自乳化葉黃素制劑的制備和性質(zhì)研究

周 迪，周玉春，許新德，郗鋒劍

(浙江醫(yī)藥股份有限公司新昌制藥廠，浙江新昌312500)

自乳化葉黃素制劑的制備和性質(zhì)研究

周 迪，周玉春，許新德，郗鋒劍

(浙江醫(yī)藥股份有限公司新昌制藥廠，浙江新昌312500)

研究以葉黃素為原料，通過(guò)單因素實(shí)驗(yàn)，分析油溶介質(zhì)、溶解溫度、溶解時(shí)間對(duì)自乳化葉黃素產(chǎn)品的影響，確定油溶介質(zhì)和最佳的工藝條件。從產(chǎn)品質(zhì)量和穩(wěn)定性入手，通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)對(duì)非離子型表面活性劑和助表面活性劑進(jìn)行篩選，確定透明自乳化葉黃素制劑配方:葉黃素:6%、紫蘇油:10%、dl－a生育酚:1.5%、吐溫－80:6%、蔗糖酯S－15: 2%、司盤(pán)－40:1.5%、松香甘油酯:3%、甘油:70%，并對(duì)其性質(zhì)進(jìn)行研究。

葉黃素，類胡蘿卜素，自乳化

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

葉黃素晶體 浙江醫(yī)藥股份有限公司新昌制藥廠;抗氧化劑dl－a生育酚 浙江醫(yī)藥股份有限公司新昌制藥廠;溶解介質(zhì) 紫蘇油、大豆油、玉米油、中鏈脂肪酸甘油酯;乳化劑 吐溫－80、司盤(pán)－40、蔗糖脂肪酸酯S－15、松香甘油酯;助表面活性劑 甘油。

UV－2450UV－visible spectrophotometer紫外可見(jiàn)分析儀 日本島津;Agilent 1100高效液相色譜儀 美國(guó)安捷倫;nanomeawurer zs納米粒徑測(cè)定儀 Malvern Instruments Ltd。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 實(shí)驗(yàn)條件

1.2.1.1 UV法含量的測(cè)定(紫外分光光度儀)［6］試樣的溶出:精密稱取自乳化葉黃素制劑 100mg (0.0001g)至100mL容量瓶中，加入5mL純化水，在60℃水溫下超聲溶解5min，冷卻后，用無(wú)水乙醇定容至刻度，搖勻，過(guò)濾。

供試液的稀釋:取1mL上述過(guò)濾液至25mL容量瓶中，用無(wú)水乙醇稀釋定容。

測(cè)定:用10mm比色杯，以無(wú)水乙醇作為空白，測(cè)定供試液在445nm處的吸光度。

結(jié)果計(jì)算:X=Amax×2500/(2550×W)

式中:Amax－自乳化葉黃素制劑在445nm處的吸光度;2500－稀釋倍數(shù);2550－葉黃素在無(wú)水乙醇中的吸收系數(shù);W－自乳化葉黃素制劑重量，g。

1.2.1.2 順?lè)词襟w比例的測(cè)定(高效液相色譜儀)色譜條件:色譜柱 CHIRALPAK AD－H手性柱(4.6mm×250mm，5μm);柱溫35℃;流動(dòng)相:正己烷∶異丙醇(85∶15，v∶v);流速:1.5mL/min;進(jìn)樣量: 20μL;檢測(cè)波長(zhǎng):453nm。

1.2.1.3 葉黃素的溶解方法(瞬時(shí)高溫溶解) 在蠕動(dòng)泵的作用下將油相混合液輸送至盤(pán)管，調(diào)節(jié)頻率使其在一定的時(shí)間通過(guò)盤(pán)管并升溫至一定的溫度，使葉黃素溶解在混合液中。

1.2.1.4 正交實(shí)驗(yàn)

表1 四因素三水平正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)(%)Table 1 Four factors and three levels orthogonal experiments(%)

1.2.1.5 感官指標(biāo)的評(píng)價(jià) 產(chǎn)品感官指標(biāo)包括外觀、溶于水粒徑、水溶液和高糖高酸體系穩(wěn)定性(1%檸檬酸，24%蔗糖)等，采用綜合指標(biāo)100分制評(píng)分［7］。

1.3 工藝流程

混合攪拌→預(yù)熱升溫→瞬時(shí)高溫溶解→冷卻→成品

1.4 操作要點(diǎn)

