金花茶多酚微膠囊的制備及其特性研究

（廣西大學輕工與食品工程學院，廣西南寧530004）

金花茶（Camellia Chrysantha（Hu）Tuyama）是山茶科、山茶屬、金花茶組植物，世界上著名的觀賞植物之一，因其珍貴性和稀有性，被譽為“茶族皇后”和“植物界的大熊貓”[1]。近年來，隨著研究技術的發展和人們保健意識的提升，金花茶的價值正被逐漸開發并廣泛應用，它不僅能調節血糖血脂、提高機體免疫力，而且在抗癌、抗氧化以及抗衰老方面也表現出極高的藥用價值，是一種優良的保健食品原材料[2]。

金花茶多酚是使金花茶具有營養和藥用價值的重要活性成分[3]。目前對金花茶多酚的研究主要集中在含量測定和提取工藝方面。王坤等[4]在采用福林-酚法測定茶多酚時發現，金花茶的品種不同所含的茶多酚的量就會具有明顯差異，其中越南厚葉金花茶的茶多酚含量最多，高達11.71%。牛廣俊等[5]采用乙醇提取法從金花茶花中提取茶多酚等活性物質并進行工藝優化，總多酚提取率到達6.25%。然而，茶多酚自身存在的一些缺陷大大限制了其應用范圍，如脂溶性較差[6]、易受光和溫度的氧化破壞[7]、在腸胃中結構很不穩定[8]等等。為解決這類問題，通常采用微膠囊技術來提高茶多酚的穩定性[9]，如噴霧干燥法、復相乳化法、超臨界流體法等微膠囊技術。其中噴霧干燥法是一種工藝簡單、操作靈活、生產過程符合環保要求的方法。且目前關于金花茶多酚微膠囊的研究較少，尚未見對其特性的研究報道。

本研究以羥丙基甲基纖維素鄰苯二甲酸酯（hydroxypropyl methyl cellulose phthalate，HPMCP）為壁材，金花茶多酚原液為芯材，優化噴霧干燥法制備金花茶多酚微膠囊工藝條件，同時對產品的緩釋特性、穩定性和抗氧化性進行研究，以期獲得較好的微膠囊產品，對推廣金花茶的規模化種植，促進金花茶產品的開發利用以及金花茶產業價值的提升都有極為深遠的意義。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

羥丙基甲基纖維素鄰苯二甲酸酯：麻城市天安納米化工材料有限公司；十二烷基硫酸鈉（化學純）：東明俱進化有限公司；胃蛋白酶、胰酶（胃蛋白酶比活≥3 000 U/g、胰酶比活≥250 NFU/mg）：北京索萊寶科技有限公司；綠茶多酚（純度95%）：上海寶曼生物科技有限公司；金花茶多酚原樣干粉、金花茶多酚提取液（純度30%）：廣西桂人堂金花茶有限公司；DPPH：FLNKA公司；鄰苯三酚：國藥集團化學試劑有限公司；鄰二氮菲：廣州化學試劑廠；以上藥品均為分析純。

1.2 儀器與設備

HH-4數顯恒溫水浴鍋：國華電器有限公司；GZL25噴霧干燥器：無錫市陽光干燥設備廠；SK-2200超聲波清洗儀：上海科導超聲儀器有限公司；UV-2802H紫外可見分光光度計：上海儀器有限公司；S-3400N掃描電子顯微鏡：日本日立公司；RE-D2AA旋轉蒸發器：上海亞榮生化儀器廠；722分光光度計：天津普瑞斯儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 金花茶多酚微膠囊的制備工藝

稱取一定量的壁材（HPMCP）溶于80%的乙醇水溶液中（按照3∶100的質量比溶解）→加入金花茶多酚提取液混勻→按芯材和壁材總重的4%加入乳化劑十二烷基硫酸鈉，混勻→高壓均質→噴霧干燥→冷卻→微膠囊產品

1.3.2 酒石酸亞鐵比色法測定金花茶多酚的含量

準確量取1.00 mg/mL的茶多酚標準溶液0.4、0.8、1.2、1.6、2.0 mL分別置于25 mL容量瓶中，加入5 mL酒石酸亞鐵溶液，用pH 7.5的磷酸鹽緩沖溶液稀釋至刻度。用10 mm比色杯在540 nm處測定茶多酚標準溶液的吸光度，繪制茶多酚濃度——吸光度標準曲線見圖1。同時做空白參比。

圖1 茶多酚標準曲線Fig.1 The standard curve for tea polyphenol

由圖1可知，茶多酚濃度——吸光度標準曲線的回歸方程為 y=6.285 7x+0.002 38，R2＝0.999 3。金花茶多酚的含量即可通過測定吸光度再根據標準曲線換算得到。

