自組裝多肽水凝膠對百里香精油的控釋作用、抑菌和抗氧化效果的延長作用

趙夢倩,張雅丹,王迎香,劉 娜,張 楠,簡家鈺,張 琳,,張繼紅,2,

（1.特醫食品加工湖南省重點實驗室,稻谷及副產物深加工國家工程實驗室,中南林業科技大學食品科學與工程學院,湖南 長沙 410004；2.湖南省食品質量監督檢驗研究院,湖南 長沙 410117）

百里香精油是百里香經過水蒸氣蒸餾所得的油狀產品[1-2],主要含有醇、酯、酚、單萜等揮發性成分[3-5]。百里香精油在防腐、提高免疫力、抗癌、抗病毒、止痛、抗氧化、延緩衰老等方面具有極高的藥用價值[6-7]。但其自身穩定性較差,極易揮發,且提取的高濃度百里香精油帶有一定的刺激性氣味,使得百里香精油在食品中的應用受到極大限制[8-11]。對百里香精油進行包埋并控制其釋放,是目前解決該問題的主要途徑。目前主要的包埋材料有環糊精或食品膠[12-13]。近年來也有新的包埋材料出現,比如以啤酒廢酵母為包埋材料制備百里香精油微膠囊,精油與酵母質量比為2∶1,60 ℃下包埋10 h,包埋率為86.71%,該微膠囊可以有效抑制百里香精油的揮發[14]。海藻酸鈉復合殼聚糖也被作為百里香精油的包埋材料,該方法可有效縮短包埋時間,精油和包材質量比為1∶2時,pH 3、40 ℃下包埋20 min,包埋率可達到85.17%[15]。雖然這些方法都具有較高的包埋率（85%以上）,有一定的抑制百里香精油揮發或者緩慢釋放精油的效果,但是大多制備工藝復雜且不能有效控制百里香精油在不同環境中的釋放。

多肽水凝膠是以多肽分子為凝膠因子來束縛水分子,從而形成的半固體透明狀凝膠[16]。相比于其他傳統的包埋材料,具有生物相容性好、易于合成及pH值響應等優點[17-18]。目前多肽水凝膠多用于藥物的控制釋放。Briuglia等[19]利用可在生理條件下自組裝成水凝膠的RADA16多肽包裹親脂性的藥物吲哚洛爾、奎寧和馬來酸噻嗎洛爾,具有良好的緩釋效果。Baral等[20]利用化學改性三肽Boc-AUDA-PhePhe-COOH為包埋材料實現對VB12和萬古霉素的緩釋作用。Raza等[21]用具有高pH值敏感性的FER-8肽自組裝成納米水凝膠,利用腫瘤部位的pH值敏感性實現對腫瘤藥物紫杉醇在小鼠體內的靶向釋放,達到抑制腫瘤生長的作用。但是目前利用多肽水凝膠實現對精油類物質進行控釋的研究還鮮有報道。

本課題組前期利用N-芴甲氧羰基-L-苯丙氨酸（N-FMoc-L-phenylalanine,Fmoc-F）水凝膠包埋大蒜精油和丁香精油,包埋率都可達90%以上,并且Fmoc-F水凝膠對包埋的精油具有控制釋放的作用,但其成膠機制與結構還鮮有研究[22-23]。因此,本實驗利用Fmoc-F為水凝膠因子,將具有抑菌效果的百里香精油作為包埋物,利用流變儀、圓二色譜、近紅外光譜等技術研究其成膠機制及凝膠特性,通過多肽水凝膠的分解實驗、抑菌實驗、抗氧化實驗研究多肽水凝膠的pH值響應性及其對丁香精油的包埋控釋作用、抑菌和抗氧化效果的延長作用,為精油類物質提供新型、廉價、生物相容性好的有效控釋包埋材料。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