1.4.1 混合攪拌 按實(shí)驗(yàn)配方將稱量好的活性成分(葉黃素)、油、抗氧化劑、非離子型表面活性劑和助表面活性劑混合攪拌分散均勻。

1.4.2 預(yù)熱升溫 將上述混懸液保溫在80～90℃攪拌15min左右，使其進(jìn)一步分散溶解確保后述的瞬時(shí)升溫溶解效果。

1.4.3 瞬時(shí)高溫溶解 在蠕動(dòng)泵的作用下將混合液輸送至盤(pán)管，調(diào)節(jié)頻率使其在15～25s通過(guò)盤(pán)管并升溫至120～140℃，使葉黃素溶解在混合液中。

1.4.4 水浴冷卻 將上步自乳化葉黃素制劑接入至旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀燒瓶中，轉(zhuǎn)動(dòng)，水浴冷卻至室溫。

2 結(jié)果與討論

2.1 葉黃素溶解工藝條件的研究

2.1.1 溶解介質(zhì)的選擇 研究6g葉黃素晶體分別在140℃下，保溫5min溶解所需要的溶解介質(zhì)數(shù)量。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

表2 各種介質(zhì)溶解葉黃素晶體情況Table 2 Dissolved lutein crystals of various media

由表2可知，植物油中紫蘇油對(duì)葉黃素溶解性最好，其次是中鏈脂肪酸甘油酯，因此紫蘇油為葉黃素晶體最佳溶解油，內(nèi)容物數(shù)少，自乳化體系更加穩(wěn)定。

2.1.2 油溶法溫度的確定 研究6g葉黃素晶體分別在100、120、140、160℃溫度下溶解5min所需紫蘇油的數(shù)量，以及油基質(zhì)總量在制得的6%自乳化葉黃素制劑所占的比率及其產(chǎn)生的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表3。

表3 溶解6g葉黃素晶體在不同溫度下所需油量及在制劑中所產(chǎn)生的影響Table 3 Value of oil required in the preparation of dissolving 6g lutein crystals at different temperatures and its effects

由表3可知，高溫對(duì)葉黃素異構(gòu)影響很大，反式體比例減少，產(chǎn)品的生物利用度降低。因此作為保健功能應(yīng)用的自乳化葉黃素產(chǎn)品不宜過(guò)高溫度［8］。

2.1.3 油相溶解時(shí)間的確定 實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步研究6g葉黃素晶體在10g紫蘇油中140℃保溫溶解時(shí)間對(duì)葉黃素溶解及反順異構(gòu)的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 油溶法溶解時(shí)間對(duì)β－胡蘿卜素的影響Table 4 The effect of dissolution time on β－carotene by oil－soluble method

從表4可知:高溫條件下，溶解時(shí)間對(duì)葉黃素影響較大，可通過(guò)縮短溶解時(shí)間上解決葉黃素的異構(gòu)問(wèn)題。因此最佳溶解時(shí)間為15～25s，對(duì)葉黃素異構(gòu)影響較少，同時(shí)具有較好的可操作性。

綜合前面的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，最終確定微囊化葉黃素工藝條件為:溶解溫度:120～140℃，溶解時(shí)間: 15～25s，植物油:紫蘇油，葉黃素∶紫蘇油:6∶10。

2.2 自乳化葉黃素制劑配方的確定［9-11］

按上述確定的最佳工藝條件:溶解溫度:120～140℃，溶解時(shí)間:15～25s，植物油:紫蘇油，葉黃素∶紫蘇油:6∶10，進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn)確定6%自乳化葉黃素制劑配方。由于產(chǎn)品配方中八個(gè)因素中已有三個(gè)因素為定量:葉黃素為6%，紫蘇油已確定最佳用量為10%及抗氧化劑dl－a生育酚一般為1.5%。而甘油是由其它四因素制約變化，因此只對(duì)其它變量根據(jù)配方作L9(34)正交實(shí)驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 四因素三水平正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果Table 5 Results of four－factor and three－level orthogonal experiments

從表5可知:各因素對(duì)產(chǎn)質(zhì)量及穩(wěn)定性的影響大小排列為A＞C＞B＞D，并從平均值上得出最佳配方為A3B2C2D2。

按上述的最佳配方A3B2C2D2進(jìn)行一組實(shí)驗(yàn)，綜合指標(biāo)得分為95.6，綜合實(shí)驗(yàn)所知6%自乳化葉黃素制劑最佳配方為:葉黃素:6%、紫蘇油:10%、dl－a生育酚:1.5%、吐溫－80:6%、蔗糖酯S－15:2%、司盤(pán)－40:1.5%、松香甘油酯:3%、甘油:70%。

