植物甾醇微膠囊的制備

于佳樂，宋艷芳，王照陽，牛春艷

(吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院食品工程學(xué)院，吉林 吉林 132101)

黃金莓中含有植物甾醇。植物甾醇是天然食物中的微量成分，通過每天的定量食用能夠抑制人體對(duì)膽固醇的吸收，促進(jìn)膽固醇的降解代謝，抑制膽固醇的生化合成，減少患心血管病的風(fēng)險(xiǎn)。目前，對(duì)于黃金莓的開發(fā)利用研究較少。微膠囊化技術(shù)是一種通過使用成膜材料將固體、液體或氣體嵌入功能核-殼包合物中的技術(shù)[1-9]。所制備的包合配合物被稱為微膠囊。微膠囊的粒度通常為幾微米到數(shù)千微米。殼聚糖是碳水化合物中的功能多糖，可以作為天然高分子材料作為微膠囊的壁材進(jìn)行包封，具有來源豐富、無毒、穩(wěn)定性好、密封性好等優(yōu)點(diǎn)，目前在食品、化工、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。

1 黃金莓植物甾醇微膠囊的制備

1.1 工藝流程

殼聚糖、抗性淀粉、植物甾醇→攪拌→調(diào)酸堿性→包埋→過濾→離心→干燥→過篩→微膠囊。

1.2 黃金莓植物甾醇微膠囊的制備工藝

采用干燥法輔助制備微膠囊，通過單因素和正交試驗(yàn)考察植物甾醇添加量、殼聚糖添加量、抗性淀粉添加量、攪拌時(shí)間等4個(gè)因素對(duì)植物甾醇微膠囊的影響，從而進(jìn)一步確定植物甾醇微膠囊的最佳制備工藝條件。

1.3 最佳制備條件

包埋率作為評(píng)價(jià)制備條件的指標(biāo)，在單因素及正交試驗(yàn)基礎(chǔ)上考察植物甾醇添加量、殼聚糖添加量、抗性淀粉添加量、攪拌時(shí)間的影響，優(yōu)化了黃金莓植物甾醇微膠囊的制備條件。

2 結(jié)果分析

2.1 黃金莓植物甾醇微膠囊制備單因素試驗(yàn)

試驗(yàn)選取植物甾醇添加量、殼聚糖添加量、抗性淀粉添加量、攪拌時(shí)間為4個(gè)考察因素，以包埋率為考察目標(biāo)，對(duì)植物甾醇微膠囊的制備做初步探索。

2.1.1 植物甾醇添加量對(duì)微膠囊的影響

準(zhǔn)確稱量0.1%、0.3%、0.5%、0.7%、0.9%的植物甾醇，分別加入殼聚糖0.6%，抗性淀粉1%，用純凈水溶解并定容至10 mL，在恒溫水浴鍋中進(jìn)行攪拌15 min，然后通過過濾，離心，置于冷凍干燥箱中干燥制備微膠囊，并對(duì)上層液體進(jìn)行包埋率計(jì)算，篩選出最佳的植物甾醇添加量。結(jié)果如圖1。

圖1 植物甾醇添加量對(duì)微膠囊的影響Fig.1 Effect of phytosterol addition on microcapsules

由圖1可以看出，植物甾醇添加量在0.5%～0.9%時(shí)，植物甾醇微膠囊的包埋率呈上升狀態(tài)，隨植物甾醇添加量增加，微膠囊的包埋率上升至最大值，再繼續(xù)添加植物甾醇直至0.9%時(shí)，植物甾醇的包埋率下降。因此，初步確定最優(yōu)的植物甾醇添加量0.7%，從而選擇0.5%、0.7%、0.9%三個(gè)水平進(jìn)行正交試驗(yàn)。

2.1.2 殼聚糖添加量對(duì)微膠囊的影響

以殼聚糖為考察因素，分別加入0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%，研究相同條件下殼聚糖添加量對(duì)微膠囊包埋率的影響，根據(jù)指標(biāo)篩選出最佳的殼聚糖添加量。結(jié)果如圖2。