百里香精油 江西鑫森天然植物油有限公司；大腸桿菌（Escherichia coli） 南京便診生物科技有限公司；Fmoc-F（純度＞99%） 吉爾生化（上海）有限公司；葡萄糖酸內酯（純度＞99%） 美國Sigma-Aldrich公司；香豆素-3-羧酸（coumarin-3-carboxylic acid,CCA）（純度＞99%） 美國Sigma公司；其他試劑均為分析純。

1.2 儀器與設備

FA1004B電子分析天平（精度0.000 1 g） 上海佑科儀器儀表有限公司；SW-CJ-1FD超凈工作臺 蘇凈集團宿州安泰空氣技術有限公司；UV-1800紫外-可見分光光度計、SM-7800F型掃描電子顯微鏡、IRTracer-100型傅里葉變換紅外光譜儀 日本島津公司；SHZ-D(III)循環水真空泵 上海精密科學儀器有限公司；G154DWS高壓滅菌鍋 致微（廈門）儀器有限公司；XMTE-8112水浴鍋 北京中興偉業儀器有限公司；WH-3微型漩渦混合儀 上海滬西分析儀器廠有限公司；DH4000BII電熱恒溫培養箱 天津市泰斯特儀器有限公司；IS-RDD3恒溫振蕩器 鄭州南北儀器有限公司；PHS-3C型pH計 上海儀電科學儀器有限責任公司；J-815圓二色譜儀 日本Jasco公司；DHR-2型流變儀 美國TA公司；LGJ-10真空冷凍干燥機 北京松源華興科技發展有限公司；F4600熒光色譜儀 日本日立高新技術公司。

1.3 方法

1.3.1 Fmoc-F水凝膠的制備

在1.5 mL超純水中加入15 mg Fmoc-F粉末,混勻后加入0.5 mL 0.1 mol/L的NaOH溶液,于40 ℃的恒溫水浴鍋中加熱15 min使固體物質完全溶解,再將3 mg葡糖酸內酯加入混合液中,于超聲波清洗機中振蕩1 min,靜置30 min待其形成水凝膠。

1.3.2 Fmoc-F/百里香精油水凝膠的制備

與1.3.1節方法一致,但加入NaOH溶液后,再加入40 μL的百里香精油。

1.3.3 Fmoc-F水凝膠包埋精油前后的流變學表征

實驗選用平行板流變儀測量,平板夾具直徑40 mm。按照1.3.1節和1.3.2節方法制備包埋百里香精油前后的Fmoc-F水凝膠,成膠前取適量液體快速滴于流變儀夾具上,夾具邊緣加一圈硅油,防止在測試中樣品水分蒸發。設置好參數測定樣品儲能模量（G'）和耗能模量（G''）。其中,成膠流變學測定參數：平行板間隙1 mm、應變0.2%、頻率1 Hz、溫度37 ℃、時間0～10 000 s。動態黏彈性測定參數：測量間隙1 mm、應變0.2%、溫度37 ℃、掃描頻率0.1～10 Hz。

1.3.4 Fmoc-F水凝膠包埋精油前后的結構表征

1.3.4.1 圓二色光譜測定

用純水將樣品稀釋至約0.05 mg/mL。取少量溶液于1 mm石英比色皿并測定。參數：掃描波長190～350 nm,頻帶寬度2.5 nm,掃描速率50 nm/min,分辨率0.1 nm。

1.3.4.2 傅里葉變換紅外光譜測定

將水凝膠干燥粉碎,按樣品和KBr質量比1∶100在瑪瑙研缽中磨成粉末,其少量粉末壓片,采用傅里葉變換紅外光譜儀測定,分辨率為4 cm-1,掃描波數400～4 000 cm-1。以KBr壓片為背景校零。

