茶多酚壳聚糖微胶囊的制备工艺研究.pdf

2023年第36 卷第8 期茶多酚壳聚糖微胶囊的制备工艺研究柏双艳，杨雨帆，邹浩，王一博，袁传勋”，金日生（1.合肥工业大学食品与生物工程学院，安徽宣城2 42 0 0 0；2.合肥工业大学农产品生物化工教育部工程研究中心，安徽合肥2 30 6 0 1)摘要：以茶多酚为芯材、壳聚糖为壁材，通过乳化交联法制备茶多酚壳聚糖微胶囊（GTP/CS-MC）。以包封率为指标,在单因素试验的基础上通过正交试验优化制备工艺，并研究微胶囊的粒径分布。结果表明：GTP/CS-MC的最佳制备工艺为反应时间2.0 h、反应温度50、茶多酚质量浓度4.8 mg/mL，在此条件下茶多酚的包封率达到8 0.9 1%2.9 6%，GTP/CS-MC平均粒径为（8.7 2 10.16）m，多分散系数为0.2 18 0.0 0 8,分散性良好。关键词：茶多酚；壳聚糖；微胶囊；乳化交联法tea polyphenol chitosan microcapsulesBAI Shuang-yan,YANG Yu-fan,ZOU Hao,WANG Yi-bo,YUAN Chuan-xun,JIN Ri-sheng(1.School of Food and Bioengineering,Hefei University of Technology,Xuancheng 242000,Anhui,China;2.Engineering Research Center of Ministry of Education for Agricultural Products Biochemistry,Hefei University of Technology,Hefei 230601,Anhui,China)Abstract:Tea polyphenol chitosan microcapsules(GTP/CS-MC)were prepared by emulsion-crosslink-ing method using tea polyphenols as the core material and chitosan as the wall material.Using encapsula-tion efficiency as an indicator,the preparation process was optimized by orthogonal experiments based onsingle factor experiments,and the particle size distribution of the microcapsules was studied.The resultsshowed that the optimal preparation process for GTP/CS-MC was reaction time 2.0 h,reaction tempera-ture 50 C,a n d t e a p o l y p h e n o l ma s s c o n c e n t r a t i o n 4.8 mg/mL.U n d e r t h e s e c o n d i t i o n s,t h e e n c a p s u l a-tion efficiency of tea polyphenols reached 80.91%2.96%,and the average particle size of GTP/CS-MC was(8.721 0.16)m.The polydispersity coefficient was 0.218 0.008,indicating good dispers-ibility.Key words:tea polyphenol;chitosan;microcapsule;emulsion-crosslinking method中图分类号：TS201.1茶多酚是1类存在于茶叶中的多羟基酚类化合物，包括儿茶素、黄酮类、花色苷类等，具有很强的抗氧化活性 ，同时具有降血脂、抗肿瘤、抗菌、提高机体免疫力、预防心血管疾病、延缓衰老等功能 2-3。但茶多酚易被氧化、在碱性条件下不稳定、粮食与油脂Study on the preparation process of文献标志码：A在生物体内半衰期短 4近几年来，微胶囊技术被广泛应用于活性物质和化学药物的固定化方面 5-6 。微胶囊是指利用天然或人工合成的高分子聚合物 7 ,对分散的固体、液体和气体物质进行包裹，形成密封或是具有半透101文章编号：10 0 8-9 57 8(2 0 2 3)0 8-0 10 1-0 4收稿日期：2 0 2 3-0 3-2 8基金项目：合肥工业大学大学生创新训练项目（X202210359873）作者简介：柏双艳（2 0 0 1一），女，本科，研究方向为食品科学与工程。通信作者：袁传勋（19 6 4一），男，博士，研究员，研究方向为天然活性物质研发、功能油脂。金日生（19 8 2 一），男，博士，助理研究员，研究方向为农产品加工。102性的微小包囊颗粒 ,通常直径在1 10 0 0 ml9。微胶囊的制备方法包括乳化交联法、冷冻干燥法、溶剂分散/蒸发法、相分离（凝聚）法、喷雾干燥法、界面聚合法等 10-。采用微胶囊化技术对茶多酚进行包埋,改变茶多酚的溶解性、光敏性、酸敏性以及热敏性等加工适应性 5,使茶多酚能以微细状态保持其原有的化学特性和生物活性 12 ,提高活性成分的释放性能和生物利用率 13,可在一定程度上弥补茶多酚在自然条件下的不稳定性 14。壳聚糖是1种天然聚阳离子碱性多糖,有良好的生物相容性、可降解性和成膜性，其不易溶于水而易溶于酸的溶解特性 15,使其具有靶向和缓释的优点。本试验采用乳化交联法，以壳聚糖为壁材，茶多酚为芯材进行包埋 1,设计单因素和正交试验优化微胶囊制备工艺，并对微胶囊粒度进行考察，以期为缓释胶囊的制备奠定一定的基础，以及为壳聚糖微胶囊表面修饰研究提供一定的依据。