1.3.3 金花茶多酚微膠囊包埋率的測定[10]

1.3.3.1 產品表面茶多酚含量的測定

準確稱取金花茶多酚微膠囊1.00 g溶于一定量的水中，定容至100 mL后以3 000 r/min的速度高速離心15 min，然后吸取上清液1 mL，定容至25 mL容量瓶中，10 min后測其吸光度，再由標準曲線計算出濃度，即可得到金花茶多酚微膠囊表面的茶多酚含量。

1.3.3.2 產品中總茶多酚含量的測定

準確稱取金花茶多酚微膠囊1.00 g，先用30 mL的無水乙醇充分攪拌溶解壁材，再用蒸餾水定容至100 mL容量瓶中，超聲處理30 min后吸取上清液1 mL，定容至25 mL容量瓶中，10 min后測其吸光度，再由標準曲線計算出濃度，即可得到金花茶多酚微膠囊中總茶多酚含量。

1.3.3.3 計算包埋率

包埋率/%=（1-產品表面茶多酚含量/產品總茶多酚含量）×100

1.3.4 金花茶多酚微膠囊的表面顯微形態觀測

取一定量的金花茶多酚微膠囊用雙面膠固定在樣品臺上，經鍍金處理后，置于掃描電子顯微鏡樣品室中，并進行抽真空處理。用掃描電鏡觀察微膠囊結構。

1.3.5 金花茶多酚微膠囊在模擬胃、腸液中釋放的測定

1.3.5.1 模擬腸液的配制

取6.8 g KH2PO4溶于500 mL水中，加入4%NaOH溶液調節pH值至6.8，再加入10 g胰酶，混勻后定容至1 000 mL。

1.3.5.2 模擬胃液的配制

將16.4 mL稀鹽酸和10 g胃蛋白酶加到800 mL水中，攪勻后定容至1 000 mL。

1.3.5.3 模擬胃腸環境的釋放

取0.5 g金花茶多酚微膠囊置于100 mL人工腸液中，（37±0.5）℃恒溫水浴，以 300 r/min的速度攪拌，在10、20、30、60、120、180、240、300 min 時間段取樣，于544 nm處測定吸光度，計算多酚含量，分析微膠囊在人工腸液中的溶出情況。通過計算累積釋放度觀察微膠囊在胃腸道中的緩釋效果。累積釋放度按下式計算：

累積釋放度/%=（最大釋放時的多酚濃度/多酚總濃度）×100

1.3.6 金花茶多酚微膠囊穩定性測定

各取3 g金花茶多酚微膠囊和金花茶多酚原樣干粉置于敞口培養皿中，攤成厚度≤5 mm的薄層，室溫保存，每隔5天各取0.5 g樣品測定茶多酚含量，計算出其茶多酚保留率。試驗時間為20 d。茶多酚保留率按下式計算：

1.3.7 金花茶多酚微膠囊抗氧化性的測定

以綠茶多酚作為對照，研究對比金花茶多酚微膠囊（試樣A）和金花茶多酚原樣干粉（試樣B）的體外抗氧化活性，測定對羥基自由基（·OH）、超氧陰離子（O2-）和二苯基苦基苯肼自由基（DPPH·）的清除作用。

1.3.7.1 清除羥基自由基（·OH）能力的測定

在試管中加入2 mL pH=7.4的磷酸緩沖溶液、1 mL 1.5 mmol/L鄰二氮菲和1 mL 1.5 mmol/L FeSO4溶液混勻后，加入1 mL樣液混勻，再加入1 mL 0.02%H2O2，最后補充體積至8 mL，在536 nm處測吸光度A加樣；對照組以1 mL蒸餾水代替樣品溶液，其余處理同上，測定吸光度A對照，空白組則以1 mL蒸餾水代替H2O2，相同處理后測其吸光度A空白。·OH清除率按下式計算：

1.3.7.2 清除二苯基苦基苯肼自由基（DPPH·）能力的測定

取2 mL試樣于試管中，再加入2 mL 0.2 mmol/L DPPH·的乙醇溶液，混合均勻，0.5 h后在517 nm處測定吸光度A加樣；同時測2 mL DPPH·溶液和2 mL乙醇混合后的吸光度A對照，以及2 mL樣液和2 mL乙醇混合后的吸光度A空白。DPPH·清除率按下式計算：