1.3.5 掃描電子顯微鏡觀察

將水凝膠樣品滴加在硅片上,成膠后用液氮極速冷凍,迅速放入冷凍干燥機中凍干。將干燥的水凝膠樣品安放在金屬臺上,噴金、干燥后用掃描電子顯微鏡觀察樣品。

1.3.6 不同pH值環境下Fmoc-F的分解率測定

利用KH2PO4與Na2HPO4配制pH值分別為4.5、5.0、5.5、6.0、6.5、7.0的0.1 mol/L的磷酸鹽緩沖液,配制6 份1 mL的Fmoc-F水凝膠,分別加于1.5 mL不同pH值的磷酸鹽緩沖液中,置于37 ℃的恒溫水浴鍋中,并分別在20、40、60、100、140、180 min時取300 μL樣品溶液,將其稀釋10 倍后于264 nm波長處測定吸光度,實驗平行測定3 次后取平均值,再根據公式（1）計算Fmoc-F水凝膠的分解率。

式中：A0為Fmoc-F水凝膠完全溶解于水中,溶液在264 nm波長處的吸光度；A1為Fmoc-F水凝膠在不同pH值溶液中水浴后在264 nm波長處的吸光度。

1.3.7 百里香精油標準曲線的繪制

將100 μL的百里香精油用體積分數95%乙醇溶液稀釋1 000 倍后,繼續稀釋成質量濃度為0.02、0.04、0.06、0.08、0.10 μL/mL的標準液。以體積分數95%的乙醇溶液為背景,測定各標準溶液在274 nm波長處的吸光度,每個質量濃度平行測定3 次后取平均值。以274 nm波長處的吸光度為縱坐標,百里香精油體積分數為橫坐標,繪制百里香精油標準曲線,得到線性方程：y＝46.256x-0.048 9（R2＝0.998 7）。

1.3.8 Fmoc-F水凝膠包埋百里香精油的包埋率測定

用體積分數95%乙醇溶液沖洗包埋40 μL百里香精油的Fmoc-F水凝膠的表面,并將沖洗所得的液體稀釋定容到100 mL,再吸取2 mL溶液稀釋5 倍后,于276 nm波長處測定吸光度。將吸光度代入線性方程得到Fmoc-F水凝膠表面含油量,再根據公式（2）計算百里香精油的包埋率[22]。

1.3.9 Fmoc-F/百里香精油多肽水凝膠的抑菌實驗

將4 個250 mL的錐形瓶編號A、B、C、D,同時制備LB液體培養基和大腸桿菌菌懸液,滅菌備用。在無菌條件下分別向4 個錐形瓶中加入40 mL LB液體培養基和100 μL菌懸液[23]。其中,向A中加入6.12 mL無菌水,作為空白組；向B中加入6 mL Fmoc-F水凝膠和120 μL無菌水；向C中加入6 mL Fmoc-F水凝膠和120 μL百里香精油；向D中加入包埋120 μL百里香精油的6 mL Fmoc-F水凝膠。

將以上4 組錐形瓶用一次性封口皮和牛皮紙包扎,于37 ℃、150 r/min的恒溫振蕩箱中培養,并分別在0、1、2、4、6、8、10、24 h時測定其在600 nm波長處的吸光度,實驗平行3 次,取平均值。

1.3.10 自由基清除率實驗

取4 支試管,分別標記A、B、C、D,按照1.3.1節和1.3.2節的方法分別配制1 mL水凝膠備用。試管A、C中都加入1 mL Fmoc-F水凝膠和20 μL百里香精油；B、D試管分別加入1 mL包埋20 μL百里香精油的Fmoc-F水凝膠。

1.3.10.1 DPPH自由基清除實驗

稱量3 mg 1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl,DPPH）,用無水乙醇定容至100 mL,配制為75 μmol/L的DPPH溶液備用,在517 nm波長處測得吸光度A0。在裝有水凝膠的4 組試管中分別加入1 mL pH 3的鹽酸溶液。待A、B兩組試管中的膠完全溶解,C、D兩組于室溫下放置20 h后,將4 組離心（12 000 r/min、30 min）取1 mL上清液加入3 mL DPPH溶液中,充分混勻并避光靜置30 min后于517 nm波長處測得吸光度A1。每組實驗平行3 次,取平均值。根據公式（3）計算各組的DPPH自由基清除率。