2.3 自乳化葉黃素制劑應(yīng)用評(píng)價(jià)

按上述6%自乳化葉黃素制劑葉黃素確定的最佳工藝條件:溶解溫度為:120～140℃、溶解時(shí)間為: 15～25s和最佳配方:葉黃素:6%、紫蘇油:10%、dl－a生育酚:1.5%、吐溫－80:6%、蔗糖酯S－15:2%、司盤(pán)－40:1.5%、松香甘油酯:3%、甘油:70%制備成6%自乳化葉黃素制劑，并進(jìn)行性質(zhì)研究。

2.3.1 高效液相分析6%自乳化葉黃素制劑異構(gòu)結(jié)果見(jiàn)圖1。

圖1 6%自乳化葉黃素制劑高效液色譜圖Fig.1 High－performance liquid chromatogram of 6%self－emulsifying lutein

由圖1可知:自乳化葉黃素制劑全反式體含量高，受制備工藝過(guò)程影響少，異構(gòu)化程度少，因而確保了葉黃素的生物活性。

2.3.2 對(duì)6%自乳化葉黃素制劑粒徑檢測(cè) 取200g自乳化葉黃素制劑溶于200g水中溫和攪拌溶解充分，取一部分溶液用Malvern納米粒徑測(cè)定儀檢測(cè)，結(jié)果見(jiàn)圖2;另一部分溶液通過(guò)高壓均質(zhì)機(jī)(一級(jí)壓力:8～10MPa，二級(jí)壓力:15～20MPa)均質(zhì)兩次，最后納米粒徑測(cè)定儀檢測(cè)，結(jié)果見(jiàn)圖3。

圖2 均質(zhì)前自乳化葉黃素制劑水溶液粒徑Fig.2 Particle size of self－emulsifying lutein solution before homogenizing

圖3 均質(zhì)后自乳化葉黃素制劑水溶液粒徑Fig.3 Particle size of self－emulsifying lutein solution after homogenizing

由圖2和圖3粒徑分布表明，乳液粒徑在600nm以下，而活性成分粒徑越小，在溶液中更不易聚集而產(chǎn)生上浮和下沉，因此應(yīng)用有較好的穩(wěn)定性和吸收利用度［12－14］，同時(shí)可通過(guò)均質(zhì)壓力控制得到不同粒徑范圍的溶液，粒徑越小溶液濁度越小，因此應(yīng)用時(shí)可通過(guò)均質(zhì)壓力調(diào)節(jié)滿足不同濁度產(chǎn)品的應(yīng)用。

2.3.3 光穩(wěn)定性 6%自乳化葉黃素制劑配制水溶液(葉黃素3.0mg/L、pH 3.8)，90℃，15min加熱后保存在透明與褐色容器中光照下進(jìn)行穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)，定期用UV檢測(cè)含量，結(jié)果見(jiàn)圖4。

圖4 光照穩(wěn)定性曲線Fig.4 The curve of light stability

由圖4可知，葉黃素制劑產(chǎn)品在透明容器中含量損失顯著，對(duì)光不穩(wěn)定，因此6%自乳化葉黃素制劑產(chǎn)品盡量避光保存和使用。

2.3.4 高糖高酸水溶液體系穩(wěn)定性 稱取1.0g自乳化葉黃素制劑、白砂糖90g、一水檸檬酸4.5g、蒸餾水100g，加熱溶解，再加蒸餾水定容至1000mL，即為1000倍稀釋液。經(jīng)4000r/min、30min離心后，觀察并將其樣品裝入飲料瓶中，在室溫下橫放靜置，觀察溶液表面有無(wú)浮油，底部有無(wú)沉淀。結(jié)果見(jiàn)表6。

表6 高糖高酸體系穩(wěn)定性結(jié)果Table 6 Stability of the high－sugar high acid system

由表6可知，產(chǎn)品在機(jī)械離心力作用下，無(wú)浮油、沉淀，并在空白飲料中靜置觀察36d(飲料廠家觀察時(shí)間為72h)，無(wú)掛壁、沉淀產(chǎn)生，因此產(chǎn)品有較佳的應(yīng)用穩(wěn)定性。