1.3.7.3 清除超氧陰離子（O2-）能力的測定

取4.5 mL pH=8.2 Tris-HCl緩沖溶液，分別加入1 mL樣液，25℃保溫20 min后加入0.3 mL 1 mmol鄰苯三酚啟動反應，5 min后測定325 nm處的吸光度A加樣，同時設置對照（加入4.2 mL的蒸餾水代替樣液）和空白（用蒸餾水代替鄰苯三酚溶液）。O2-清除率按下式計算：

2 結果分析

2.1 金花茶多酚微膠囊制備的工藝優化

在噴霧干燥法制備金花茶多酚微膠囊的過程中，存在很多影響產品質量的因素。經預試驗，選擇進風溫度（A）、進料速度（B）、芯材壁材質量比（C）以及總固形物含量（D）為考察因素，以包埋率作為評價指標進行L9（34）正交試驗，對金花茶多酚微膠囊的制備進行工藝優化。正交試驗因素與水平見表1。正交試驗設計與結果見表2。

表1 金花茶多酚微膠囊微制備的正交試驗因素水平表Table 1 Factors and levels for orthogonal experiment of camellia polyphenols microsphere preparation

表2 金花茶多酚微膠囊制備的正交試驗結果Table 2 The test results of camellia polyphenols microsphere preparation

由表2可知，各因素影響包埋率的主次順序為：B>C>A>D，即進料速度對包埋率的影響最大，其次是芯材壁材配比和進風溫度，影響最小的是總固形物含量。各因素的最優水平為A2B3C3D1，即制備金花茶多酚微膠囊的最佳工藝條件為：進風溫度100℃，進料速度6.4 mL/min，芯材壁材配比2∶1，總固形物含量2%。在最佳制備工藝條件下進行驗證試驗，包埋率達到80.35%。

噴霧干燥時的進風溫度會影響干燥過程，從而影響微膠囊產品的結構[11]。進風溫度過高會導致水分散失過快，使壁材表面皸裂，從而降低得率，但溫度過低又會使微膠囊顆粒水分含量過多，粘壁現象嚴重，因此在制備過程中應將進風溫度應控制在一個合理的范圍內。而在進風溫度為100℃時制得的微膠囊產品表征較好，因此本試驗選定進風溫度為100℃。進料速度的改變會影響霧滴直徑的大小和水分含量的多少，從而影響霧化效果和微膠囊產品質量[12]。當進料速度為4.8 mg/mL時，蒸發過度，存在芯材損失現象，且生產效率較低，因此應進一步提高進料速度，所以本試驗選擇的進料速度為6.4 mg/mL。壁材的選擇會對制備的微膠囊產品產生極大影響，本研究選擇HPMCP作為壁材。HPMCP是一種性能優良的腸溶性材料，溶解速度快，穩定性高，且安全無毒，是一種理想的微膠囊壁材。而芯材與壁材的配比會對包埋率產生極大影響，隨著芯材與壁材配比的減小，成膜率相應增加，會使芯材損失降低；但過量的壁材又會延長霧化時間，使得芯材損失增加[13]。當芯材壁材質量比為1∶1時霧化效果已不甚理想，因此選取芯材壁材的配比為2∶1。總固形物含量的多少會影響乳液的穩定性。隨著固形物含量的增加，體系穩定性相應增加，成膜性也會相應提高[14]，但當固形物含量達到5%時已有粘壁現象出現，達到8%時即開始影響噴霧干燥過程，成膜率降低。因此綜合考慮，本試驗將總固形物含量控制在2%。

2.2 金花茶多酚微膠囊的表面顯微形態

用掃描電子顯微鏡在放大200倍的條件下可以較好的觀察到金花茶多酚微膠囊的表面結構見圖2、圖3。

圖2 金花茶多酚微膠囊電鏡圖（200×）Fig.2 Camellia polyphenols microsphere figures of SEM（200×）

圖3 金花茶多酚原樣干粉電鏡圖（200×）Fig.3 Camellia polyphenols sample microsphere figures of SEM（200×）

由圖2可知，在最優工藝條件下，噴霧干燥法制得的金花茶多酚微膠囊顆粒完整，為大致規則的球形，粒徑大約在20 μm～50 μm；而圖3中金花茶多酚原樣干粉出現粘連現象，分散性較差。對比發現，金花茶多酚微膠囊具有較好的包埋效果。

2.3 金花茶多酚微膠囊在模擬胃、腸液中的釋放

金花茶多酚微膠囊在人工胃、腸液中的溶出情況如圖4所示。

圖4 金花茶多酚微膠囊在模擬腸、胃液中的釋放曲線Fig.4 The release curve of camellia polyphenols microsphere of the simulated gastric and colonic fluid

