分子蒸餾單甘酯：1.81%，大豆分離蛋白：68.05%。由模型方程預(yù)測可得到包埋率為93.94%。

圖2 扁杏仁油和分子蒸餾單甘酯質(zhì)量分?jǐn)?shù)對微膠囊包埋率影響的響應(yīng)曲面圖Fig.2 Response surface graph of flat almond oil and GMS mass fraction on microencapsulation rate

圖3 魔芋膠和分子蒸餾單甘酯質(zhì)量分?jǐn)?shù)對微膠囊包埋率的響應(yīng)曲面Fig.3 Response surface graph of KGM and GMS mass fraction on microencapsulation rate

2.2 扁杏仁油微膠囊的制備

依據(jù)響應(yīng)曲面優(yōu)化結(jié)果，為方便起見以扁杏仁油27%，魔芋膠2.8%，分子蒸餾單甘酯1.8%，大豆分離蛋白68.4%為配方，按1.2.1方法制備，得到包埋率達到93.9%的扁杏仁油微膠囊產(chǎn)品，其扁杏仁油包埋率與模型方程預(yù)測值基本一致。

2.3 微膠囊質(zhì)量評價

2.3.1 微膠囊氧化穩(wěn)定性 扁杏仁油微膠囊和未微膠囊化的扁杏仁油在60℃貯藏7d，過氧化值變化如圖4所示。由圖4可以看出扁杏仁油放置于60℃的加速氧化環(huán)境下，過氧化值急劇增大。說明油脂中的不飽和脂肪酸很容易被氧化變質(zhì)。而微膠囊化扁杏仁油的過氧化值在貯存過程中變化非常緩慢，說明囊壁將扁杏仁油包裹在其中，使扁杏仁油與環(huán)境中易使其氧化變質(zhì)的因素隔離，有效地延長了扁杏仁油的貯存期。

圖4 微膠囊及扁杏仁油在60℃貯存過氧化值變化Fig.4 Peroxide value change of micro capsule and flat almond oil storage at 60℃

2.3.2 扁杏仁油微膠囊表面形貌 由圖5可見，在優(yōu)化配方下制備的扁杏仁油微膠囊平均粒徑為20μm。微膠囊對扁杏仁油具有較好的包埋作用。

圖5 扁杏仁油微膠囊掃描電鏡照片F(xiàn)ig.5 Flat almond oil microcapsule SEM photos

3 結(jié)論

魔芋膠具有很好的成膜性，但溶脹后粘性很大，不利于微膠囊的噴霧干燥成型，將魔芋膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制在2.5%～3%時可以起到很好的成膜作用。選擇魔芋膠和大豆分離蛋白作為復(fù)合壁材豐富了扁杏仁油微膠囊的營養(yǎng)。采用曲面響應(yīng)法優(yōu)化了扁杏仁油微膠囊的最佳配方，以扁杏仁油27%、魔芋膠2.8%、分子蒸餾單甘酯1.8%和大豆分離蛋白68.4%的配方，采用噴霧干燥法，得到了包埋率達到93.9%的扁杏仁油微膠囊產(chǎn)品。包埋后的扁杏仁油氧化穩(wěn)定性明顯優(yōu)于未包埋的扁杏仁油，產(chǎn)品的穩(wěn)定性良好，有效地延長了貯存期。

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[12]GB/T 5538-2005/ISO 3960：2001，動植物油脂過氧化值測定[S].

Preparation and quality evaluation of flat almond oil micro-encapsulation

ZHANG Li，YANG You-lin，ZHANG Jing，ZHANG Zhi-qi*
（Key Laboratory of Medicinal Resource and Natural Pharmaceutical Chemistry of Ministry of Education，School of Chemistry and Material，Shaanxi Normal University，Xi'an 710062，China）

Taking konjac glucomannan（KGM）and soy protein isolate（SPI）as materials of wall and glycerol monostearate（GMS）as emulsifier，the micro-encapsulation of flat almond oil was prepared by spray-drying method.The prescription of micro-encapsules was optimized with response surface methodology（RSM），and the micro-encapsulation efficiency，anti-oxidation and microstructure of flat almond oil micro-encapsules was investigated.The result indicated that the optimal composition of the micro-encapsules was as follows：almond oil 27%，KGM 2.8%，GMS 1.8%，SPI 68.4%.The micro-encapsulation efficiency of the production was 93.9%. And the products of almond oil micro-encapsule were in good antioxidation，smooth surface and uniform particle sizes.

flat almond oil；micro-encapsulation；spray-drying；response surface methodology（RSM）

TS201.1

B

1002-0306（2012）05-0246-04

2011-05-26 *通訊聯(lián)系人

張莉（1983-），女，碩士研究生，主要從事天然藥物有效成分的研究。

陜西省農(nóng)業(yè)攻關(guān)項目（2008K01-23）。