圖2 殼聚糖添加量對(duì)微膠囊的影響Fig.2 Effect of chitosan content on microcapsules

由圖2可以看出，殼聚糖添加量在0.6%～1.0%時(shí)，植物甾醇微膠囊的包埋率呈上升狀態(tài)，隨殼聚糖添加量的增加，微膠囊的包埋率上升至最大值。因此，初步確定最優(yōu)的殼聚糖添加量為0.1%，從而選擇0.6%、0.8%、1.0%三個(gè)水平進(jìn)行正交試驗(yàn)。

2.1.3 抗性淀粉添加量對(duì)微膠囊的影響

以抗性淀粉為考察因素，分別加入0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%，研究相同條件下抗性淀粉添加量對(duì)微膠囊包埋率的影響，根據(jù)包埋率的指標(biāo)，篩選出最佳的抗性淀粉添加量。結(jié)果如圖3。

圖3 抗性淀粉添加量對(duì)微膠囊的影響Fig.3 Effect of resistant starch on microcapsules

由圖3可以看出，抗性淀粉添加量在0.6%～1.0%時(shí)，植物甾醇微膠囊的包埋率呈上升狀態(tài)，隨著抗性淀粉添加量的增加，微膠囊包埋率上升至最大值。因此，初步確定最優(yōu)的抗性淀粉添加量，從而選擇0.6%、0.8%、1.0%三個(gè)水平進(jìn)行正交試驗(yàn)。

2.1.4 攪拌時(shí)間對(duì)微膠囊的影響

以攪拌時(shí)間為考察因素，分別為5 min、10 min、15 min、20 min、25 min，研究相同條件下攪拌時(shí)間對(duì)微膠囊包埋率的影響，根據(jù)包埋率的指標(biāo)，篩選出最佳的攪拌時(shí)間，結(jié)果如圖4。

圖4 攪拌時(shí)間對(duì)微膠囊的影響Fig.4 Effect of stirring time on microcapsules

由圖4可以看出，攪拌時(shí)間在5 min時(shí)出現(xiàn)最大值，隨著攪拌時(shí)間的增加，微膠囊包埋率呈下降趨勢(shì)，因此，初步確定最優(yōu)的攪拌時(shí)間為5 min，從而選擇5 min、10 min、15 min三個(gè)水平因素進(jìn)行正交試驗(yàn)。

2.2 正交試驗(yàn)確定最優(yōu)工藝條件

以單因素試驗(yàn)作為考察基礎(chǔ)，由其篩選出植物甾醇添加量、殼聚糖添加量、抗性淀粉添加量、攪拌時(shí)間4個(gè)影響較大的因素進(jìn)入正交試驗(yàn)，采用L9(34)正交設(shè)計(jì)，研究黃金莓植物甾醇微膠囊的制備的最優(yōu)制備工藝參數(shù)，試驗(yàn)因素水平的設(shè)計(jì)見表1。

表1 正交試驗(yàn)因素水平表Tab.1 Level of orthogonal test factors

由表2中正交試驗(yàn)和數(shù)據(jù)分析結(jié)果可知，影響植物甾醇微膠囊的制備的主次因素D>B>A>C，即植物甾醇對(duì)微膠囊制備的影響最大，其次是殼聚糖、抗性淀粉、攪拌時(shí)間。根據(jù)正交試驗(yàn)和極差分析結(jié)果來看，植物甾醇微膠囊的制備最佳工藝參數(shù)為A2B3C1D2，即最佳制備條件為植物甾醇添加量0.7%、殼聚糖添加量1.0%、抗性淀粉添加量0.8%、攪拌時(shí)間5 min，在此條件下得到的植物甾醇微膠囊較優(yōu)。

表2 L9(34)正交試驗(yàn)表Tab.2 L9 (34) orthogonal test table

3 結(jié)語

在植物甾醇微膠囊的制備過程中，以單因素為考察基礎(chǔ)，篩選出聚糖添加量、玉米抗性淀粉添加量、攪拌時(shí)間、植物甾醇添加量4個(gè)因素進(jìn)行正交試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明：制備黃金莓植物甾醇微膠囊的最佳工藝條件為A2B3C1D，即植物甾醇添加量0.7%、殼聚糖添加量1.0%、抗性淀粉添加量0.8%、攪拌時(shí)間5 min，在此條件下制備的植物甾醇微膠囊包埋率最高。