式中：A0為517 nm波長處不加樣品的吸光度；A1為517 nm波長處加入樣品后的吸光度。

1.3.10.2 ABTS陽離子自由基清除實驗

取0.2 mL 2,2'-聯氮-雙-3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸（2,2'-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid),ABTS）儲備液（ABTS二銨鹽3 mg,超純水0.735 mL）和0.2 mL K2S2O8儲備液（K2S2O81 mg,超純水1.430 mL）混合,黑暗環境下室溫放置12 h,用pH 7.4磷酸鹽緩沖液將混合液稀釋10～20 倍至吸光度為（0.70±0.02）,即為ABTS工作液。

取ABTS工作液800 μL于比色皿中,加200 μL無水乙醇稀釋混合,于734 nm波長處測得吸光度A0（A0宜在0.70±0.02）。在裝有水凝膠的4 組試管中分別加入1 mL無水乙醇,待A、B試管中的膠完全溶解,C、D于室溫下放置20 h后,將4 組離心（12 000 r/min、30 min）取200 μL上清液加入800 μL的ABTS溶液中,于734 nm波長處測得吸光度A1。每組實驗平行3 次,取平均值。根據公式（4）計算各組的ABTS陽離子自由基清除率。

式中：A0為734 nm波長處不加樣品的吸光度；A1為734 nm波長處加入樣品后的吸光度。

1.3.10.3 CCA熒光標記法測定羥自由基清除實驗

在裝有水凝膠的4 組試管中分別加入1 mL超純水,待A、B兩組試管中的膠完全溶解,C、D兩組于室溫下放置20 h后,將4 組離心（12 000 r/min、30 min）,稀釋至合適濃度后,分別取20 μL并加入終濃度為6 μmol/L Cu2+、40 μmol/L H2O2的溶液、100 μmol/L pH 7.4的CCA溶液以及pH 7.4的磷酸鹽緩沖液制成150 μL混合液,外覆錫箔紙避光7 h。設置激發波長為390 nm,將上述測定液加入到微量比色皿中,測定其在450 nm波長處的熒光值F。每組實驗平行3 次,取平均值。根據公式（5）計算各組的羥自由基清除率。

式中：F0為450 nm波長處不加樣品的熒光值；F1為450 nm波長處加入樣品后的熒光值；F2為450 nm波長處加入樣品但不加Cu2+和H2O2時的熒光值（背景）。

1.4 數據處理與分析

所有實驗均進行3 次平行,數據以平均值±標準差表示；采用Origin 93軟件進行作圖。

2 結果與分析

2.1 Fmoc-F水凝膠及Fmoc-F/百里香精油水凝膠的流變學特征

G'和G''是流變性中重要的兩個參數,其中G'代表了樣品的彈性形變,G''反映樣品的黏性形變[24]。當G'大于G''時,彈性形變大于黏性形變,樣品呈現一定的剛性；當G'小于G''時,樣品呈現流體特性；當G'等于G''時,為凝膠轉化點,也就是凝膠點。

圖1 儲能模量和耗能模量隨時間變化曲線Fig.1 Time-dependent storage and loss moduli of hydrogels

如圖1所示,Fmoc-F和Fmoc-F/百里香精油樣品的G'和G''都隨時間延長而上升。在160 s之前,Fmoc-F樣品的G'小于G'',說明樣品呈現流體性質；160 s后,G'大于G'',樣品呈現一定的剛性,即成膠[24]（圖1A）。利用Fmoc-F包埋百里香精油的樣品的凝膠點在50 s（圖1B）。證明Fmoc-F包埋百里香可以形成凝膠,且百里香精油可以縮短Fmoc-F的成膠時間。這可能是因為百里香精油的強疏水性加速了Fmoc-F分子間的有序聚合,從而加速了膠體的形成。

圖2 包埋精油前后的Fmoc-F水凝膠成膠過程中儲能模量隨時間（A）和頻率（B）的變化曲線Fig.2 Comparison of storage modulus during gelation of Fmoc-F hydrogel with and without essential oil encapsulation varied with time (A)and frequency (B)