由圖4可知，在人工胃液中金花茶多酚濃度最大值出現在120 min左右，約為0.51 mg/mL。在人工腸液中，10 min時出現突釋現象，金花茶多酚濃度迅速上升到1.18 mg/mL，之后的2小時內濃度能基本維持在1 mg/mL，并在60 min左右達到最大值1.19 mg/mL。說明所得的微膠囊產品具有較好的緩釋效果。計算可知金花茶多酚微膠囊最大累積釋放度達到88.42%。

2.4 金花茶多酚微膠囊穩定性測定

金花茶多酚微膠囊和金花茶多酚原樣干粉在貯藏期間的茶多酚保留率變化情況見圖5。

圖5 放置時間與金花茶多酚保留率的關系Fig.5 Relationship between standing time and camellia polyphenols retention rate

由圖5可知，隨著時間的延長，金花茶多酚保留率整體呈明顯的下降趨勢，且原樣干粉的下降趨勢更為急劇。在20天時，微膠囊所含金花茶多酚的保留率為81.23%，而原樣干粉的保留率僅為45.56%，說明HPMCP微膠囊化對內部芯材的保護效果比較理想，能夠有效提升金花茶多酚的穩定性。

2.5 金花茶多酚微膠囊抗氧化性測定

2.5.1 對·OH的清除

以綠茶多酚作為陽性對照，按照1.3.7.1測定試樣A和試樣B對·OH的清除能力，試驗結果見圖6。

圖6 不同試樣對·OH的清除能力Fig.6 Scavenging capacity of samples on·OH

由圖6可知，試樣清除·OH的能力呈現明顯的劑量－效應關系。樣品濃度在5 mg/mL以下時，隨濃度的增大清除率具有明顯的上升趨勢，到達5 mg/mL以后，上升趨勢比較緩慢。這是因為試樣中含有的供氫體在高濃度時將反應Fe2++H2O2→Fe3++OH+·OH中的Fe2+被氧化成Fe3+，促使·OH生成，從而使得清除率降低[15]。但3種樣品對·OH的清除率仍處于較高水平，試樣B的清除能力與綠茶多酚相當，略高于試樣A。

2.5.2 對DPPH·的清除

以綠茶多酚作為陽性對照，按照1.3.7.2測定試樣A和試樣B對DPPH·的清除能力，試驗結果見圖7。

圖7 不同試樣對DPPH·的清除能力Fig.7 Scavenging capacity of samples on DPPH·

從圖7可以看出，試樣A、B的清除能力與綠茶多酚效果相當，在濃度低于0.5 mg/mL時甚至比綠茶多酚的效果更好。試樣B的清除效果略高于試樣A，但相差不大。3種樣品對DPPH·的清除效果都比較理想。

2.5.3 對O2－的清除

以綠茶多酚作為陽性對照，按照1.3.7.3測定試樣A和試樣B對O2－的清除能力，試驗結果見圖8。

圖8 不同試樣對O2-的清除能力Fig.8 Scavenging capacity of samples on O2-

由圖8可知，當濃度小于1 mg/mL時，綠茶多酚和試樣A、B都對O2-出現負清除作用。可能是因為試樣中含有鄰苯三酚結構，會發生自氧化，從而產生大量的O2-，使檢測呈現負清除[16]。但隨著濃度的增加清除率逐漸上升并達到較高水平，試樣A和B對O2-的清除能力都高于綠茶多酚。

3 結論

以HPMCP為壁材、金花茶多酚原液為芯材制備金花茶多酚微膠囊，并通過正交試驗對工藝進行優化，得到噴霧干燥法制備金花茶多酚微膠囊的最佳工藝條件為：進風溫度100℃，進料速度6.4 mL/min，芯壁材質量比2∶1，總固形物含量2%。在此條件下包埋率可達到80.35%。

通過掃描電鏡觀察，發現金花茶多酚微膠囊分布均勻，顆粒圓整，分散性較好。通過模擬胃腸液環境可知，金花茶多酚微膠囊具有較好的緩釋效果，最大累積釋放度達到88.42%。以金花茶多酚原樣干粉為對照，放置一段時間后發現HPMCP微膠囊化對內部芯材的保護效果比較理想，所含茶多酚的保留率可達到81.23%。以綠茶多酚作為陽性對照，利用3種不同的體系探討金花茶多酚微膠囊的抗氧化活性，結果表明金花茶多酚微膠囊清除·OH、O2-、DPPH·的能力與綠茶多酚以及金花茶多酚原樣干粉相當，具有較強的抗氧化活性。