3 結(jié)論

6%自乳化葉黃素制劑的最佳工藝條件為:溶解溫度:120～140℃、溶解時(shí)間為:15～25s，最佳配方為:葉黃素:6%、紫蘇油:10%、dl－a生育酚:1.5%、吐溫－80:6%、蔗糖酯S－15:2%、司盤(pán)－40:1.5%、松香甘油酯:3%、甘油:70%。

6%自乳化葉黃素制劑外觀新穎、透明誘人，溶于水后粒徑在600nm以下，生物利用度高［12－14］，水溶液通過(guò)均質(zhì)可達(dá)到75～600nm不同濁度的溶液，它能廣泛應(yīng)用于透明或不同濁度要求的飲料、果凍等食品中。

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Preparation of self－emulsifying lutein formulations and study on its properties

ZHOU Di，ZHOU Yu－chun，XU Xin－de，XI Feng－jian
(Xinchang Pharmaceutical Factory，Zhejiang Medicine Co.，Ltd.，Xinchang 312500，China)

The study was done on lutein，the effect of dissolving agent，temperature and time on self－emulsifying lutein was analyzed by single factor experiment，and dissolving agent and optimum process condition was determined.The formulation of transparent self－emulsifying lutein with lutein:6%，perilla oil:10%，dl－a tocopherol: 1.5%，tween－80:6%，sucrose ester S－15:2%，span－40:1.5%，rosin:3%，glycerol:70%was determined by screening a wide range of non－ionic surfactants and co－surfactants with the orthogonal experiments in terms of product quality and stability，and physicochemical properties of the product were also analyzed.

lutein;carotenoids;self－emulsifying

TS202.3

A

1002－0306(2012)10－0317－04

葉黃素是一種含氧類胡蘿卜素，其習(xí)慣命名為葉黃素或葉黃質(zhì)，系統(tǒng)命名為3，3’－二羥基－β，α－胡蘿卜素，分子式為C40H56O2，相對(duì)分子量為568.88，含多個(gè)共軛雙鍵結(jié)構(gòu)。由于烯鍵的存在，在理論上容易異構(gòu)［1］。葉黃素為橙黃色粉末，不溶于水，溶于丙酮、己烷和三氯甲烷等有機(jī)溶劑。葉黃素可預(yù)防老年性眼球視網(wǎng)膜黃斑退化引起的視力下降與失明［2－3］，并且具有抵御游離基對(duì)人體細(xì)胞與器官的損傷，防止機(jī)體衰老引發(fā)的心血管硬化、冠心病和腫瘤疾病的功能，因此除應(yīng)用于飲料行業(yè)外，葉黃素還是一種極具誘惑力的食品營(yíng)養(yǎng)保健劑。但葉黃素熔點(diǎn)高，性質(zhì)不穩(wěn)定，體內(nèi)代謝迅速，生物利用度低，體內(nèi)難以達(dá)到有效濃度，并且其晶體自身著色能力弱。這些嚴(yán)重制約其開(kāi)發(fā)成有效的食品著色、營(yíng)養(yǎng)保健劑。如何改善葉黃素各方面的缺點(diǎn)，制備生物利用度高、用藥量低的葉黃素制劑已經(jīng)成為近年來(lái)食品、藥學(xué)工作者亟待解決的課題。本文進(jìn)行了自乳化葉黃素的研究，將葉黃素、油相、非離子型表面活性劑和助表面活性劑制備成熱力學(xué)穩(wěn)定的均一、透明液體劑型［4］。它在水中溫和攪拌的情況下，能夠形成粒徑小于600nm乳粒，即為口服微乳［5］。制成的軟膠囊，外觀新穎、誘人，對(duì)消費(fèi)者很有吸引力，改善水不溶性葉黃素的口服吸收，提高生物利用度，克服了傳統(tǒng)葉黃素油懸液或油與葉黃素微膠囊粉混懸液軟膠囊生物利用度低、外觀差的缺陷。葉黃素作為色素溶于水中，通過(guò)均質(zhì)壓力控制濁度大小可廣泛應(yīng)用于不同飲料、果凍等普通食品中，從而避免了開(kāi)發(fā)眾多不同濁度、不同含量的乳液劑型產(chǎn)品。由于葉黃素乳液(O/W)含水，水分活度高，具有保質(zhì)期短和不能應(yīng)用于軟膠囊制劑的缺陷。

2011－08－26

周迪(1978－)，學(xué)士，工程師，主要從事維生素及類胡蘿卜等系列微膠囊制品的開(kāi)發(fā)。