如圖2A所示,Fmoc-F和Fmoc-F/百里香精油樣品的G'在4 000 s之前都隨時間延長而上升,4 000 s后基本保持不變。在樣品成膠以后,Fmoc-F/百里香精油膠體的G'始終大于Fmoc-F膠體,證明Fmoc-F/百里香精油膠體的強度更優于Fmoc-F膠體。

在頻率10 Hz以內,Fmoc-F膠體的G'隨著頻率的變化有緩慢上升,而Fmoc-F/百里香精油的G'在該頻率范圍內基本不變（圖2B）。說明Fmoc-F膠體是一種較為松弛的凝膠[25],而百里香精油的加入填補了Fmoc-F分子間的空隙,使凝膠的結構更為緊密,膠體的強度也更強（圖2A）。

2.2 Fmoc-F和Fmoc-F/百里香精油的二級結構分析

圖3 Fmoc-F與Fmoc-F/百里香精油水凝膠的圓二色譜Fig.3 Comparison of circular dichroism spectra of Fmoc-F hydrogels with and without encapsulated essential oil

為研究Fmoc-F和Fmoc-F/百里香精油的二級結構,利用圓二色譜進行檢測。結果如圖3所示,Fmoc-F在217 nm波長處有一個明顯的負峰,證明Fmoc-F很可能是呈β-折疊結構[26],同樣,在Fmoc-F/百里香精油的樣品中在同一位置有明顯的負峰,此外并沒有明顯的其他峰的出現。因此Fmoc-F和Fmoc-F/百里香精油水凝膠主要的二級結構極可能都是β-折疊結構,并且百里香精油的加入,并不影響Fmoc-F的二級結構。

2.3 傅里葉變換紅外光譜研究膠體的分子間作用

圖4 Fmoc-F和Fmoc-F/百里香精油水凝膠的傅里葉變換紅外光譜Fig.4 Intermolecular interactions evaluated by Fourier transform infrared spectroscopy

采用傅里葉變換紅外光譜分析水凝膠的特殊基團,結果見圖4。Fmoc-F水凝膠在3 448 cm-1處出現酰胺A帶的N—H或O—H伸縮振動吸收峰；3 334 cm-1是—NH的伸縮振動峰[27],2 954 cm-1是酰胺B帶的N—H或O—H伸縮振動吸收峰,1 697 cm-1是C＝O的伸縮振動峰,與文獻[28]報道的結果一致。與Fmoc-F水凝膠相比,在Fmoc-F/百里香精油的譜線中,3 448 cm-1處的伸縮振動吸收峰變寬,3 334 cm-1處的伸縮振動吸收峰移動至3 342 cm-1處,2 954 cm-1處的伸縮振動吸收峰移動至2 960 cm-1處,1 697 cm-1處的伸縮振動峰增寬且移動至1 674 cm-1處,這些變化證明分子間氫鍵的存在[29]。因此推斷百里香精油是通過疏水作用力推動,與Fmoc-F分子形成分子間氫鍵從而形成水凝膠。

2.4 Fmoc-F和Fmoc-F/百里香精油多肽水凝膠的形貌

Fmoc-F水凝膠與包埋百里香精油的Fmoc-F水凝膠,經液氮處理、冷凍干燥后用掃描電子顯微鏡觀察膠體的形貌,結果如圖5所示。

Fmoc-F水凝膠為納米纖維結構（圖5A）,纖維分布不太均勻。Fmoc-F/百里香精油也具有長的、纖維狀的三維空間結構（圖5B）,纖維分布更均勻。正是因為這種更均勻的纖維網絡結構,導致Fmoc-F/百里香精油凝膠比Fmoc-F水凝膠具有更高的G'（圖2）。

2.5 Fmoc-F水凝膠在不同pH值下的分解率

Fmoc-F水凝膠具有pH值響應性[23],為研究其在不同pH值下的分解率,將Fmoc-F水凝膠分別放在不同pH值的磷酸鹽緩沖液中,在不同的時間測定溶液中Fmoc-F的特征吸收峰（264 nm波長處的吸光度）,從而計算其分解率,結果如圖6所示。