1材料与方法1.1 材料与试剂茶多酚（纯度 9 0%），西安东峰生物科技有限公司；脱乙酰化壳聚糖（纯度 7 0%），美国Sigma公司；无水乙醇、冰醋酸、司盘8 0、石油醚等，分析纯；戊二醛、液体石蜡等，化学纯。1.2仪器与设备DF-101S恒温磁力搅拌器,巩义市予化仪器有限责任公司;H1850-R型高速离心机，湖南湘仪器有限公司；BS-224S电子天平，德国赛多利斯公司；DHG型智能电热鼓风干燥箱，上海成顺仪器仪表有限公司;UV-1600可见分光光度计，美国Spectropho-tometer公司;NANO-ZSE纳米粒度及Zeta-电位分析仪，英国马尔文公司。1.3试验方法1.3.1茶多酚壳聚糖微胶囊(GTP/CS-MC)的制备参照柴少虎 的方法,并略有改动。配制体积分数3%的醋酸溶液，加入壳聚糖使其质量分数为1%,搅拌均匀,以4静置过夜；将16 mg的茶多酚粉末与5mL壳聚糖醋酸溶液混合,静置待用;在100mL烧杯中加45mL液体石蜡,加人0.5mL表面活性剂司盘8 0,以6 0 搅拌15min;加人茶多酚的壳聚糖醋酸混合溶液，待其充分分散后，加入体积分数2 5%戊二醛溶液，以6 0 交联反应3h，然后以30 0 0 r/min离心8 min，离心后的上层液体备用，下层固体在6 0 条件下干燥30 min，即得茶粮食与油脂多酚微胶囊。1.3.2包封率的测定将茶多酚溶于10 mL无水乙醇溶液中,在室温下配制一系列质量浓度为0.1、0.2、0.3、0.4、0.5mg/mL的茶多酚乙醇溶液，以茶多酚乙醇溶液的质量浓度为横坐标，波长540 nm处的吸光度为纵坐标，绘制标准曲线：Y=0.122X+0.0014,R=0.999 4。取1.3.1离心后上层液体,用无水乙醇萃取，收集无水乙醇相，用无水乙醇定容至50 mL，在波长540nm处测吸光度，根据标准曲线方程计算未被包埋的茶多酚质量。离心后的固体，用石油醚洗涤3次，再用无水乙醇洗涤2 次，收集无水乙醇洗涤液，定容至10 mL。在波长540 nm处测吸光度，根据标准曲线方程计算附着在微胶囊表面的茶多酚。茶多酚在壳聚糖微胶囊中的包封率计算见式（1）。m-ml-m2 100%包封率=m式中:m为茶多酚的总质量，mg;mi为未经包埋的茶多酚质量,mg;m为附着在微胶囊表面经洗涤溶解在无水乙醇洗液中的茶多酚质量，mg。1.3.3单因素试验在反应时间3h、反应温度6 0、茶多酚质量浓度3.2 mg/mL的基础上进行单因素试验,考察反应时间、反应温度、茶多酚质量浓度对茶多酚在壳聚糖微胶囊中包封率的影响。1.3.4正交试验在单因素试验的基础上,以反应时间（A）、反应温度(B）、茶多酚质量浓度（C)为考察因素,以包封率为指标,设计三因素三水平正交试验，因素水平见表1。表1正交试验因素水平表因素水平A反应时间/h12.023.034.01.3.55粒径分布称取10 mgGTP/MS-MC分散于10 mL无水乙醇中 16 ,从中取2 mL于马尔文比色皿中,采用NANO-ZSE纳米粒度及Zeta-电位分析仪测定微胶囊的粒径分布、多分散性系数。2023年第36 卷第8 期(1)B反应C茶多酚温度/质量浓度/(mg/mL)503.2604.0704.82023年第36 卷第8 期2结果与分析2.1单因素试验结果2.1.1茶多酚质量浓度对包封率的影响由图1可知：随着茶多酚质量浓度的增大，茶多酚包封率呈现先增大后略有减小的趋势，当茶多酚质量浓度为4.0 mg/mL时，包封率最高。这是因为随着茶多酚质量浓度的增大，包封进壳聚糖微胶囊中的茶多酚量也增加；但茶多酚质量浓度过大，会造成水相溶液中茶多酚分布不均匀 ,或体系内载体无法完全包裹茶多酚，导致微胶囊破裂 16 ，从而影响包封率。因此，确定最佳茶多酚质量浓度为 4.0 mg/mL。10080%/率辉回6040200图1茶多酚质量浓度对包封率的影响2.1.2反应时间对包封率的影响由图2 可知：随着反应时间的延长，茶多酚包封率呈现先增大后减小的趋势，当反应时间为3.0 h时，包封率最高。这是因为反应时间过短，交联不充分，微胶囊形态差，随着反应时间的延长，交联剂充分作用在壳聚糖上，壳聚糖上的氨基与交联剂的醛基充分反应,得到形态较好的微胶囊 17 ，进而包封茶多酚；而反应时间过长，微胶囊的成膜会很紧密，10080%/率拜图6040200图2反应时间对包封率的影响粮食与油脂茶多酚不易进人，也难以释放出来,甚至造成茶多酚结构被破坏 1.17 。因此,确定最佳反应时间为3.0 h。2.1.3反应温度对包封率的影响由图3可知：随着反应温度的升高，茶多酚包封率呈现先增大后减小的趋势，当反应温度为6 0 时，包封率最高。这是因为温度较低时，交联反应进行得较慢，壳聚糖的黏度较高,茶多酚难以进人其形成的微胶囊中 ;随着温度的升高,壳聚糖的黏度降低，茶多酚易于进入微胶囊中，但当温度过高时,由于在乳化过程中，液体石蜡中的胶团化过程是放热反应,过高温度会抑制乳化的进行 18 。因此，确定最佳反应温度为6 0。100r80%/率样码6040202.43.2茶多酚质量浓度/(mg/mL)1.02.0反应时间/h1034.04.83.04.05.65.00图3反应温度对包封率的影响2.2正交试验结果由表2 可知：GTP/CS-MS的最佳制备工艺为A,B,Cs，在此条件下包封率为8 0.9 1%2.9 6%，高于正交表中的最优组合A,B,C3,因此,最佳制备工表2 正交试验设计及结果试验号A112131425262738393ki76.4k269.2k369.2R7.24050反应温度/BC11223313223112233172.565.771.873.369.775.12.89.4607080包封率/%72.3876.5280.3074.4770.4272.6076.7574.5065.25104艺