圖6 不同pH值下Fmoc-F水凝膠的分解率Fig.6 Decomposition rates of Fmoc-F hydrogel at different pH

由圖6可知,在pH 7.0的磷酸鹽緩沖液中,前20 min內凝膠的分解率僅有3.5%,40～180 min內,其分解率穩定在5.0%左右。在pH 6.5的磷酸鹽緩沖液中,前20 min內凝膠分解率為7.8%,之后也穩定在10.0%左右。在pH 6.0的磷酸鹽緩沖液中,前100 min內Fmoc-F水凝膠的分解率逐漸提高,由12.7%增長到38.6%。但100 min后凝膠的分解率未出現明顯的上升。在pH 5.5的磷酸鹽緩沖液中,前20～100 min內,Fmoc-F水凝膠的分解率從21.6%提高到50.9%,100 min后分解率上升不明顯。在pH 5.0與pH 4.5的磷酸鹽緩沖液中,到100 min時分解率分別達到89.5%和93.6%,在140 min時,完全分解。

結果表明,Fmoc-F水凝膠具有明顯的pH值響應特性,其在酸性條件下會分解,在中性條件下可以形成穩定凝膠。這是由于當pH≥6.5時,Fmoc-F分子間通過疏水作用力和氫鍵結合在一起,其結構穩定,不易分解[30]；當pH＜6.5時,溶液呈現酸性,且隨著pH值的逐漸降低,溶液中正電荷不斷增加,Fmoc-F分子帶正電荷而使分子間的斥力逐漸增大,當分子間斥力大于分子間的疏水作用力時,凝膠結構被破壞,Fmoc-F分子發生分解[30]。當利用Fmoc-F包埋百里香精油時,凝膠也會因為環境pH值的變化發生分解,從而釋放其中包埋的精油。

2.6 Fmoc-F水凝膠對百里香精油的包埋和控釋作用研究

2.6.1 Fmoc-F水凝膠對百里香精油的包埋率

用1.3.8節的方法計算Fmoc-F對百里香精油的包埋率,實驗結果表明Fmoc-F多肽水凝膠對百里香精油的包埋率高達93.13%,具有很好的包埋效果,而王娣等[14]利用啤酒廢酵母為包埋材料制備百里香精油微膠囊,包埋率為86.71%；申莉莉[15]采用殼聚糖和海藻酸鈉為壁材包埋百里香精油的包埋率只有85.17%；張珊珊等[31]采用乳液模板——層層自組裝法制備的百里香精油微膠囊的包埋率也僅有71.13%,均小于采用Fmoc-F水凝膠對百里香精油的包埋率。

2.6.2 Fmoc-F水凝膠對百里香精油的控釋作用和對抑菌效果的延長作用

為了研究Fmoc-F水凝膠對百里香精油的控釋作用及Fmoc-F/百里香精油水凝膠的抑菌效果,利用百里香精油、Fmoc-F水凝膠、包埋百里香精油的Fmoc-F水凝膠作液體抑菌實驗,結果如表1所示。A組在培養24 h的過程中,菌液OD值呈現出典型的大腸桿菌的生長周期[32]；B組OD值變化與A組一致,證明單獨的Fmoc-F水凝膠對大腸桿菌的生長并沒有抑制效果；C組因為加入百里香精油,在0～24 h,其OD值明顯小于A、B組,證明百里香精油的加入可以較好地抑制大腸桿菌的生長；D組在0～1 h內,菌液pH＞6.5,Fmoc-F水凝膠基本沒有分解,被包埋的百里香精油無法發揮抑菌作用,在1～4 h內,菌液pH＞5.5,Fmoc-F水凝膠少量分解,百里香精油開始緩慢釋放到菌液中,發揮抑菌作用。隨著培養時間的延長（10 h后）,菌液中微生物數量增多,溶液pH值下降到5左右,Fmoc-F水凝膠分解增多,百里香精油釋放出來,完全發揮抑菌效果。此外,10 h后,對比C、D組,發現D組的抑菌效果好于C組,這是因為C組中,由于百里香精油加在溶液中,導致培養后期有部分精油揮發；而D組由于百里香精油被包埋在Fmoc-F水凝膠中,大腸桿菌數量增多,導致溶液pH值下降后才釋放出來,因此有效抑制了百里香精油的揮發,從而延長百里香精油的抑菌效果。

從上述實驗可以看出Fmoc-F水凝膠能抑制培養液中百里香精油的揮發,提高其穩定性,并且由于Fmoc-F水凝膠的pH值響應特性,可以對百里香精油進行有效的控制釋放,根據菌液的生長情況緩慢釋放被包埋的精油,從而達到長效抑菌效果。

表1 添加包埋和未包埋的百里香精油的大腸桿菌液體培養液的OD值和pH值Table 1 OD and pH of Escherichia coli culture in the presence of Fmoc-F hydrogels with free and encapsulated thyme essential oil

2.7 Fmoc-F水凝膠對百里香精油抗氧化作用的影響

除了抑菌作用,百里香精油還有抗氧化作用,為研究Fmoc-F水凝膠對百里香精油抗氧化效果的影響,測定了百里香精油、Fmoc-F水凝膠包埋百里香精油的DPPH自由基、ABTS陽離子自由基及羥自由基清除率。

表2 各樣品的自由基清除率Table 2 Free radical scavenging rates of free and encapsulated essential oil

如表2所示,對比A、B兩組發現,A組樣品的自由基清除率略大于B組,這是由于B組百里香精油是包埋在Fmoc-F水凝膠內的,實驗過程中有少量精油在膠體內沒有完全起到抗氧化作用；對比A、C兩組發現,A組樣品的自由基清除率遠大于C組樣品,這是由于C組經20 h放置后,百里香精油大量揮發,使其抗氧化效果減弱,自由基清除率大大降低；對比C、D兩組發現,D組樣品的自由基清除率大于C組,這是由于Fmoc-F水凝膠的包埋作用,使得百里香精油緩慢釋放,減少其揮發作用,延長百里香精油的抗氧化作用。D組羥自由基清除率相比B組略有下降,可能是因為精油并不溶于水,在水相體系中,精油更傾向于附著在Fmoc-F膠體上,因此放置20 h后溶液中精油的有效濃度減少,從而導致對羥自由基清除率的輕微下降。上述結果說明Fmoc-F水凝膠對百里香精油有較好的控釋作用,可以減少百里香精油的揮發,延長其抗氧化效果。

3 結 論

本實驗利用Fmoc-F水凝膠包埋百里香精油,通過流變儀、圓二色光譜、傅里葉變換紅外光譜、掃描電子顯微鏡研究其成膠機制及微觀結構；通過紫外吸收、抑菌和抗氧化研究Fmoc-F水凝膠的pH值響應性及其對百里香精油的控釋作用和長效抑菌、抗氧化作用。通過流變學實驗發現,百里香精油可以加速水凝膠的形成,并提高其剛性；圓二色譜表明Fmoc-F水凝膠和Fmoc-F/百里香精油水凝膠的二級結構都可能是β-折疊結構；傅里葉變換紅外光譜和掃描電子顯微鏡結果說明百里香精油與Fmoc-F分子形成水凝膠主要是通過分子間氫鍵形成均勻纖維狀三維網絡結構；紫外吸收實驗說明Fmoc-F具有pH值響應性；抑菌實驗和抗氧化實驗說明當溶液pH≥6.5時,Fmoc-F水凝膠可有效包埋百里香精油,并且抑制百里香精油的揮發,其包埋率可達93.13%,當溶液pH＜6.5時,Fmoc-F水凝膠開始分解,釋放百里香精油,從而起到緩釋精油、發揮其長效抑菌和抗氧化的效果。